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12. 我们发现一根锯条的温度升高了，则可以确定
（
A.一定是其他物体对它做了功
B.一定是其他物体对它传了热
C.其他物体可能对它做了功，也可能对它传了热
D.其他物体不可能同时对它既做了功，又传了热
（
C
）A.一定是其他物体对它做了功
B.一定是其他物体对它传了热
C.其他物体可能对它做了功，也可能对它传了热
D.其他物体不可能同时对它既做了功，又传了热
答案
12. C 解析:锯条的温度升高,内能增大,可能是其他物体对它做了功,也可能是锯条吸收了热量,这两种方式对于改变内能是等效的.
解析
【分析】
首先拿到这道题，我们先从题干的核心条件“锯条温度升高”入手，温度升高意味着锯条的内能增大。接下来回忆内能改变的相关规律：改变物体内能有做功、热传递两种途径，且这两种方式在改变内能的效果上是完全等效的，也就是说单独通过做功，或者单独通过热传递，都可以让锯条的内能增加、温度升高，因此我们无法直接断定锯条升温的原因一定是某一种。之后我们逐一比对选项，排除表述绝对错误的选项，就能得到正确答案。
【解析】
1. 首先明确核心逻辑：物体的内能和温度直接相关，锯条温度升高，说明它的内能一定增大。
2. 改变物体内能的两种方式为做功和热传递，二者对改变内能是等效的：既可以通过对锯条做功（比如摩擦、弯折锯条）让它升温，也可以通过给锯条传递热量（比如把锯条放到热水里、用火烤）让它升温。
3. 逐一分析选项：
A选项：“一定是其他物体对它做了功”表述错误，热传递同样可以让锯条升温。
B选项：“一定是其他物体对它传了热”表述错误，做功同样可以让锯条升温。
C选项：其他物体可能对它做了功，也可能对它传了热，符合两种方式等效的特点，表述正确。
D选项：“不可能同时对它既做了功，又传了热”表述错误，两种改变内能的方式可以同时发生，例如一边摩擦锯条一边给它加热，锯条的内能也会增加、温度升高。
综上，正确选项为C。
【答案】
C
【知识点】
1. 改变内能的方式
2. 做功与热传递等效
【点评】
本题属于热学基础概念题，核心考察对改变内能两种方式的理解，易错点是容易误选带有“一定”表述的选项，忽略做功和热传递在改变内能上的等效性，解题时要注意甄别绝对化表述，结合物理概念判断即可。
【难度系数】
0.9
首先拿到这道题，我们先从题干的核心条件“锯条温度升高”入手，温度升高意味着锯条的内能增大。接下来回忆内能改变的相关规律：改变物体内能有做功、热传递两种途径，且这两种方式在改变内能的效果上是完全等效的，也就是说单独通过做功，或者单独通过热传递，都可以让锯条的内能增加、温度升高，因此我们无法直接断定锯条升温的原因一定是某一种。之后我们逐一比对选项，排除表述绝对错误的选项，就能得到正确答案。
【解析】
1. 首先明确核心逻辑：物体的内能和温度直接相关，锯条温度升高，说明它的内能一定增大。
2. 改变物体内能的两种方式为做功和热传递，二者对改变内能是等效的：既可以通过对锯条做功（比如摩擦、弯折锯条）让它升温，也可以通过给锯条传递热量（比如把锯条放到热水里、用火烤）让它升温。
3. 逐一分析选项：
A选项：“一定是其他物体对它做了功”表述错误，热传递同样可以让锯条升温。
B选项：“一定是其他物体对它传了热”表述错误，做功同样可以让锯条升温。
C选项：其他物体可能对它做了功，也可能对它传了热，符合两种方式等效的特点，表述正确。
D选项：“不可能同时对它既做了功，又传了热”表述错误，两种改变内能的方式可以同时发生，例如一边摩擦锯条一边给它加热，锯条的内能也会增加、温度升高。
综上，正确选项为C。
【答案】
C
【知识点】
1. 改变内能的方式
2. 做功与热传递等效
【点评】
本题属于热学基础概念题，核心考察对改变内能两种方式的理解，易错点是容易误选带有“一定”表述的选项，忽略做功和热传递在改变内能上的等效性，解题时要注意甄别绝对化表述，结合物理概念判断即可。
【难度系数】
0.9
13. 二氧化碳$(\ce{CO_{2}})$爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术. 起爆前高压泵将$\ce{CO_{2}}$压缩成高压气体,再将其液化后输入爆破筒内. 如图所示,爆破时电加热管发热,使筒内的液态$\ce{CO_{2}}$迅速汽化,形成的高压气体从泄气孔中喷出,实施爆破. 下列说法正确的是 （
