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9.氢发动机是用气态氢作为燃料，代替传统以汽油、柴油为燃料的内燃机，氢气燃烧的生成物为水。下图所示的是氢发动机汽车，它的四冲程内燃机转速为1 200 r/min。该车在平直路面上以36 km/h的速度匀速行驶，所受的阻力为800 N，行驶5 min消耗氢气0.15 m³，氢气的热值为$4×10^7$ J/m³。下列说法正确的是(
A.氢气燃烧的生成物为水，所以氢发动机的效率可达100％
B.该车内燃机1 s对外做功20次
C.该氢发动机汽车的效率为40％
D.四冲程内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能
C
)。A.氢气燃烧的生成物为水，所以氢发动机的效率可达100％
B.该车内燃机1 s对外做功20次
C.该氢发动机汽车的效率为40％
D.四冲程内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能
答案
9.C
解析
【分析】
要判断各选项的正误，需结合热机效率、四冲程内燃机的工作规律、功与热量的计算等知识点逐一分析：
1. 选项A：热机工作时总会有能量损失，效率不可能达到100%；
2. 选项B：四冲程内燃机每2转完成一个工作循环，对外做功1次，需先换算转速再计算每秒做功次数；
3. 选项C：通过速度公式计算行驶距离，结合牵引力等于阻力算出牵引力做功，再计算氢气燃烧释放的热量，最后根据效率公式计算效率；
4. 选项D：明确四冲程内燃机压缩冲程的能量转化形式，据此判断。
【解析】
解：逐一分析各选项：
选项A：热机工作时，会存在废气散热、机械摩擦等能量损失，因此氢发动机的效率不可能达到100%，A错误；
选项B：四冲程内燃机转速为1200 r/min，换算为每秒转速是$\frac{1200}{60}=20$ r/s。四冲程内燃机每转2圈对外做功1次，故1 s内对外做功次数为$\frac{20}{2}=10$次，B错误；
选项C：汽车行驶速度$v=36\ \mathrm{km/h}=10\ \mathrm{m/s}$，行驶时间$t=5\ \mathrm{min}=300\ \mathrm{s}$，行驶距离$s=vt=10\ \mathrm{m/s}×300\ \mathrm{s}=3000\ \mathrm{m}$。汽车匀速行驶，牵引力$F=f=800\ \mathrm{N}$，牵引力做功$W=Fs=800\ \mathrm{N}×3000\ \mathrm{m}=2.4×10^6\ \mathrm{J}$。氢气燃烧释放的热量$Q=Vq=0.15\ \mathrm{m}^3×4×10^7\ \mathrm{J/m}^3=6×10^6\ \mathrm{J}$，则效率$\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{2.4×10^6\ \mathrm{J}}{6×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$，C正确；
选项D：四冲程内燃机压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程才是内能转化为机械能，D错误。
综上，答案为C。
【答案】
C
【知识点】
热机效率、四冲程内燃机、功与热量计算
【点评】
本题综合考查热机的核心知识点，涉及单位换算、内燃机工作规律、效率计算等内容，需要学生准确掌握各知识点并细心计算，是一道综合性适中的热机基础题。
【难度系数】
0.5
要判断各选项的正误，需结合热机效率、四冲程内燃机的工作规律、功与热量的计算等知识点逐一分析：
1. 选项A：热机工作时总会有能量损失，效率不可能达到100%；
2. 选项B：四冲程内燃机每2转完成一个工作循环，对外做功1次，需先换算转速再计算每秒做功次数；
3. 选项C：通过速度公式计算行驶距离，结合牵引力等于阻力算出牵引力做功，再计算氢气燃烧释放的热量，最后根据效率公式计算效率；
4. 选项D：明确四冲程内燃机压缩冲程的能量转化形式，据此判断。
【解析】
解：逐一分析各选项：
选项A：热机工作时，会存在废气散热、机械摩擦等能量损失，因此氢发动机的效率不可能达到100%，A错误；
选项B：四冲程内燃机转速为1200 r/min，换算为每秒转速是$\frac{1200}{60}=20$ r/s。四冲程内燃机每转2圈对外做功1次，故1 s内对外做功次数为$\frac{20}{2}=10$次，B错误；
