1 一定气压下,某种物体熔化成同温度的液体时所吸收的热量与其质量之比叫该物体的熔化热,用字母λ表示。在标准大气压下,用一个热效率为40%的酒精炉为热源,将500 g、初温为0 ℃的冰全部熔化为0 ℃的水,共燃烧了14 g酒精,酒精的热值为$3×10^7$ J/kg。求:
(1)冰熔化过程中吸收的热量为 J;
(2)在标准大气压下,冰的熔化热$λ_{\mathrm{冰}}=$ 。

【答案】(1)$1.68×10^5$ (2)$3.36×10^5\ \mathrm{J/kg}$
【解析】 (1)14 g酒精完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq=0.014\ \mathrm{kg}×3×10^7\ \mathrm{J/kg}=4.2×10^5\ \mathrm{J}$，由热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$得，冰熔化成水共吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}\eta=4.2×10^5\ \mathrm{J}×40\% =1.68×10^5\ \mathrm{J}$。
(2)冰的熔化热$λ_{冰}=\frac{Q_{吸}}{m_{冰}}=\frac{1.68×10^5\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{kg}}=3.36×10^5\ \mathrm{J/kg}$。

【分析】
解题时，先明确题目给出的熔化热定义，以及酒精炉的热效率、酒精热值等条件。第一步，先根据酒精的质量和热值计算酒精完全燃烧放出的总热量，再利用热效率公式求出冰熔化吸收的热量（对应第一问）；第二步，根据熔化热的定义（熔化吸收的热量与质量之比），用第一问的吸收热量除以冰的质量，得到冰的熔化热（对应第二问）。
【解析】
(1) 先将酒精质量单位换算为kg：14 g = 0.014 kg，酒精完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=m_{酒精}q=0.014\ \mathrm{kg}×3×10^7\ \mathrm{J/kg}=4.2×10^5\ \mathrm{J}$；
根据热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$，可得冰熔化吸收的热量：
$Q_{吸}=Q_{放}\eta=4.2×10^5\ \mathrm{J}×40\% =1.68×10^5\ \mathrm{J}$。
(2) 冰的质量$m_{冰}=500\ \mathrm{g}=0.5\ \mathrm{kg}$，根据熔化热定义$λ=\frac{Q_{吸}}{m}$，可得冰的熔化热：
$λ_{冰}=\frac{Q_{吸}}{m_{冰}}=\frac{1.68×10^5\ \mathrm{J}}{0.5\ \mathrm{kg}}=3.36×10^5\ \mathrm{J/kg}$。
【答案】
(1)$1.68×10^5$ (2)$3.36×10^5\ \mathrm{J/kg}$
【知识点】
热值计算、热效率应用、熔化热概念
【点评】
本题结合熔化热的定义，考察了热值、热效率相关公式的应用，属于基础概念与公式的结合题，只要掌握相关公式和定义即可顺利解答。
【难度系数】
0.6

2 小丽家住市中心，夏天比较炎热，而暑期到郊区的老家后发现比较凉爽，她邀请同学分别到选定的地点，于中午同一时刻测出各测试点的气温，以此绘制出如图所示的温度—区域图。

(1)从图中你发现的温度最高，这种现象我们称为“城市热岛效应”。
(2)分析“城市热岛效应”的主要原因：一是工厂、交通工具排放大量的废气，释放出许多；二是建筑物、马路中的砂石、水泥的小，在相同的日照条件下温度上升得更明显；三是城市的水面小，水的蒸发吸热；四是楼群林立，难以形成对流。
(3)为了减缓热岛效应，请提出一个合理建议：。

【答案】(1)市中心 (2)热量 比热容 少 (3)可以增加绿地、水体(如喷泉、人工湖)，利用水的比热容大、蒸发吸热(或使用浅色或反射性材料铺设路面，或推广绿色屋顶、垂直绿化；减少汽车使用，提高空调效率等)
【解析】 (1)由题图可以看出图中气温最高的区域是市中心。
(2)引起热岛效应的原因有工厂、交通工具等排放大量的废气，给空气带来大量的热；城市建筑材料的砂石的比热容较小，在相同的日照条件下升温较快；城市水少，蒸发吸热少；建筑物较高，空气难以形成对流。