A.高压泵压缩$\ce{CO_{2}}$时,气体内能增大,温度降低
B.高压泵压缩$\ce{CO_{2}}$时,气体内能减小,温度升高
C.高压$\ce{CO_{2}}$气体喷出时,内能增大,温度升高
D.高压$\ce{CO_{2}}$气体喷出时,内能减小,温度降低
D
）A.高压泵压缩$\ce{CO_{2}}$时,气体内能增大,温度降低
B.高压泵压缩$\ce{CO_{2}}$时,气体内能减小,温度升高
C.高压$\ce{CO_{2}}$气体喷出时,内能增大,温度升高
D.高压$\ce{CO_{2}}$气体喷出时,内能减小,温度降低
答案
13. D 解析:,高压泵压缩CO₂时对气体做功,气体内能增大,温度升高,A、B错误;高压CO₂气体喷出时对外做功,气体内能减小,温度降低,C错误,D正确.
解析
【分析】
我们可以分两个过程结合做功改变内能的规律来逐步判断：首先回忆做功改变内能的基本规律：外界对物体做功，物体内能增大；物体对外做功，物体内能减小。第一步先分析高压泵压缩CO₂的过程：这个过程是高压泵对CO₂气体做功，按照规律气体内能会增大，温度随之升高，由此就可以直接排除A、B两个错误选项。第二步再分析高压CO₂喷出的过程：气体从泄气孔向外喷出时，是气体对外界做功，按照规律气体自身的内能会减小，温度随之降低，就可以判断C错误，D正确。
【解析】
改变物体内能的方式包括做功和热传递，本题两个过程的内能变化都由做功引起：
1. 高压泵压缩CO₂时，外界对CO₂气体做功，气体内能增大，温度升高，因此A选项“温度降低”、B选项“内能减小”的描述均错误；
2. 高压CO₂气体从泄气孔喷出时，气体对外界做功，自身内能减小，温度降低，因此C选项“内能增大，温度升高”的描述错误，D选项描述正确。
【答案】
D
【知识点】
做功改变内能；内能与温度的关系
【点评】
本题结合实际工程中的CO₂爆破技术作为命题场景，考察热学中做功改变内能的核心规律，贴近生活应用，易错点是容易混淆“外界对气体做功”和“气体对外做功”对应的内能变化方向，解题时只要分两个过程逐一对应做功和内能变化的规律，就可以快速排除错误选项得到正确结果。
【难度系数】
0.8
我们可以分两个过程结合做功改变内能的规律来逐步判断：首先回忆做功改变内能的基本规律：外界对物体做功，物体内能增大；物体对外做功，物体内能减小。第一步先分析高压泵压缩CO₂的过程：这个过程是高压泵对CO₂气体做功，按照规律气体内能会增大，温度随之升高，由此就可以直接排除A、B两个错误选项。第二步再分析高压CO₂喷出的过程：气体从泄气孔向外喷出时，是气体对外界做功，按照规律气体自身的内能会减小，温度随之降低，就可以判断C错误，D正确。
【解析】
改变物体内能的方式包括做功和热传递，本题两个过程的内能变化都由做功引起：
1. 高压泵压缩CO₂时，外界对CO₂气体做功，气体内能增大，温度升高，因此A选项“温度降低”、B选项“内能减小”的描述均错误；
2. 高压CO₂气体从泄气孔喷出时，气体对外界做功，自身内能减小，温度降低，因此C选项“内能增大，温度升高”的描述错误，D选项描述正确。
【答案】
D
【知识点】
做功改变内能；内能与温度的关系
【点评】
本题结合实际工程中的CO₂爆破技术作为命题场景，考察热学中做功改变内能的核心规律，贴近生活应用，易错点是容易混淆“外界对气体做功”和“气体对外做功”对应的内能变化方向，解题时只要分两个过程逐一对应做功和内能变化的规律，就可以快速排除错误选项得到正确结果。
