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4.汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（
A.图甲是做功冲程
B.由图乙可知该汽油机的效率是28％
C.汽车克服摩擦耗能最多
D.随着技术的不断进步，未来汽油机的效率可能达到100％
B
）。A.图甲是做功冲程
B.由图乙可知该汽油机的效率是28％
C.汽车克服摩擦耗能最多
D.随着技术的不断进步，未来汽油机的效率可能达到100％
答案
4.B
解析
【分析】
要判断各选项的正误，需掌握汽油机冲程的判断方法、热机效率的计算及热机效率的特点：
1. 冲程判断：汽油机冲程可通过气门状态和活塞运动方向区分，做功冲程是气门关闭、活塞向下运动且火花塞点火；压缩冲程是气门关闭、活塞向上运动。
2. 热机效率：指有用机械能与燃料完全燃烧释放总能量的比值，计算时需用1减去各类能量损耗的百分比之和。
3. 热机效率特点：任何热机的效率都不可能达到100%，因为工作过程中总有能量损耗。
【解析】
选项A：图甲中，汽油机的两个气门均关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程，并非做功冲程，故A错误。
选项B：热机效率η=1 -（克服摩擦耗能百分比+机械散热耗能百分比+废气带走热量百分比）=1-(6%+30%+36%)=28%，故B正确。
选项C：由图乙可知，废气带走热量占总能量的36%，是各类损耗中占比最多的，克服摩擦耗能仅6%，并非最多，故C错误。
选项D：热机工作时必然存在能量损耗，未来汽油机的效率也不可能达到100%，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
汽油机冲程判断；热机效率计算；热机效率特点
【点评】
本题结合汽油机冲程图和能量流向图，考查汽油机冲程判断、热机效率的计算及热机效率的特点，属于基础题型，需准确掌握相关概念和计算逻辑。
【难度系数】
0.6
要判断各选项的正误，需掌握汽油机冲程的判断方法、热机效率的计算及热机效率的特点：
1. 冲程判断：汽油机冲程可通过气门状态和活塞运动方向区分，做功冲程是气门关闭、活塞向下运动且火花塞点火；压缩冲程是气门关闭、活塞向上运动。
2. 热机效率：指有用机械能与燃料完全燃烧释放总能量的比值，计算时需用1减去各类能量损耗的百分比之和。
3. 热机效率特点：任何热机的效率都不可能达到100%，因为工作过程中总有能量损耗。
【解析】
选项A：图甲中，汽油机的两个气门均关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程，并非做功冲程，故A错误。
选项B：热机效率η=1 -（克服摩擦耗能百分比+机械散热耗能百分比+废气带走热量百分比）=1-(6%+30%+36%)=28%，故B正确。
选项C：由图乙可知，废气带走热量占总能量的36%，是各类损耗中占比最多的，克服摩擦耗能仅6%，并非最多，故C错误。
选项D：热机工作时必然存在能量损耗，未来汽油机的效率也不可能达到100%，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
汽油机冲程判断；热机效率计算；热机效率特点
【点评】
本题结合汽油机冲程图和能量流向图，考查汽油机冲程判断、热机效率的计算及热机效率的特点，属于基础题型，需准确掌握相关概念和计算逻辑。
【难度系数】
0.6
5.下列有关热机效率、燃料热值、物体内能的说法正确的是(
A.有用功占燃料完全燃烧放出热量的比例越大，热机的效率越高
B.燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
C.物体的内能越大，温度越高
D.$0°\mathrm{C}$以上的物体才有内能
A
)。A.有用功占燃料完全燃烧放出热量的比例越大，热机的效率越高
B.燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
C.物体的内能越大，温度越高
D.$0°\mathrm{C}$以上的物体才有内能
答案
5.A
解析
【分析】本题为热学概念辨析题，需逐一回忆热机效率、燃料热值、物体内能的定义及影响因素，对每个选项进行正误判断，最终确定正确答案。首先明确各概念核心：热机效率是有用功与燃料完全燃烧放热的比值；燃料热值是单位质量（或体积）燃料完全燃烧放出的热量；内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，一切物体都有内能，内能与温度、质量、状态等有关，再据此分析各选项表述是否符合概念要求。
【解析】逐一分析各选项：
1. 选项A：热机效率的定义为热机做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比，因此有用功占燃料完全燃烧放出热量的比例越大，热机效率越高，该选项正确。
2. 选项B：燃料燃烧放出的热量公式为$Q_{放}=mq$（固体、液体燃料）或$Q_{放}=Vq$（气体燃料），可知放出的热量由燃料的热值和燃料的质量（或体积）共同决定，仅热值大，若燃料质量（或体积）小，燃烧时放出的热量不一定多，该选项错误。
3. 选项C：物体的内能与温度、质量、状态等多个因素有关，例如晶体熔化时，吸收热量，内能增加，但温度保持不变，因此内能大的物体温度不一定更高，该选项错误。