【分析】首先，第一问需观察温度-区域图，找到温度最高的区域，对应市中心；第二问要结合城市热岛效应的成因，从排放的热量、建筑材料的比热容、水蒸发吸热的情况等角度分析；第三问结合热岛效应的原因，提出针对性的减缓措施，如增加绿地、水体等。
【解析】(1) 观察题图的温度曲线，纵坐标为温度，横坐标为不同区域，可看出市中心对应的温度最高，因此第一空填市中心。(2) 城市热岛效应的成因：一是工厂、交通工具排放大量废气，释放出许多热量，使周围温度升高；二是建筑物、马路中的砂石、水泥的比热容小，根据热量公式Q=cmΔt，相同质量的不同物质吸收相同热量时，比热容小的温度变化更明显，因此相同日照下温度上升更快；三是城市水面小，水的蒸发量少，而蒸发会吸收热量，所以吸收的热量少，导致温度升高；四是楼群林立，空气难以形成对流，热量不易散失。因此依次填热量、比热容、少。(3) 减缓热岛效应的建议可从增加降温因素入手，比如增加绿地、水体，利用水的比热容大、蒸发吸热来降低温度；或使用浅色材料铺设路面，减少热量吸收等，合理即可。
【答案】(1)市中心 (2)热量；比热容；少 (3)增加绿地、水体（合理即可）
【知识点】城市热岛效应、比热容、蒸发吸热
【点评】本题结合实际情境和图表考查城市热岛效应的相关知识，既要求学生具备从图表中提取信息的能力，又需要掌握热岛效应的成因及解决措施，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.6

3 [2026 深圳华中师大一附中期中] DM - I5.0 是比亚迪最新一代的双模混合动力技术,该动力系统的汽车,在电池电量充足的情况下,电池为电动机供电。当电池电量不足时,系统便启动发动机带动发电机对电池进行充电。为节约能源,该混合动力汽车采用再生制动器,开启时它把汽车刹车制动时消耗的一部分动能转化为电能储存在蓄电池中,同时产生汽车所需的制动
力,从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损。储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机,开启再生制动器,直至汽车停止的过程中,通过发电机将动能转化为电能的效率。其驱动原理如图甲所示,行驶动力可由电动机或发动机单独提供,也可以由二者同时提供。

(1)当电池电量充足时,该汽车行驶时通过电池使电动机转动,从而驱动汽车行驶。此过程中电能转化为能。
(2)在测试储能效率中,先让汽车正常行驶,然后关闭发动机,分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下,汽车通过的路程$s$与对应的速度大小$v$,计算出动能$E_k$,画出$E_k$随$s$变化的图像如图乙所示。则图乙中表示开启再生制动器的图线是,在本次测试过程中的储能效率为。

(3)作为插电式混合动力的研发成果,比亚迪第五代DM技术可实现发动机热效率高达46%、最低百公里亏电油耗3 L。汽车在亏电时正常匀速行驶100 km的同时需要给电池补充电能(该过程只消耗汽油,不消耗电能),该过程消耗的汽油完全燃烧放出的能量为J。在此过程中汽车所受阻力为400 N,则剩余能为电池充电的能量为J。(汽油密度取$0.8×10^3 kg/m^3$,汽油热值取$5×10^7 J/kg$)

【答案】(1)机械 (2)② 40% (3)$1.2×10^8$ $1.52×10^7$
【解析】(1)汽车行驶时通过电池使电动机转动，消耗电能，从而驱动汽车行驶，产生机械能，此过程中能量的转化形式为电能转化为机械能。
(2)关闭发动机后，关闭再生制动器，汽车克服摩擦力做功，动能全部转化为内能，开启再生制动器，有部分动能转化为电能，克服摩擦力做功的能量减少，摩擦力大小不变，因此汽车运动的距离减小，所以开启再生制动器的图线是②。由图像可知，正常行驶的情况下，关闭发动机后行驶$40\ \mathrm{m}-30\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{m}$，开启再生制动器行驶的距离为$36\ \mathrm{m}-30\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$，因此动能转化为内能的效率$\eta=\frac{6\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{m}}×100\% =60\%$，所以储能效率$\eta'=1-\eta=1-60\% =40\%$。
(3)由题意可知，最低百公里亏电油耗3 L，则汽车消耗汽油的质量$m_{汽油}=\rho_{汽油}V=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×3×10^{-3}\ \mathrm{m^3}=2.4\ \mathrm{kg}$，汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=m_{汽油}q=2.4\ \mathrm{kg}×5×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.2×10^8\ \mathrm{J}$。由题意可知，发动机热效率高达46%，汽油机输出的有用能量$W_{有用}=Q_{放}\eta=1.2×10^8\ \mathrm{J}×46\% =5.52×10^7\ \mathrm{J}$，汽车所受阻力为400 N，汽车做匀速直线运动，则牵引力$F_{牵}=F_{阻}=400\ \mathrm{N}$，汽车克服阻力所做的功$W=F_{牵}s=400\ \mathrm{N}×100×10^3\ \mathrm{m}=4×10^7\ \mathrm{J}$，则剩余能为电池充电的能量$W_{电}=W_{有用}-W=5.52×10^7\ \mathrm{J}-4×10^7\ \mathrm{J}=1.52×10^7\ \mathrm{J}$。