【难度系数】
0.8
14. 宇宙飞船在完成任务后,返回地面指定地点,宇宙飞船在下落到地面附近时做匀速直线运动,则宇宙飞船在匀速下降的过程中,它的（
A.动能不变,势能减小,内能增大
B.动能不变,势能增大,内能减小
C.动能减小,势能不变,内能增大
D.动能增大,势能减小,内能不变
A
）A.动能不变,势能减小,内能增大
B.动能不变,势能增大,内能减小
C.动能减小,势能不变,内能增大
D.动能增大,势能减小,内能不变
答案
14. A 解析:宇宙飞船在匀速下降的过程中,质量不变,高度减小,速度不变,则它的重力势能减小,动能不变,B、C、D不符合题意;由于宇宙飞船在地面附近时受到空气阻力作用,摩擦生热,温度升高,所以宇宙飞船的内能增大,A符合题意.
解析
【分析】
我们可以分三步逐步推导能量变化：第一步先明确动能的影响因素是质量和速度，抓住题干里“匀速”的关键词，飞船质量不变、速度不变，就能直接判断动能的变化情况；第二步明确重力势能的影响因素是质量和高度，抓住“下降”的关键词，飞船质量不变、高度降低，就能判断重力势能的变化；第三步考虑飞船下落过程中会受到空气阻力，需要克服摩擦做功，机械能会向内能转化，由此判断内能的变化，最后匹配选项得到正确答案。
【解析】
1. 动能判断：宇宙飞船匀速下降，自身质量保持不变，运动速度大小不变，因此飞船的动能大小不变。
2. 重力势能判断：飞船质量不变，下落过程中距离地面的高度不断减小，因此飞船的重力势能（势能）不断减小。
3. 内能判断：飞船在靠近地面下落的过程中，会受到空气的阻力作用，需要不断克服空气摩擦做功，部分机械能转化为内能，飞船的温度升高，因此飞船的内能增大。
综上，飞船动能不变、势能减小、内能增大，只有A选项描述正确。
【答案】
A
【知识点】
动能的影响因素；重力势能的影响因素；做功改变内能
【点评】
本题是机械能与内能变化分析的基础题型，核心考点是各能量的影响因素，易错点是容易忽略飞船下落时与空气摩擦生热的过程，误以为只有机械能的转化，解题时要注意物体受阻力运动时，克服摩擦做功会使物体内能增加，机械能总量减小。
【难度系数】
0.8
我们可以分三步逐步推导能量变化：第一步先明确动能的影响因素是质量和速度，抓住题干里“匀速”的关键词，飞船质量不变、速度不变，就能直接判断动能的变化情况；第二步明确重力势能的影响因素是质量和高度，抓住“下降”的关键词，飞船质量不变、高度降低，就能判断重力势能的变化；第三步考虑飞船下落过程中会受到空气阻力，需要克服摩擦做功，机械能会向内能转化，由此判断内能的变化，最后匹配选项得到正确答案。
【解析】
1. 动能判断：宇宙飞船匀速下降，自身质量保持不变，运动速度大小不变，因此飞船的动能大小不变。
2. 重力势能判断：飞船质量不变，下落过程中距离地面的高度不断减小，因此飞船的重力势能（势能）不断减小。
3. 内能判断：飞船在靠近地面下落的过程中，会受到空气的阻力作用，需要不断克服空气摩擦做功，部分机械能转化为内能，飞船的温度升高，因此飞船的内能增大。
综上，飞船动能不变、势能减小、内能增大，只有A选项描述正确。
【答案】
A
【知识点】
动能的影响因素；重力势能的影响因素；做功改变内能
【点评】
本题是机械能与内能变化分析的基础题型，核心考点是各能量的影响因素，易错点是容易忽略飞船下落时与空气摩擦生热的过程，误以为只有机械能的转化，解题时要注意物体受阻力运动时，克服摩擦做功会使物体内能增加，机械能总量减小。
【难度系数】
0.8
15. 下列没有利用到热机的是（
A.玉兔号月球车
B.山东号航母
C.C919 客机
D.长征五号火箭
A
）A.玉兔号月球车
B.山东号航母
C.C919 客机
D.长征五号火箭
答案
15. A 解析:山东号航母、C919客机、长征五号火箭都是用燃料燃烧产生的内能来做功的,是把内能转化成机械能,利用了热机,B、C、D不符合题意;玉兔号月球车的核心动力装置是太阳能电池板,通过将太阳能转化为电能,为月球车提供能量,没有用到热机,A符合题意.