4. 选项D：一切物体在任何温度下都具有内能，0℃的物体分子仍在运动，也有内能，该选项错误。
综上，正确答案为A。
【答案】A
【知识点】热机效率、燃料热值、物体内能
【点评】本题考查热学基础概念的辨析，需准确掌握各概念的定义及影响因素，通过逐一分析选项即可得出正确结论，属于基础题。
【难度系数】0.6
【解析】逐一分析各选项：
1. 选项A：热机效率的定义为热机做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比，因此有用功占燃料完全燃烧放出热量的比例越大，热机效率越高，该选项正确。
2. 选项B：燃料燃烧放出的热量公式为$Q_{放}=mq$（固体、液体燃料）或$Q_{放}=Vq$（气体燃料），可知放出的热量由燃料的热值和燃料的质量（或体积）共同决定，仅热值大，若燃料质量（或体积）小，燃烧时放出的热量不一定多，该选项错误。
3. 选项C：物体的内能与温度、质量、状态等多个因素有关，例如晶体熔化时，吸收热量，内能增加，但温度保持不变，因此内能大的物体温度不一定更高，该选项错误。
4. 选项D：一切物体在任何温度下都具有内能，0℃的物体分子仍在运动，也有内能，该选项错误。
综上，正确答案为A。
【答案】A
【知识点】热机效率、燃料热值、物体内能
【点评】本题考查热学基础概念的辨析，需准确掌握各概念的定义及影响因素，通过逐一分析选项即可得出正确结论，属于基础题。
【难度系数】0.6
6.某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km，用时5 min 45 s，消耗燃油1.5 kg，已知该汽车的牵引力是2 000 N，燃油的热值为$4.6×10^7$ J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（
①汽车行驶速度是20 km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是$6.9×10^7$ J
③汽车牵引力做功的功率是30 kW
④汽车发动机的效率是20％
A.①②
B.②③
C.①④
D.②④
D
）。①汽车行驶速度是20 km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是$6.9×10^7$ J
③汽车牵引力做功的功率是30 kW
④汽车发动机的效率是20％
A.①②
B.②③
C.①④
D.②④
答案
6.D
解析
【分析】
要判断各小项是否正确，需分别计算：①汽车行驶速度（利用v=s/t，注意单位换算）；②燃油完全燃烧放出的热量（Q=mq）；③牵引力做功的功率（先算功W=Fs，再由P=W/t计算）；④发动机效率（η=W/Q×100%），再根据计算结果对应选项。
【解析】
1. 时间换算：5 min 45 s = 5×60 s + 45 s = 345 s；
2. 分析①：汽车速度v = s/t = 6.9 km ÷ (345/3600 h) = 72 km/h，故①错误；
3. 分析②：燃油完全燃烧放热$Q = mq = 1.5 kg × 4.6×10^7 J/kg = 6.9×10^7 J$，故②正确；
4. 分析③：牵引力做功$W = Fs = 2000 N × 6900 m = 1.38×10^7 J$，功率$P = W/t = 1.38×10^7 J ÷ 345 s = 4×10^4 W = 40 kW$，故③错误；
5. 分析④：发动机效率$η = (W/Q)×100% = (1.38×10^7 J ÷ 6.9×10^7 J)×100% = 20%$，故④正确；
综上，②④正确，对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
速度计算、热量计算、热机效率
【点评】
本题综合考查力学与热学的基础公式应用，需注意单位换算的准确性，逐一计算各小项即可得出结论，是初中物理的常规综合题。
【难度系数】
0.6
要判断各小项是否正确，需分别计算：①汽车行驶速度（利用v=s/t，注意单位换算）；②燃油完全燃烧放出的热量（Q=mq）；③牵引力做功的功率（先算功W=Fs，再由P=W/t计算）；④发动机效率（η=W/Q×100%），再根据计算结果对应选项。
【解析】
1. 时间换算：5 min 45 s = 5×60 s + 45 s = 345 s；
2. 分析①：汽车速度v = s/t = 6.9 km ÷ (345/3600 h) = 72 km/h，故①错误；
3. 分析②：燃油完全燃烧放热$Q = mq = 1.5 kg × 4.6×10^7 J/kg = 6.9×10^7 J$，故②正确；
4. 分析③：牵引力做功$W = Fs = 2000 N × 6900 m = 1.38×10^7 J$，功率$P = W/t = 1.38×10^7 J ÷ 345 s = 4×10^4 W = 40 kW$，故③错误；
5. 分析④：发动机效率$η = (W/Q)×100% = (1.38×10^7 J ÷ 6.9×10^7 J)×100% = 20%$，故④正确；
综上，②④正确，对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
速度计算、热量计算、热机效率
【点评】
本题综合考查力学与热学的基础公式应用，需注意单位换算的准确性，逐一计算各小项即可得出结论，是初中物理的常规综合题。