【分析】
1. 第(1)问：电动机驱动汽车行驶时，消耗电能，使汽车获得运动的机械能，据此判断能量转化形式。
2. 第(2)问：关闭发动机后，关闭再生制动器时，汽车动能全部用于克服摩擦力做功，行驶路程更长；开启再生制动器时，部分动能转化为电能，剩余动能克服摩擦力做功，行驶路程更短，因此图线②为开启再生制动器的情况。储能效率是动能转化为电能的比例，需先计算两种情况下克服摩擦力做功对应的路程，再求出转化为内能的效率，进而得到储能效率。
3. 第(3)问：先利用密度公式计算消耗汽油的质量，再结合热值计算汽油完全燃烧放出的总热量；根据发动机热效率算出有用能量，减去汽车匀速行驶时克服阻力做的功，即可得到能为电池充电的能量。
【解析】
(1) 电动机工作时消耗电能，驱动汽车行驶获得机械能，因此电能转化为机械能。
(2) 关闭发动机后，关闭再生制动器时，汽车动能全部用于克服摩擦力做功，行驶路程更长；开启再生制动器时，部分动能转化为电能，剩余动能克服摩擦力做功，行驶路程更短，故图线②表示开启再生制动器。
由图乙可知，关闭再生制动器时，汽车动能从初始值到0，行驶距离为$40\ \mathrm{m} - 30\ \mathrm{m} = 10\ \mathrm{m}$；开启再生制动器时，动能从初始值到0，行驶距离为$36\ \mathrm{m} - 30\ \mathrm{m} = 6\ \mathrm{m}$。
动能转化为内能的效率：$\eta_{\mathrm{内}} = \frac{6\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{m}} × 100\% = 60\%$，因此储能效率（动能转化为电能的效率）：$\eta_{\mathrm{电}} = 1 - \eta_{\mathrm{内}} = 1 - 60\% = 40\%$。
(3) 消耗汽油的体积$V = 3\ \mathrm{L} = 3 × 10^{-3}\ \mathrm{m^3}$，汽油质量：$m = \rho V = 0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m^3} × 3 × 10^{-3}\ \mathrm{m^3} = 2.4\ \mathrm{kg}$。
汽油完全燃烧放出的热量：$Q_{\mathrm{放}} = m q = 2.4\ \mathrm{kg} × 5 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 1.2 × 10^8\ \mathrm{J}$。
发动机输出的有用能量：$W_{\mathrm{有用}} = Q_{\mathrm{放}} × 46\% = 1.2 × 10^8\ \mathrm{J} × 0.46 = 5.52 × 10^7\ \mathrm{J}$。
汽车匀速行驶，牵引力等于阻力：$F = f = 400\ \mathrm{N}$，行驶距离$s = 100\ \mathrm{km} = 1 × 10^5\ \mathrm{m}$，克服阻力做功：$W = F s = 400\ \mathrm{N} × 1 × 10^5\ \mathrm{m} = 4 × 10^7\ \mathrm{J}$。
能为电池充电的能量：$W_{\mathrm{电}} = W_{\mathrm{有用}} - W = 5.52 × 10^7\ \mathrm{J} - 4 × 10^7\ \mathrm{J} = 1.52 × 10^7\ \mathrm{J}$。
【答案】(1) 机械 (2) ②；40% (3) $1.2×10^8$；$1.52×10^7$
【知识点】能量转化、热效率计算、功的计算
【点评】本题以比亚迪混动技术为背景，结合实际应用考查物理知识，涉及能量转化、效率计算等内容，需要学生理解储能效率的物理意义，结合图像分析物理量，注重理论联系实际，难度适中。
【难度系数】0.5