解析
【分析】
这道题的核心考点是热机的定义，我们首先要明确热机的本质特征：通过燃料燃烧获取内能，再将内能转化为机械能对外做功的动力装置。解题时只需要逐个判断四个选项的动力来源，筛选出没有利用“燃料燃烧把内能转化为机械能”这一过程的设备，就能得到正确答案。
【解析】
1. 先明确热机的核心工作逻辑：热机依靠燃料燃烧释放内能，将内能转化为机械能为设备提供动力。
2. 逐一分析选项：
选项B：山东号航母的动力系统依靠燃油燃烧获取能量，将内能转化为机械能驱动航母航行，属于热机的应用，不符合题意。
选项C：C919客机搭载的航空发动机，通过航空燃油燃烧做功，将内能转化为机械能为飞机提供飞行动力，利用了热机，不符合题意。
选项D：长征五号火箭的发动机通过推进剂燃烧释放的内能做功，将内能转化为机械能推动火箭升空，属于热机，不符合题意。
选项A：玉兔号月球车的动力来源是太阳能电池板，先把太阳能转化为电能，再通过电动机将电能转化为机械能驱动车辆，全程没有利用燃料燃烧获取内能做功的过程，没有使用热机，符合题意。
综上，本题选A。
【答案】A
【知识点】热机的原理，能量的转化
【点评】本题结合我国近年的重大科技成果命题，既考察了热机的基础概念，也贴合实际应用场景，解题的关键是抓住热机“将燃料燃烧的内能转化为机械能”的核心判定标准，不要被设备的高科技属性干扰，区分开太阳能驱动、电动机驱动和热机驱动的差异即可轻松作答。
【难度系数】0.8
这道题的核心考点是热机的定义，我们首先要明确热机的本质特征：通过燃料燃烧获取内能，再将内能转化为机械能对外做功的动力装置。解题时只需要逐个判断四个选项的动力来源，筛选出没有利用“燃料燃烧把内能转化为机械能”这一过程的设备，就能得到正确答案。
【解析】
1. 先明确热机的核心工作逻辑：热机依靠燃料燃烧释放内能，将内能转化为机械能为设备提供动力。
2. 逐一分析选项：
选项B：山东号航母的动力系统依靠燃油燃烧获取能量，将内能转化为机械能驱动航母航行，属于热机的应用，不符合题意。
选项C：C919客机搭载的航空发动机，通过航空燃油燃烧做功，将内能转化为机械能为飞机提供飞行动力，利用了热机，不符合题意。
选项D：长征五号火箭的发动机通过推进剂燃烧释放的内能做功，将内能转化为机械能推动火箭升空，属于热机，不符合题意。
选项A：玉兔号月球车的动力来源是太阳能电池板，先把太阳能转化为电能，再通过电动机将电能转化为机械能驱动车辆，全程没有利用燃料燃烧获取内能做功的过程，没有使用热机，符合题意。
综上，本题选A。
【答案】A
【知识点】热机的原理，能量的转化
【点评】本题结合我国近年的重大科技成果命题，既考察了热机的基础概念，也贴合实际应用场景，解题的关键是抓住热机“将燃料燃烧的内能转化为机械能”的核心判定标准，不要被设备的高科技属性干扰，区分开太阳能驱动、电动机驱动和热机驱动的差异即可轻松作答。
【难度系数】0.8
16. (2024·兰州)如图所示,用酒精灯对试管加热,等水沸腾后,可以看到蒸气把软木塞顶飞.下列说法正确的是（
A.用酒精灯加热试管,水的内能增加是通过做功的方式实现的
B.蒸气把软木塞顶飞的过程,实现了内能向机械能的转化
C.蒸气把软木塞顶飞的过程,相当于汽油机的排气冲程
D.试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
B
）A.用酒精灯加热试管,水的内能增加是通过做功的方式实现的
B.蒸气把软木塞顶飞的过程,实现了内能向机械能的转化
C.蒸气把软木塞顶飞的过程,相当于汽油机的排气冲程
D.试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
答案
16. B 解析:用酒精灯加热试管,水吸收热量,水的内能增加,是通过热传递的方式实现的,A错误;蒸气把软木塞顶飞,水蒸气的部分内能转化为软木塞的机械能,实现了内能向机械能的转化,这一过程相当于汽油机的做功冲程,B正确,C错误;试管口出现的白雾是水蒸气液化后形成的水雾,D错误.
