14. 饮料中的冰块以前通常是由水冷冻制作而成的，冰块在饮料中熔化后会使饮料味道变淡而影响口感。图10-3-5展示了一种新型不锈钢冰块，其表面是由食品级304不锈钢制成的，里面装有酒精和水的混合液体，该混合液体在温度很低时也不会凝固，可循环使用，也避免了使用不洁净的水制成冰块对人体健康造成危害。现将四个质量相等的不锈钢冰块冷冻至$-15°\mathrm{C}$后，迅速放入另一个装有水的杯中，放入不锈钢冰块后水温最终下降到$25°\mathrm{C}$。已知不锈钢冰块的比热容为$0.42×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$，每个不锈钢冰块的质量为125 g，杯中水的质量为400 g。不计热量损失，$c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$。
(1)四个不锈钢冰块总共吸收了多少热量？
(2)杯中的水初温为多少？

图10-3-5

14. (1) 8.4×10³ J (2) 30 ℃

【分析】本题考查热传递过程中的热量计算，利用“不计热量损失时，低温物体吸收的热量等于高温物体放出的热量”这一热平衡条件解题。首先明确热量计算公式为$Q = cm\Delta t$，其中$\Delta t$为温度变化量。第(1)问需先计算四个不锈钢冰块的总质量，再确定冰块的温度变化，代入公式计算吸收的热量；第(2)问利用热平衡关系，结合水放出的热量等于冰块吸收的热量，反推水的初温。
【解析】
(1) 四个不锈钢冰块的总质量：
$m_{\mathrm{冰总}} = 4 × 125\ \mathrm{g} = 500\ \mathrm{g} = 0.5\ \mathrm{kg}$
冰块的温度变化量：
$\Delta t_{\mathrm{冰}} = 25°\mathrm{C} - (-15°\mathrm{C}) = 40°\mathrm{C}$
根据热量公式，四个冰块吸收的热量：
$Q_{\mathrm{吸}} = c_{\mathrm{冰}}m_{\mathrm{冰总}}\Delta t_{\mathrm{冰}} = 0.42 × 10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃}) × 0.5\ \mathrm{kg} × 40°\mathrm{C} = 8.4 × 10^3\ \mathrm{J}$
(2) 不计热量损失，水放出的热量等于冰块吸收的热量，即$Q_{\mathrm{放}} = Q_{\mathrm{吸}} = 8.4 × 10^3\ \mathrm{J}$。
水的质量：$m_{\mathrm{水}} = 400\ \mathrm{g} = 0.4\ \mathrm{kg}$
设水的初温为$t_{0\mathrm{水}}$，根据$Q_{\mathrm{放}} = c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}(t_{0\mathrm{水}} - t_{\mathrm{末}})$，变形得：
$t_{0\mathrm{水}} = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}} + t_{\mathrm{末}}$
代入数值：
$t_{0\mathrm{水}} = \frac{8.4 × 10^3\ \mathrm{J}}{4.2 × 10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃}) × 0.4\ \mathrm{kg}} + 25°\mathrm{C} = 5°\mathrm{C} + 25°\mathrm{C} = 30°\mathrm{C}$
【答案】(1) $8.4×10^3\ \mathrm{J}$；(2) $30°\mathrm{C}$
【知识点】热量计算、热平衡方程
【点评】本题是基础热学计算题，核心是利用热量公式和热平衡条件解题，只要掌握相关公式和条件即可顺利解答，难度较低。
【难度系数】0.6

一、热机的种类
1. 将燃料燃烧产生的高温、高压气体的转化为的机器，统称为热机。
2. 常见的内燃机通过燃料在机器燃烧，把内能转化为机械能，通常包括机和机两大类。
3. 喷气发动机的燃料在燃烧室内燃烧后产生高温、高压气体，这种气体从发动机尾部以极高的速度喷出，从而产生很大的推动机身向前运动。喷气发动机又分为和两类。

