1.以下做法不能提高热机效率的是 （）。

A.设法利用废气的能量
B.延长热机工作时间
C.使燃料尽可能充分燃烧
D.保证良好的润滑，减少摩擦

1. B

【分析】首先明确热机效率的定义：热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，提高热机效率的核心是减少各类能量损耗（如废气带走的能量、燃料未充分燃烧的损失、机械摩擦消耗的能量等）。接下来逐一分析选项：A选项利用废气能量，属于减少能量浪费，能提高效率；B选项延长热机工作时间，仅增加做功总量，未改变有用功与总能量的比值，无法提高效率；C选项使燃料充分燃烧，能增加有效利用的能量，提高效率；D选项良好润滑减少摩擦，可降低额外功，提高效率。据此选出不能提高效率的选项。
【解析】热机效率η=W有用/Q总，提高效率的关键是减少能量损耗。A项，利用废气能量减少能量损失，可提高热机效率；B项，延长热机工作时间，只是增加做功总时长，未改变有用功与燃料完全燃烧释放总能量的比值，不能提高热机效率；C项，燃料充分燃烧能让更多化学能转化为有用内能，提高效率；D项，良好润滑减少摩擦，降低额外功，提高有用功占比，从而提高效率。故本题选B。
【答案】B
【知识点】热机效率、能量利用率
【点评】本题考查热机效率的基本概念及提高热机效率的方法，属于基础知识点应用，需准确理解热机效率的本质是能量有效利用程度，而非工作时间等无关因素。
【难度系数】0.7

2.某汽油机工作时的能量损失情况:气缸散热损失30%,废气带走35%,机械摩擦及其他损耗总和为10%。已知汽油热值为$4.6× 10^7$ J/kg。下列说法中正确的是 ()。

A.该汽油机工作的效率是25%,工作时汽油燃烧释放能量的75%转化为机械能
B.若该汽油机消耗2 kg汽油,获得的机械能为$2.3× 10^7$ J
C.若该汽油机消耗2 kg汽油,损失的能量为$3.22× 10^7$ J
D.经过不断改进和创新,汽油机的效率可以提高到100%

2. B

【分析】
要解决这道题，需先明确汽油机效率的定义：热机效率是转化为机械能的能量与燃料完全燃烧释放总能量的比值，等于1减去各类能量损失的百分比。再结合热值公式、效率公式逐一分析选项：先计算汽油机的实际效率，再对每个选项的计算或表述进行正误判断，排除错误选项得到正确答案。
【解析】
首先计算汽油机的效率：
η = 1 - 散热损失百分比 - 废气损失百分比 - 机械损耗百分比 = 1 - 30% - 35% - 10% = 25%
对各选项分析：
选项A：效率为25%，即汽油燃烧释放能量的25%转化为机械能，而非75%，A错误；
选项B：2kg汽油完全燃烧释放的总能量：$Q_{放}=mq=2kg×4.6×10^7J/kg=9.2×10^7J$；获得的机械能：$W=Q_{放}×η=9.2×10^7J×25\%=2.3×10^7J$，B正确；
选项C：损失的能量为总能量的75%，即$Q_{损}=9.2×10^7J×75\%=6.9×10^7J≠3.22×10^7J$，C错误；
选项D：热机工作时总有能量损失（如散热、废气带走能量等），效率不可能达到100%，D错误。
【答案】
B
【知识点】
热机效率、热值计算
【点评】
本题考查热机效率的计算及热机效率的特点，核心是掌握热机效率的定义和相关公式，属于基础应用类题目，需注意区分总能量、有用能量和损失能量的关系。
【难度系数】
0.6

3.右图是小明家使用的太阳灶，某次用该太阳灶将50 kg、25 ℃的水加热到98 ℃，那么这些水吸收的热量为 J；若使用木柴加热这些水，假设木柴放出的热量有60%被水吸收，则所需要木柴的质量为 kg。（结果保留1位小数）[水的比热容为$4.2×10^3$ J/(kg·℃)，木柴的热值是$1.2×10^7$ J/kg]