解析
【分析】
这道题围绕水加热后蒸汽顶开软木塞的经典热学实验展开，我们可以逐个对照选项对应的知识点逐一判断：首先回忆改变物体内能的两种方式是做功和热传递，判断A选项的能量转移形式；接着分析蒸汽顶塞的过程中能量的转化方向，对应汽油机四个冲程的能量特点判断B、C选项；最后明确肉眼可见的“白雾”的本质，结合物态变化的定义判断D选项，排除所有错误选项后就能得到正确答案。
【解析】
我们逐一分析每个选项：
A选项：用酒精灯加热试管时，火焰的热量通过试管传递给水，水吸收热量内能增加，这个过程是能量的转移，属于热传递改变内能，不是做功，A错误。
B选项：蒸气把软木塞顶飞的过程中，水蒸气的内能对外做功，将自身的内能转化为软木塞运动的机械能，实现了内能向机械能的转化，B正确。
C选项：蒸气顶飞软木塞的过程是内能转化为机械能，和汽油机的做功冲程能量转化一致；而汽油机的排气冲程仅排出废气，没有内能向机械能的转化，二者并不等效，C错误。
D选项：水蒸气是无色肉眼不可见的气体，试管口出现的白雾是高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴，不是水汽化得到的水蒸气，D错误。
综上，只有B选项说法正确。
【答案】
B
【知识点】
内能改变方式，热机冲程能量转化，液化现象
【点评】
本题是热学综合基础题，依托课本经典演示实验命题，覆盖多个热学核心基础考点，易错点在于容易误将“白雾”当成气态水蒸气，混淆不同热机冲程的能量转化特点，整体难度不高，适合巩固热学基础概念。
【难度系数】
0.8
这道题围绕水加热后蒸汽顶开软木塞的经典热学实验展开，我们可以逐个对照选项对应的知识点逐一判断：首先回忆改变物体内能的两种方式是做功和热传递，判断A选项的能量转移形式；接着分析蒸汽顶塞的过程中能量的转化方向，对应汽油机四个冲程的能量特点判断B、C选项；最后明确肉眼可见的“白雾”的本质，结合物态变化的定义判断D选项，排除所有错误选项后就能得到正确答案。
【解析】
我们逐一分析每个选项：
A选项：用酒精灯加热试管时，火焰的热量通过试管传递给水，水吸收热量内能增加，这个过程是能量的转移，属于热传递改变内能，不是做功，A错误。
B选项：蒸气把软木塞顶飞的过程中，水蒸气的内能对外做功，将自身的内能转化为软木塞运动的机械能，实现了内能向机械能的转化，B正确。
C选项：蒸气顶飞软木塞的过程是内能转化为机械能，和汽油机的做功冲程能量转化一致；而汽油机的排气冲程仅排出废气，没有内能向机械能的转化，二者并不等效，C错误。
D选项：水蒸气是无色肉眼不可见的气体，试管口出现的白雾是高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴，不是水汽化得到的水蒸气，D错误。
综上，只有B选项说法正确。
【答案】
B
【知识点】
内能改变方式，热机冲程能量转化，液化现象
【点评】
本题是热学综合基础题，依托课本经典演示实验命题，覆盖多个热学核心基础考点，易错点在于容易误将“白雾”当成气态水蒸气，混淆不同热机冲程的能量转化特点，整体难度不高，适合巩固热学基础概念。
【难度系数】
0.8
17. 阅读短文,回答问题.
实际生活中的汽车往往采用多缸发动机,发动机的性能和汽缸排量有关.汽缸排量指一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积,它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(冲程长度),而所有汽缸的“工作容积”之和称为发动机排量.如图甲所示,发动机有4个汽缸(图甲中标注1、2、3、4),通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上,各个汽缸的做功过程错开,在飞轮转动的每半周里,都有1个汽缸在做功,其他3个汽缸分别在吸气、压缩和排气.
目前大多数汽车刹车时均采用油压制动.油压制动刹车时消耗的动能转化为内能释放掉,导致了能源的浪费.而现在的混合动力汽车采用再生制动器,它能产生汽车所需的制动力,同时把汽车刹车制动时消耗的动能转化为电能储存起来,从而有效减少了汽车的燃油消耗、污染物的排放和制动器摩擦片的磨损.
若汽车刹车时再生制动器无法提供足够的刹车阻力,则仍需要与油压制动器配合使用,产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求.某汽车以72 km/h的速度行驶,刹车时再生制动器产生的阻力随时间变化的关系如下表所示.
再生制动器只会把一部分的动能再生使用,其余的动能转化为内能.汽车正常行驶时,将发动机关闭直至汽车停止的过程中,通过再生制动器将动能转化为电能的效率称为储能效率.
(1)若一个汽缸排量为$V$,燃气对活塞的平均压强为$p$,则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功$W=$
(2)根据图甲中曲轴的位置可知,四缸发动机中4号汽缸处在做功冲程中,2号汽缸处在
(3)当四缸发动机曲轴转速为3 000 r/min时,四缸发动机每秒做功
(4)根据上表在图乙中画出汽车刹车时再生制动器在$0∼1\ \mathrm{s}$内产生的刹车阻力随时间变化的关系图像.
(5)如果汽车制动时需要的恒定刹车阻力为$1×10^{4}\ \mathrm{N}$,由图像可知,当$t=0.7\ \mathrm{s}$时,油压制动器大约还需产生
(6)某次测试中,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的两种情况下,汽车通过的路程$s$与对应的速度$v$,计算出动能$E_{\mathrm{k}}$,画出了对应的$E_{\mathrm{k}}$-$s$图像,如图丙所示,则表示开启再生制动器的图线是
实际生活中的汽车往往采用多缸发动机,发动机的性能和汽缸排量有关.汽缸排量指一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积,它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(冲程长度),而所有汽缸的“工作容积”之和称为发动机排量.如图甲所示,发动机有4个汽缸(图甲中标注1、2、3、4),通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上,各个汽缸的做功过程错开,在飞轮转动的每半周里,都有1个汽缸在做功,其他3个汽缸分别在吸气、压缩和排气.