选项C：汽车行驶速度$v=36\ \mathrm{km/h}=10\ \mathrm{m/s}$，行驶时间$t=5\ \mathrm{min}=300\ \mathrm{s}$，行驶距离$s=vt=10\ \mathrm{m/s}×300\ \mathrm{s}=3000\ \mathrm{m}$。汽车匀速行驶，牵引力$F=f=800\ \mathrm{N}$，牵引力做功$W=Fs=800\ \mathrm{N}×3000\ \mathrm{m}=2.4×10^6\ \mathrm{J}$。氢气燃烧释放的热量$Q=Vq=0.15\ \mathrm{m}^3×4×10^7\ \mathrm{J/m}^3=6×10^6\ \mathrm{J}$，则效率$\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{2.4×10^6\ \mathrm{J}}{6×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$，C正确；
选项D：四冲程内燃机压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程才是内能转化为机械能，D错误。
综上，答案为C。
【答案】
C
【知识点】
热机效率、四冲程内燃机、功与热量计算
【点评】
本题综合考查热机的核心知识点，涉及单位换算、内燃机工作规律、效率计算等内容，需要学生准确掌握各知识点并细心计算，是一道综合性适中的热机基础题。
【难度系数】
0.5
10.某种燃气的热值为$4.2× 10^{7}\ \mathrm{J/m}^3$，燃气炉完全燃烧$0.02\ \mathrm{m}^3$的该燃气，能使常温下4 kg的水温升高$5\ °\mathrm{C}[c_{\mathrm{水}}=4.2× 10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})]$，则下列说法正确的是(
①这些燃气完全燃烧放出的热量为$8.4× 10^{5}\ \mathrm{J}$
②4 kg的水吸收的热量为$8.4× 10^{5}\ \mathrm{J}$
③加热过程中，水的比热容保持不变
④燃气炉完全燃烧$0.02\ \mathrm{m}^3$的该燃气，能使常温下1 kg的水温升高$100\ °\mathrm{C}$
A.①③
B.②③
C.②④
D.①③④
A
)。①这些燃气完全燃烧放出的热量为$8.4× 10^{5}\ \mathrm{J}$
②4 kg的水吸收的热量为$8.4× 10^{5}\ \mathrm{J}$
③加热过程中，水的比热容保持不变
④燃气炉完全燃烧$0.02\ \mathrm{m}^3$的该燃气，能使常温下1 kg的水温升高$100\ °\mathrm{C}$
A.①③
B.②③
C.②④
D.①③④
答案
10.A
解析
【分析】
要判断各说法是否正确，需依次利用热值公式计算燃气完全燃烧放出的热量、热量公式计算水吸收的热量，结合比热容的固有特性分析，再逐一验证四个说法，最终确定正确选项。
【解析】
1. 计算燃气完全燃烧放出的热量：根据热值公式$Q_{放}=Vq$，代入数据得$Q_{放}=0.02\ \mathrm{m}^3×4.2×10^7\ \mathrm{J/m}^3=8.4×10^5\ \mathrm{J}$，故①正确；
2. 计算水吸收的热量：根据热量公式$Q_{吸}=cmΔt$，代入数据得$Q_{吸}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×4\ \mathrm{kg}×5\ \mathrm{℃}=8.4×10^4\ \mathrm{J}$，故②错误；
3. 比热容是物质的固有特性，仅与物质种类和状态有关，与温度无关，因此加热过程中水的比热容保持不变，故③正确；
4. 验证④：若燃气放出的热量全部被1kg水吸收，理论上升高温度$Δt=\frac{Q_{放}}{c_{水}m'}=\frac{8.4×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1\ \mathrm{kg}}=200\ \mathrm{℃}$，但常温下水的沸点为100℃，水温最多升高到100℃，实际无法升高100℃，故④错误；
综上，①③正确，对应选项A。
【答案】A
【知识点】热值计算、热量计算、比热容特性
【点评】本题综合考查热值、热量的计算及比热容的特性，需准确运用相关公式，同时注意水的沸点限制，避免概念混淆。
【难度系数】0.5
要判断各说法是否正确，需依次利用热值公式计算燃气完全燃烧放出的热量、热量公式计算水吸收的热量，结合比热容的固有特性分析，再逐一验证四个说法，最终确定正确选项。
【解析】
1. 计算燃气完全燃烧放出的热量：根据热值公式$Q_{放}=Vq$，代入数据得$Q_{放}=0.02\ \mathrm{m}^3×4.2×10^7\ \mathrm{J/m}^3=8.4×10^5\ \mathrm{J}$，故①正确；