3. $1.533 ×10^7$ 2.1

【分析】
本题需分两步计算：第一步利用水的吸热公式计算水吸收的热量，关键是确定水的温度变化量；第二步结合热效率和木柴的热值，推导计算所需木柴的质量，需明确热效率的含义及热值公式的应用。
【解析】
1. 计算水吸收的热量：
水的温度变化量$\Delta t = t - t_0 = 98°\mathrm{C} - 25°\mathrm{C} = 73°\mathrm{C}$，
根据吸热公式$Q_{\mathrm{吸}} = c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t$，代入数据：
$Q_{\mathrm{吸}} = 4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 50\ \mathrm{kg} × 73°\mathrm{C} = 1.533×10^7\ \mathrm{J}$。
2. 计算所需木柴的质量：
已知热效率$\eta = 60\% = 0.6$，由$\eta = \frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}}$得，木柴完全燃烧放出的热量$Q_{\mathrm{放}} = \frac{Q_{\mathrm{吸}}}{\eta} = \frac{1.533×10^7\ \mathrm{J}}{0.6} = 2.555×10^7\ \mathrm{J}$。
根据热值公式$Q_{\mathrm{放}} = m_{\mathrm{柴}}q$，可得木柴质量：
$m_{\mathrm{柴}} = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{q} = \frac{2.555×10^7\ \mathrm{J}}{1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}} ≈ 2.1\ \mathrm{kg}$（结果保留1位小数）。
【答案】
$1.533×10^7$；$2.1$
【知识点】
热量的计算；热值；热效率
【点评】
本题考查热量与热值的基础应用，需掌握吸热公式、热值公式及热效率的关系，计算时注意温度变化量的取值和结果精度，属于常规基础题。
【难度系数】
0.6

4.某品牌汽车的汽油机工作时的能量流向如图所示。

(1)由图中信息可知,汽油机工作过程中输出有用功的效率为。完全燃烧2 kg 的汽油,该汽车获得的机械能是J。(已知$q_{汽油}=4.6×10^7 J/kg$)
(2)汽油机工作一段时间后,油箱里的汽油没有发生变化的是(填序号)。
①质量 ②密度 ③比热容 ④热值
(3)汽油机的效率很低,主要原因之一是带走了大量的能量。
(4)汽油机在月球上(选填“能”或“不能”)使用。

4. (1) 35% $3.22 ×10^7$ (2) ②③④ (3) 废气 (4) 不能

【分析】
本题围绕汽油机的能量流向及相关物理特性展开，解题思路如下：
1. 第(1)问：汽油机效率为有用机械能占燃料完全燃烧释放总内能的比例，总能量占比为100%，减去机械自身消耗、废气带走的能量占比，即可算出有用效率；再根据公式$Q=mq$算出汽油完全燃烧释放的总热量，乘以效率得到获得的机械能。
2. 第(2)问：密度、比热容、热值是物质的固有特性，与质量无关，汽油质量减少时，这些特性保持不变。
3. 第(3)问：从能量流向图可知，废气带走的能量占比最大，是汽油机效率低的主要原因之一。
4. 第(4)问：汽油机燃烧需要氧气助燃，月球上没有空气（氧气），无法支持汽油燃烧，故不能使用。
【解析】
(1) 汽油机的效率$\eta=100\% - 25\% - 40\%=35\%$；
完全燃烧2kg汽油释放的热量$Q_{放}=mq=2\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=9.2×10^7\ \mathrm{J}$；
获得的机械能$W=Q_{放}×\eta=9.2×10^7\ \mathrm{J}×35\%=3.22×10^7\ \mathrm{J}$。
(2) 密度、比热容、热值是物质的特性，不随质量变化而改变，汽油质量减少时，这三个量不变，故选②③④。
(3) 由能量流向图可知，废气带走的能量占比最大，是汽油机效率低的主要原因之一。
(4) 汽油机工作需要氧气助燃，月球上没有空气（氧气），汽油无法燃烧，故不能使用。
【答案】
(1) 35%；$3.22×10^7$ (2) ②③④ (3) 废气 (4) 不能
【知识点】
热机效率；物质的特性；热机的工作原理
【点评】
本题结合能量流向图考查热机效率、物质特性等知识点，需准确理解各物理量的含义，难度适中。
【难度系数】
0.5

5. 汽油机是热机的一种,某台单缸四冲程汽油机功率为2 000 W,一次循环对外做功200 J,则飞轮的转速为 r/min。一辆汽车匀速行驶20 min,消耗的汽油为3 kg,获得了4.14×10⁷ J的机械能,则该汽车汽油机的效率为。(汽油的热值为4.6×10⁷ J/kg)