目前大多数汽车刹车时均采用油压制动.油压制动刹车时消耗的动能转化为内能释放掉,导致了能源的浪费.而现在的混合动力汽车采用再生制动器,它能产生汽车所需的制动力,同时把汽车刹车制动时消耗的动能转化为电能储存起来,从而有效减少了汽车的燃油消耗、污染物的排放和制动器摩擦片的磨损.
若汽车刹车时再生制动器无法提供足够的刹车阻力,则仍需要与油压制动器配合使用,产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求.某汽车以72 km/h的速度行驶,刹车时再生制动器产生的阻力随时间变化的关系如下表所示.
再生制动器只会把一部分的动能再生使用,其余的动能转化为内能.汽车正常行驶时,将发动机关闭直至汽车停止的过程中,通过再生制动器将动能转化为电能的效率称为储能效率.
(1)若一个汽缸排量为$V$,燃气对活塞的平均压强为$p$,则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功$W=$
$pV$
(用符号表示).(2)根据图甲中曲轴的位置可知,四缸发动机中4号汽缸处在做功冲程中,2号汽缸处在
吸气
冲程中.(3)当四缸发动机曲轴转速为3 000 r/min时,四缸发动机每秒做功
100
次;设做功冲程中燃气对活塞的平均压强是$p_0$,四缸发动机排量为$V_{\mathrm{排}}$,当发动机曲轴每秒转过$n$圈时,该汽车的输出功率$P$与发动机排量$V_{\mathrm{排}}$的关系式为$P=\frac{1}{2}np_0V_{\mathrm{排}}$
(用符号表示).(4)根据上表在图乙中画出汽车刹车时再生制动器在$0∼1\ \mathrm{s}$内产生的刹车阻力随时间变化的关系图像.
(5)如果汽车制动时需要的恒定刹车阻力为$1×10^{4}\ \mathrm{N}$,由图像可知,当$t=0.7\ \mathrm{s}$时,油压制动器大约还需产生
600
$\mathrm{N}$的刹车阻力.(6)某次测试中,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的两种情况下,汽车通过的路程$s$与对应的速度$v$,计算出动能$E_{\mathrm{k}}$,画出了对应的$E_{\mathrm{k}}$-$s$图像,如图丙所示,则表示开启再生制动器的图线是
②
(选填“①”或“②”).判断的依据是开启再生制动器,有部分动能转化为电能,用来克服摩擦力做功的动能减少,所以汽车运动的距离减小
.由图丙可知,该次测试中储能效率为40%
,若汽车正常行驶时的动能为$3.75×10^{5}\ \mathrm{J}$,则最终有$2.25×10^{5}$
$\mathrm{J}$的动能转化为内能.答案
17. (1)$pV$ (2)吸气 (3)100 $P=\frac{1}{2}np_0V_{\mathrm{排}}$ (4)
(5)600 (6)② 开启再生制动器,有部分动能转化为电能,用来克服摩擦力做功的动能减少,所以汽车运动的距离减小 40% $2.25×10^5$解析:(1)在一个做功冲程中,设活塞的面积为S,移动的距离为L,则发动机的单缸排量V=SL,燃气对活塞所做的功W=FL=pSL=pV.(2)由题图甲可知,2号汽缸处在吸气冲程中.(3)在单缸发动机中,曲轴每转2周完成一个工作循环,当发动机曲轴转速为3 000 r/min=50 r/s时,每秒钟完成25个工作循环,做功25次,则四缸发动机每秒做功100次;做功冲程中燃气对活塞的平均压强为p₀,发动机排量为V排,则一个汽缸排量为1/4 V排,做功冲程中燃气对活塞的平均压力F'=p₀S',一个做功冲程中燃气对活塞做的功W₀=F'L'=p₀S'L'=1/4 p₀V排,当发动机曲轴转速为n r/s时,燃气对活塞做功的功率P=W₀/t=(1/4 p₀V排)/(1/(2n))=1/2 np₀V排.
(4)根据题中数据描点,然后用平滑的线连接起来.(5)由答图可知,当t=0.7 s时,再生制动器产生的刹车阻力大约为9.4×10³ N.如果汽车制动时需要的恒定刹车阻力为1×10⁴ N,此时油压制动器还需产生的刹车阻力大约为1×10⁴ N-9.4×10³ N=600 N.(6)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,克服摩擦力做功的动能减少,汽车运动的距离减小,所以表示开启再生制动器的图线是②;由题图丙可知,关闭再生制动器时汽车行驶的距离为40 m-30 m=10 m,开启再生制动器时汽车行驶的距离为36 m-30 m=6 m,相当于克服摩擦力行驶4 m所做的功转化为电能,所以储能效率η=(E_k0 /10 m ×4 m)/E_k0 ×100%=40%,则有60%的动能转化为内能,故E=3.75×10^5 J×60%=2.25×10^5 J.