2. 计算水吸收的热量：根据热量公式$Q_{吸}=cmΔt$，代入数据得$Q_{吸}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×4\ \mathrm{kg}×5\ \mathrm{℃}=8.4×10^4\ \mathrm{J}$，故②错误；
3. 比热容是物质的固有特性，仅与物质种类和状态有关，与温度无关，因此加热过程中水的比热容保持不变，故③正确；
4. 验证④：若燃气放出的热量全部被1kg水吸收，理论上升高温度$Δt=\frac{Q_{放}}{c_{水}m'}=\frac{8.4×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1\ \mathrm{kg}}=200\ \mathrm{℃}$，但常温下水的沸点为100℃，水温最多升高到100℃，实际无法升高100℃，故④错误；
综上，①③正确，对应选项A。
【答案】A
【知识点】热值计算、热量计算、比热容特性
【点评】本题综合考查热值、热量的计算及比热容的特性，需准确运用相关公式，同时注意水的沸点限制，避免概念混淆。
【难度系数】0.5
11.为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”的目标，某汽车集团研发了一款新型汽车，与旧款汽车在同样油耗和使用条件下相比，其发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。其发动机某一冲程如图所示，下列说法正确的是（
A.尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在气缸中完全燃烧
B.该冲程为做功冲程，机械能转化为内能
C.汽油在气缸内完全燃烧，发动机效率可达100％
D.该发动机减少了碳排放，有利于能源节约和环境保护
D
）。A.尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在气缸中完全燃烧
B.该冲程为做功冲程，机械能转化为内能
C.汽油在气缸内完全燃烧，发动机效率可达100％
D.该发动机减少了碳排放，有利于能源节约和环境保护
答案
11.D
解析
【分析】
要解决本题，需先判断图中内燃机的冲程类型，再逐一分析各选项的正误：
1. 识别冲程：观察图中气门状态（两个气门均关闭）、火花塞是否点火（火花塞点火）、活塞运动方向（活塞向下运动），确定该冲程为做功冲程。
2. 逐一分析选项：结合热机工作原理、效率特点及环保意义，判断每个选项的正确性。
【解析】
首先判断冲程：图中两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，属于做功冲程。
对各选项分析如下：
A选项：尾气中“汽油味”降低，说明汽油燃烧更充分，但实际中汽油不可能完全燃烧（存在未完全燃烧的情况），故A错误。
B选项：做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，而非机械能转化为内能，故B错误。
C选项：热机工作时，总会有能量散失（如废气带走热量、机械散热、克服摩擦消耗能量等），因此发动机效率不可能达到100%，故C错误。
D选项：该发动机尾气中“汽油味”降低，减少了未完全燃烧的汽油排放，即减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
内燃机冲程判断、热机效率、能源与环境保护
【点评】
本题结合新型汽车发动机的实际应用，考查内燃机冲程的识别、热机效率的特点及环保相关知识，需要学生掌握内燃机各冲程的判断方法，理解热机效率的局限性，同时结合实际场景分析选项，难度适中，注重知识的应用。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需先判断图中内燃机的冲程类型，再逐一分析各选项的正误：
1. 识别冲程：观察图中气门状态（两个气门均关闭）、火花塞是否点火（火花塞点火）、活塞运动方向（活塞向下运动），确定该冲程为做功冲程。
2. 逐一分析选项：结合热机工作原理、效率特点及环保意义，判断每个选项的正确性。
【解析】
首先判断冲程：图中两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，属于做功冲程。
对各选项分析如下：
A选项：尾气中“汽油味”降低，说明汽油燃烧更充分，但实际中汽油不可能完全燃烧（存在未完全燃烧的情况），故A错误。
B选项：做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，而非机械能转化为内能，故B错误。