5. 1 200 30%

【分析】
要解决本题，需掌握单缸四冲程汽油机的工作规律和热机效率的计算方法：
1. 飞轮转速计算：单缸四冲程汽油机一个工作循环中，飞轮转2圈、对外做功1次。已知功率可算出单位时间内总功，结合单次做功大小得工作循环次数，再根据循环与飞轮转速的关系求转速。
2. 热机效率计算：热机效率是有用机械能与汽油完全燃烧释放总热量的比值，需先算出汽油完全燃烧的总热量，再用有用功除以总热量得到效率。
【解析】
1. 计算飞轮转速：
已知汽油机功率 $ P=2000\ \mathrm{W} $，1分钟（$ t=60\ \mathrm{s} $）内做的总功：
$ W_{\mathrm{总}} = Pt = 2000\ \mathrm{W} × 60\ \mathrm{s} = 1.2 × 10^5\ \mathrm{J} $
一次循环对外做功200J，1分钟内的工作循环次数：
$ n = \frac{W_{\mathrm{总}}}{W_{\mathrm{一次}}} = \frac{1.2 × 10^5\ \mathrm{J}}{200\ \mathrm{J}} = 600 $ 次
单缸四冲程汽油机每个工作循环飞轮转2圈，因此飞轮转速：
$ \mathrm{转速} = 600 × 2\ \mathrm{r/min} = 1200\ \mathrm{r/min} $
2. 计算汽油机效率：
汽油完全燃烧放出的总热量：
$ Q_{\mathrm{放}} = mq = 3\ \mathrm{kg} × 4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 1.38 × 10^8\ \mathrm{J} $
热机效率：
$ \eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% = \frac{4.14 × 10^7\ \mathrm{J}}{1.38 × 10^8\ \mathrm{J}} × 100\% = 30\% $
【答案】
1200；30%
【知识点】
热机的工作原理、热机效率的计算
【点评】
本题考查热机相关的基础计算，需牢记四冲程汽油机“一个循环飞轮转2圈、做功1次”的规律，以及热机效率的定义，计算时注意单位统一，步骤清晰即可正确求解。
【难度系数】
0.5

6.第14届中国航展首日，我国自主研制的大型水陆两栖灭火机“鲲龙”进行低空投水表演。若灭火机航行20 min消耗航空燃油900 kg，发动机的平均功率为$1.5× 10^{7}\ \mathrm{W}$，航空燃油的热值为$4× 10^{7}\ \mathrm{J/kg}$。求：
(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量。
(2)发动机的效率。

6. 解:(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量:
$Q_{放} = m_{燃油}q = 900\ \mathrm{kg} ×4 ×10^7\ \mathrm{J/kg} = 3.6 ×10^{10}\ \mathrm{J}$;
(2)根据 $P = \frac{W}{t}$得,发动机做的功:
$W = Pt = 1.5 ×10^7\ \mathrm{W} ×20 ×60\ \mathrm{s} = 1.8 ×10^{10}\ \mathrm{J}$,
发动机的效率:$\eta = \frac{W}{Q_{放}} ×100\% = \frac{1.8 ×10^{10}\ \mathrm{J}}{3.6 ×10^{10}\ \mathrm{J}} ×100\% = 50\%$。
答:(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量为$3.6 ×10^{10}\ \mathrm{J}$;(2)发动机的效率为50%。

【分析】
要解决这道题，需明确两个问题的核心解题逻辑：
1. 求燃油完全燃烧放出的热量，直接运用燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，代入燃油质量和热值计算即可；
2. 求发动机效率，需先通过功率公式$P=\frac{W}{t}$算出发动机做的有用功$W$，再利用效率公式$\eta=\frac{W}{Q_{放}}×100\%$，将有用功和第一问的总热量代入计算，注意时间单位需换算为秒（匹配功率的单位瓦）。
【解析】
解：
(1) 消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量：
根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，代入数据得：
$Q_{放}=900\ \mathrm{kg}×4×10^7\ \mathrm{J/kg}=3.6×10^{10}\ \mathrm{J}$；
(2) 先计算发动机做的有用功：
由功率公式$P=\frac{W}{t}$变形得$W=Pt$，时间$t=20\ \mathrm{min}=20×60\ \mathrm{s}=1200\ \mathrm{s}$，代入数据得：
$W=1.5×10^7\ \mathrm{W}×1200\ \mathrm{s}=1.8×10^{10}\ \mathrm{J}$；
再计算发动机的效率：
根据效率公式$\eta=\frac{W}{Q_{放}}×100\%$，代入数据得：
$\eta=\frac{1.8×10^{10}\ \mathrm{J}}{3.6×10^{10}\ \mathrm{J}}×100\%=50\%$。
【答案】
(1) 消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量为$3.6×10^{10}\ \mathrm{J}$；(2) 发动机的效率为50%。
【知识点】
燃料的热值、功的计算、热机效率
【点评】
本题是热学与力学结合的基础计算题，考查核心公式的应用，解题关键是单位统一（时间换算为秒），属于热学部分的典型基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6