解析
【分析】
我们可以逐问梳理清晰的解题思路：
1. 第(1)问：从功的基本公式W=Fs出发，结合压强公式p=F/S推导出燃气对活塞的压力F=pS，再结合单缸排量的定义V=SL（S是活塞面积，L是冲程长度），把F和L代入功的表达式，消去S和L就能得到用p、V表示的功。
2. 第(2)问：结合题干给出的“各个汽缸的做功过程错开，飞轮每转半周有1个汽缸做功，其余3个分别处于吸气、压缩、排气冲程”的信息，已知4号在做功冲程，对照曲轴位置即可判断2号的冲程类型。
3. 第(3)问：首先把转速3000r/min换算为每秒转50r，单缸曲轴转2圈完成1个工作循环、对外做功1次，四缸发动机每转半周就有1个汽缸做功，因此每秒做功次数是每秒转数×2；推导功率时，先根据排量定义算出所有汽缸单次做功的总功，再结合每秒做功的次数，用P=W总/t就能推导出功率和排量的关系式。
4. 第(4)问：根据表格给出的不同时间对应的刹车阻力数据，在坐标系中逐个描点，再用平滑曲线把点依次连接即可得到对应图像。
5. 第(5)问：总需要的恒定刹车阻力是再生制动器阻力和油压制动器阻力之和，从画出的图像读出t=0.7s时再生制动器的阻力，用总阻力减去该数值就得到油压制动器需要提供的阻力。
6. 第(6)问：开启再生制动器时，部分动能会转化为电能储存，用来克服摩擦做功的动能变少，汽车滑行的总距离会比关闭再生时更短，据此判断对应的图线；再通过两条图线的滑行距离差值，算出转化为电能的动能占初始总动能的比例，得到储能效率，最后用初始总动能乘以转化为内能的比例，算出对应的内能大小。
【解析】
(1) 设活塞面积为S，冲程长度为L，单缸排量V=SL，燃气对活塞的压力F=pS，一个做功冲程燃气对活塞做功W=FL=pS·L=pV。
(2) 结合四缸发动机冲程错开的工作特点，已知4号汽缸处于做功冲程，对照曲轴位置可知2号汽缸处于吸气冲程。
(3) 曲轴转速3000r/min=50r/s，单缸曲轴每转2圈做功1次，四缸发动机每转半周就有1个汽缸做功，因此每秒做功次数为50×2=100次；
设四缸总排量为V排，一个做功冲程所有汽缸燃气做的总功对应p0V排，曲轴每秒转n圈时，每秒完成n/2个工作循环，四缸每秒总做功次数为2n次，因此输出功率P=W总/t=2n×(1/2 p0V排)/1 = 1/2 n p0 V排。
(4) 根据表格中0~1s内不同时间对应的刹车阻力数据，在坐标图中依次描点，用平滑曲线连接所有点即可得到对应图像。
(5) 从图像中读出t=0.7s时再生制动器的刹车阻力约为9.4×10³N，总需要的刹车阻力为1×10⁴N，因此油压制动器需要提供的阻力为1×10⁴N - 9.4×10³N = 600N。
(6) 关闭再生制动器时，汽车的动能全部用来克服摩擦力做功，滑行距离更长；开启再生制动器时，部分动能转化为电能，克服摩擦力做功的动能减少，滑行距离更短，因此图线②是开启再生制动器的图线；
由图丙可知，关闭再生制动器时汽车滑行的总距离为10m，开启再生制动器时汽车滑行的距离为6m，说明转化为电能的动能对应克服摩擦力滑行4m的功，因此储能效率η=(f×4m)/(f×10m)×100%=40%；
转化为内能的动能占比为1-40%=60%，因此转化为内能的动能E=3.75×10⁵J ×60% = 2.25×10⁵J。
【答案】
(1)$pV$ (2)吸气 (3)100 $P=\frac{1}{2}np_0V_{\mathrm{排}}$ (4) (5)600 (6)② 开启再生制动器,有部分动能转化为电能,用来克服摩擦力做功的动能减少,所以汽车运动的距离减小 40% $2.25×10^5$
【知识点】
热机功的计算；四冲程发动机工作原理；动能与能量转化
【点评】
本题是结合混合动力汽车实际应用的物理综合题，融合了热机、功、能的转化多个考点，重点考察学生从科普短文中提取有效信息、结合已学物理公式推导计算的能力，其中四缸发动机做功次数推导、储能效率的计算是易错点，需要学生准确理解题干给出的多缸发动机工作规则和储能效率的定义才能正确求解。
【难度系数】