C选项：热机工作时，总会有能量散失（如废气带走热量、机械散热、克服摩擦消耗能量等），因此发动机效率不可能达到100%，故C错误。
D选项：该发动机尾气中“汽油味”降低，减少了未完全燃烧的汽油排放，即减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
内燃机冲程判断、热机效率、能源与环境保护
【点评】
本题结合新型汽车发动机的实际应用，考查内燃机冲程的识别、热机效率的特点及环保相关知识，需要学生掌握内燃机各冲程的判断方法，理解热机效率的局限性，同时结合实际场景分析选项，难度适中，注重知识的应用。
【难度系数】
0.6
12. 如图,某清扫车正在作业,若以道路两侧的树为参照物,清扫车是
运动
的。洒水一段时间后,路面变干了,这是因为水发生了汽化
（填写物态变化名称）。若清扫车在公路上匀速直线行驶 1.8 km,用时 10 min,消耗汽油 0.2 kg,行驶过程中牵引力做功功率恒为$4.6×10^{3}\ \mathrm{W}$,则0.2 kg 的汽油完全燃烧放出的热量为$9.2×10^6$
J,此汽油机的效率为$30\%$
（汽油的热值为$4.6×10^{7}\ \mathrm{J/kg}$）。答案
12.运动 汽化 $9.2×10^6$ $30\%$
解析
【分析】
这道题包含四个小问题，需依次分析：1. 判断物体运动状态，需看研究对象相对于参照物的位置是否变化；2. 判断物态变化，明确物质前后的状态；3. 计算燃料完全燃烧放热，运用热值公式；4. 计算热机效率，需先算牵引力做功，再结合放热计算效率。
【解析】
1. 以道路两侧的树为参照物，清扫车相对于树的位置发生了改变，因此清扫车是运动的；
2. 路面的水变干，是液态水变为气态水蒸气，属于汽化现象；
3. 汽油完全燃烧放出的热量：$Q_{\mathrm{放}} = mq = 0.2\ \mathrm{kg} × 4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 9.2 × 10^6\ \mathrm{J}$；
4. 清扫车行驶时间$t = 10\ \mathrm{min} = 600\ \mathrm{s}$，牵引力做的功：$W = Pt = 4.6 × 10^3\ \mathrm{W} × 600\ \mathrm{s} = 2.76 × 10^6\ \mathrm{J}$，汽油机效率：$\eta = \frac{W}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% = \frac{2.76 × 10^6\ \mathrm{J}}{9.2 × 10^6\ \mathrm{J}} × 100\% = 30\%$。
【答案】
运动；汽化；$9.2×10^6$；$30\%$
【知识点】
参照物、物态变化、热机效率
【点评】
本题结合清扫车作业的生活场景，考查运动相对性、物态变化、热值及热机效率的基础应用，知识点均为物理核心基础内容，难度适中，适合学生巩固基础。
【难度系数】
0.5
这道题包含四个小问题，需依次分析：1. 判断物体运动状态，需看研究对象相对于参照物的位置是否变化；2. 判断物态变化，明确物质前后的状态；3. 计算燃料完全燃烧放热，运用热值公式；4. 计算热机效率，需先算牵引力做功，再结合放热计算效率。
【解析】
1. 以道路两侧的树为参照物，清扫车相对于树的位置发生了改变，因此清扫车是运动的；
2. 路面的水变干，是液态水变为气态水蒸气，属于汽化现象；
3. 汽油完全燃烧放出的热量：$Q_{\mathrm{放}} = mq = 0.2\ \mathrm{kg} × 4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 9.2 × 10^6\ \mathrm{J}$；
4. 清扫车行驶时间$t = 10\ \mathrm{min} = 600\ \mathrm{s}$，牵引力做的功：$W = Pt = 4.6 × 10^3\ \mathrm{W} × 600\ \mathrm{s} = 2.76 × 10^6\ \mathrm{J}$，汽油机效率：$\eta = \frac{W}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% = \frac{2.76 × 10^6\ \mathrm{J}}{9.2 × 10^6\ \mathrm{J}} × 100\% = 30\%$。
【答案】
运动；汽化；$9.2×10^6$；$30\%$
【知识点】
参照物、物态变化、热机效率
【点评】
本题结合清扫车作业的生活场景，考查运动相对性、物态变化、热值及热机效率的基础应用，知识点均为物理核心基础内容，难度适中，适合学生巩固基础。
【难度系数】
0.5