【难度系数】
0.6
7.一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了$1×10^{8}\ \mathrm{J}$的热量，共计损失了$6×10^{7}\ \mathrm{J}$能量。下列说法错误的是（
A.该柴油机的效率为$40\%$
B.用来做有用功的能量为$4×10^{7}\ \mathrm{J}$
C.通过科技进步，在未来可以实现能量零损失
D.减少机械间的摩擦可以提高热机效率
C
）。A.该柴油机的效率为$40\%$
B.用来做有用功的能量为$4×10^{7}\ \mathrm{J}$
C.通过科技进步，在未来可以实现能量零损失
D.减少机械间的摩擦可以提高热机效率
答案
7.C
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确热机效率的定义，再结合总能量、损失能量计算有用功和效率，同时依据能量守恒定律判断各选项。首先，燃料完全燃烧放出的总能量减去损失的能量就是有用功的能量，再用有用功能量除以总能量得到热机效率；另外，能量转化过程中必然存在损失，无法实现零损失，减少摩擦可降低能量损失以提高效率。
【解析】
1. 计算有用功能量：燃料完全燃烧放出的总能量为$1×10^8\ \mathrm{J}$，损失能量为$6×10^7\ \mathrm{J}$，则有用功能量$W_{有}=Q_{放}-Q_{损}=1×10^8\ \mathrm{J}-6×10^7\ \mathrm{J}=4×10^7\ \mathrm{J}$，故B选项正确。
2. 计算热机效率：热机效率$\eta=\frac{W_{有}}{Q_{放}}×100\%=\frac{4×10^7\ \mathrm{J}}{1×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$，故A选项正确。
3. 判断能量损失：根据能量守恒定律，能量转化过程中必然存在散热、摩擦等能量损失，无法实现能量零损失，故C选项错误。
4. 提高效率的方法：减少机械间的摩擦，可降低额外能量损失，从而提高热机效率，故D选项正确。
【答案】
C
【知识点】
热机效率、能量守恒定律
【点评】
本题考查热机效率的计算及能量守恒定律的应用，属于热学基础题，需掌握热机效率公式和能量守恒的核心内容，难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需先明确热机效率的定义，再结合总能量、损失能量计算有用功和效率，同时依据能量守恒定律判断各选项。首先，燃料完全燃烧放出的总能量减去损失的能量就是有用功的能量，再用有用功能量除以总能量得到热机效率；另外，能量转化过程中必然存在损失，无法实现零损失，减少摩擦可降低能量损失以提高效率。
【解析】
1. 计算有用功能量：燃料完全燃烧放出的总能量为$1×10^8\ \mathrm{J}$，损失能量为$6×10^7\ \mathrm{J}$，则有用功能量$W_{有}=Q_{放}-Q_{损}=1×10^8\ \mathrm{J}-6×10^7\ \mathrm{J}=4×10^7\ \mathrm{J}$，故B选项正确。
2. 计算热机效率：热机效率$\eta=\frac{W_{有}}{Q_{放}}×100\%=\frac{4×10^7\ \mathrm{J}}{1×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$，故A选项正确。
3. 判断能量损失：根据能量守恒定律，能量转化过程中必然存在散热、摩擦等能量损失，无法实现能量零损失，故C选项错误。
4. 提高效率的方法：减少机械间的摩擦，可降低额外能量损失，从而提高热机效率，故D选项正确。
【答案】
C
【知识点】
热机效率、能量守恒定律
【点评】
本题考查热机效率的计算及能量守恒定律的应用，属于热学基础题，需掌握热机效率公式和能量守恒的核心内容，难度适中。
【难度系数】
0.7
8. 目前，氢能正逐渐应用在工业能源建筑、交通等领域。氢能源作为新型能源，人们看重了其
是某品牌氢能自行车，一次性可充0.02 kg氢气，能在平直公路匀速骑行$5.6×10^{4}\ \mathrm{m}$，骑行时阻力为40 N，则此过程中，氢气完全燃烧放出的热量是
热值
（选填“热值”或“比热容”）大的特性，具有巨大开发潜力。是某品牌氢能自行车，一次性可充0.02 kg氢气，能在平直公路匀速骑行$5.6×10^{4}\ \mathrm{m}$，骑行时阻力为40 N，则此过程中，氢气完全燃烧放出的热量是$2.8×10^6$
J，氢气的利用效率是$80\%$
。（$q_{\mathrm{氢}}=1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}$）答案
8. 热值 $2.8×10^6$ $80\%$
解析
【分析】
首先明确氢能源作为能源利用的核心特性，热值是单位质量燃料完全燃烧释放的热量，适合作为能源；再依次计算氢气完全燃烧放出的总热量、骑行过程的有用功，最后通过有用功与总热量的比值计算利用效率，需牢记相关公式和匀速运动时牵引力等于阻力的特点。
【解析】
1. 氢能源作为新型能源，利用其热值大的特性，相同质量下氢能释放更多热量，适合作为能源。