0.4
我们可以逐问梳理清晰的解题思路：
1. 第(1)问：从功的基本公式W=Fs出发，结合压强公式p=F/S推导出燃气对活塞的压力F=pS，再结合单缸排量的定义V=SL（S是活塞面积，L是冲程长度），把F和L代入功的表达式，消去S和L就能得到用p、V表示的功。
2. 第(2)问：结合题干给出的“各个汽缸的做功过程错开，飞轮每转半周有1个汽缸做功，其余3个分别处于吸气、压缩、排气冲程”的信息，已知4号在做功冲程，对照曲轴位置即可判断2号的冲程类型。
3. 第(3)问：首先把转速3000r/min换算为每秒转50r，单缸曲轴转2圈完成1个工作循环、对外做功1次，四缸发动机每转半周就有1个汽缸做功，因此每秒做功次数是每秒转数×2；推导功率时，先根据排量定义算出所有汽缸单次做功的总功，再结合每秒做功的次数，用P=W总/t就能推导出功率和排量的关系式。
4. 第(4)问：根据表格给出的不同时间对应的刹车阻力数据，在坐标系中逐个描点，再用平滑曲线把点依次连接即可得到对应图像。
5. 第(5)问：总需要的恒定刹车阻力是再生制动器阻力和油压制动器阻力之和，从画出的图像读出t=0.7s时再生制动器的阻力，用总阻力减去该数值就得到油压制动器需要提供的阻力。
6. 第(6)问：开启再生制动器时，部分动能会转化为电能储存，用来克服摩擦做功的动能变少，汽车滑行的总距离会比关闭再生时更短，据此判断对应的图线；再通过两条图线的滑行距离差值，算出转化为电能的动能占初始总动能的比例，得到储能效率，最后用初始总动能乘以转化为内能的比例，算出对应的内能大小。
【解析】
(1) 设活塞面积为S，冲程长度为L，单缸排量V=SL，燃气对活塞的压力F=pS，一个做功冲程燃气对活塞做功W=FL=pS·L=pV。
(2) 结合四缸发动机冲程错开的工作特点，已知4号汽缸处于做功冲程，对照曲轴位置可知2号汽缸处于吸气冲程。
(3) 曲轴转速3000r/min=50r/s，单缸曲轴每转2圈做功1次，四缸发动机每转半周就有1个汽缸做功，因此每秒做功次数为50×2=100次；
设四缸总排量为V排，一个做功冲程所有汽缸燃气做的总功对应p0V排，曲轴每秒转n圈时，每秒完成n/2个工作循环，四缸每秒总做功次数为2n次，因此输出功率P=W总/t=2n×(1/2 p0V排)/1 = 1/2 n p0 V排。
(4) 根据表格中0~1s内不同时间对应的刹车阻力数据，在坐标图中依次描点，用平滑曲线连接所有点即可得到对应图像。
(5) 从图像中读出t=0.7s时再生制动器的刹车阻力约为9.4×10³N，总需要的刹车阻力为1×10⁴N，因此油压制动器需要提供的阻力为1×10⁴N - 9.4×10³N = 600N。
(6) 关闭再生制动器时，汽车的动能全部用来克服摩擦力做功，滑行距离更长；开启再生制动器时，部分动能转化为电能，克服摩擦力做功的动能减少，滑行距离更短，因此图线②是开启再生制动器的图线；
由图丙可知，关闭再生制动器时汽车滑行的总距离为10m，开启再生制动器时汽车滑行的距离为6m，说明转化为电能的动能对应克服摩擦力滑行4m的功，因此储能效率η=(f×4m)/(f×10m)×100%=40%；
转化为内能的动能占比为1-40%=60%，因此转化为内能的动能E=3.75×10⁵J ×60% = 2.25×10⁵J。
【答案】
(1)$pV$ (2)吸气 (3)100 $P=\frac{1}{2}np_0V_{\mathrm{排}}$ (4)
(5)600 (6)② 开启再生制动器,有部分动能转化为电能,用来克服摩擦力做功的动能减少,所以汽车运动的距离减小 40% $2.25×10^5$【知识点】
热机功的计算；四冲程发动机工作原理；动能与能量转化
【点评】
本题是结合混合动力汽车实际应用的物理综合题，融合了热机、功、能的转化多个考点，重点考察学生从科普短文中提取有效信息、结合已学物理公式推导计算的能力，其中四缸发动机做功次数推导、储能效率的计算是易错点，需要学生准确理解题干给出的多缸发动机工作规则和储能效率的定义才能正确求解。
【难度系数】
0.4