1. 内能 机械能
2. 内部 汽油 柴油
3. 反冲推力 空气喷气发动机 火箭喷气发动机

【分析】
本题考查热机相关的基础概念，需回忆热机的定义、内燃机的特点及分类、喷气发动机的原理和分类，结合每个空的语境匹配对应知识点即可。
【解析】
1. 根据热机的定义：将燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机，故两空依次填内能、机械能。
2. 内燃机的燃料在机器内部燃烧，常见的内燃机分为汽油机和柴油机两大类，故依次填内部、汽油、柴油。
3. 喷气发动机依靠高温高压气体喷出产生反冲推力，分为空气喷气发动机和火箭喷气发动机两类，故依次填反冲推力、空气喷气发动机、火箭喷气发动机。
【答案】
1. 内能 机械能
2. 内部 汽油 柴油
3. 反冲推力 空气喷气发动机 火箭喷气发动机
【知识点】
热机的概念、内燃机、喷气发动机
【点评】
本题为热机相关的基础概念填空题，主要考查对教材基础知识点的记忆，难度较低。
【难度系数】
0.8

4. 四冲程汽油机的一个工作循环有个冲程，按顺序分别为、、和。在一个工作循环中，活塞往复运动次，曲轴转动周，燃气对外做功次。

4. 四 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 两 两 一

【分析】本题考查四冲程汽油机工作循环的基础知识，解题时需回忆四冲程汽油机的定义，明确其一个工作循环的冲程数量、顺序，以及活塞、曲轴的运动次数和做功次数规律，准确对应题目各空。
【解析】四冲程汽油机的一个工作循环包含4个冲程；按顺序分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；在一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，燃气仅在做功冲程对外做功1次。
【答案】4；吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；两；两；一
【知识点】四冲程汽油机工作原理、内燃机冲程规律
【点评】本题为热机部分的基础识记题，考查核心概念的掌握，难度较低，属于必须牢记的内容。
【难度系数】0.8

5. 四冲程汽油机的一个工作循环中，压缩冲程把能转化为能，做功冲程把能转化为能。除做功冲程外，其他冲程都是靠飞轮的协助完成的。

5. 机械 内 内 机械 惯性

【分析】
要解决这道题，需回忆四冲程汽油机的工作原理：四冲程汽油机的一个工作循环包含吸气、压缩、做功、排气四个冲程。其中压缩冲程中，活塞压缩气缸内气体，对气体做功，能量转化为机械能转化为内能；做功冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，能量转化为内能转化为机械能。由于只有做功冲程提供动力，其余三个冲程需依靠飞轮的惯性来完成。根据这些知识点即可对应题目中的空缺。
【解析】
四冲程汽油机的压缩冲程，活塞对气缸内气体做功，将机械能转化为内能；做功冲程中，燃气对外做功，将内能转化为机械能；除做功冲程外，吸气、压缩、排气冲程都依靠飞轮的惯性完成。因此依次填入：机械、内、内、机械、惯性。
【答案】
机械 内 内 机械 惯性
【知识点】
四冲程汽油机工作原理；能量转化；飞轮的惯性
【点评】
本题考查四冲程汽油机的基础知识点，属于识记类题目，需准确记忆各冲程的能量转化及辅助部件的作用，难度较低。
【难度系数】
0.8

6. 四冲程柴油机与四冲程汽油机的区别：
（1）构造：在气缸的顶部，柴油机有，汽油机有。
（2）在吸气冲程中吸入气缸的物质：柴油机吸入的是，汽油机吸入的是。
（3）点火方式：柴油机的是式，汽油机的是式。
（4）效率和功率：一般情况下，柴油机的效率较，功率较。

6. （1）喷油嘴 火花塞 （2）空气 汽油和空气的混合物 （3）压燃 点燃 （4）高 大

【分析】本题考查四冲程柴油机与四冲程汽油机的区别，需从构造、吸气冲程吸入物质、点火方式、效率功率四个维度回忆两者的不同点，逐一对应题目问题作答即可。
【解析】（1）柴油机气缸顶部为喷油嘴，汽油机气缸顶部为火花塞；（2）吸气冲程中，柴油机仅吸入空气，汽油机吸入汽油和空气的混合物；（3）点火方式上，柴油机采用压燃式，汽油机采用点燃式；（4）一般情况下，柴油机的效率更高，功率更大。
【答案】6. （1）喷油嘴 火花塞 （2）空气 汽油和空气的混合物 （3）压燃 点燃 （4）高 大
【知识点】汽油机与柴油机的区别；四冲程内燃机
【点评】本题为基础识记类题目，直接考查内燃机中汽油机与柴油机的核心区别，属于课本重点识记内容，准确记忆即可轻松解答。
【难度系数】0.8