2. 计算氢气完全燃烧放出的热量：根据公式$Q_{\mathrm{放}} = mq_{\mathrm{氢}}$，代入数据$m=0.02\ \mathrm{kg}$，$q_{\mathrm{氢}}=1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}$，得：
$Q_{\mathrm{放}}=0.02\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=2.8×10^6\ \mathrm{J}$。
3. 计算骑行的有用功：自行车匀速骑行，牵引力与阻力平衡，即$F=f=40\ \mathrm{N}$，根据$W=Fs$，代入$s=5.6×10^4\ \mathrm{m}$，得：
$W_{\mathrm{有用}}=40\ \mathrm{N}×5.6×10^4\ \mathrm{m}=2.24×10^6\ \mathrm{J}$。
4. 计算氢气的利用效率：$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{2.24×10^6\ \mathrm{J}}{2.8×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$。
【答案】
热值；$2.8×10^6$；$80\%$
【知识点】
热值、热量计算、效率计算
【点评】
本题结合实际场景考查热值的应用及热量、效率的计算，需掌握相关物理公式，理解匀速运动的受力特点，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
首先明确氢能源作为能源利用的核心特性，热值是单位质量燃料完全燃烧释放的热量，适合作为能源；再依次计算氢气完全燃烧放出的总热量、骑行过程的有用功，最后通过有用功与总热量的比值计算利用效率，需牢记相关公式和匀速运动时牵引力等于阻力的特点。
【解析】
1. 氢能源作为新型能源，利用其热值大的特性，相同质量下氢能释放更多热量，适合作为能源。
2. 计算氢气完全燃烧放出的热量：根据公式$Q_{\mathrm{放}} = mq_{\mathrm{氢}}$，代入数据$m=0.02\ \mathrm{kg}$，$q_{\mathrm{氢}}=1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}$，得：
$Q_{\mathrm{放}}=0.02\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=2.8×10^6\ \mathrm{J}$。
3. 计算骑行的有用功：自行车匀速骑行，牵引力与阻力平衡，即$F=f=40\ \mathrm{N}$，根据$W=Fs$，代入$s=5.6×10^4\ \mathrm{m}$，得：
$W_{\mathrm{有用}}=40\ \mathrm{N}×5.6×10^4\ \mathrm{m}=2.24×10^6\ \mathrm{J}$。
4. 计算氢气的利用效率：$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{2.24×10^6\ \mathrm{J}}{2.8×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$。
【答案】
热值；$2.8×10^6$；$80\%$
【知识点】
热值、热量计算、效率计算
【点评】
本题结合实际场景考查热值的应用及热量、效率的计算，需掌握相关物理公式，理解匀速运动的受力特点，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
9. 小明家新安装了一台容积为0.5 m³的太阳能热水器，加满水后，经过4 h阳光的照射，水温由原来的20 ℃升高到了40 ℃，则在这4 h内水吸收了
$4.2×10^7$
J热量，若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧7
kg焦炭［水的比热容为$4.2×10^3$ J/(kg·℃)，焦炭的热值为$3.0×10^7$ J/kg］。与其他形式的能量相比，太阳能的优点为节约能源、环保
（写出两点即可）。答案
9.$4.2×10^7$ 7 节约能源、环保
解析
【分析】
要解决本题，需分三步思考：第一步，计算水吸收的热量，需先根据水的体积和密度求出水的质量，再利用吸热公式计算；第二步，结合火炉的效率和焦炭的热值，计算需要燃烧的焦炭质量；第三步，结合太阳能的特性，总结其优点。
【解析】
1. 计算水吸收的热量：
水的质量：根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，可得$m_{水}=\rho_{水}V=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.5\ \mathrm{m}^3=500\ \mathrm{kg}$；
水吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×500\ \mathrm{kg}×(40℃-20℃)=4.2×10^7\ \mathrm{J}$。
2. 计算需要燃烧的焦炭质量：
火炉效率$\eta=20\%$，则焦炭完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{4.2×10^7\ \mathrm{J}}{20\%}=2.1×10^8\ \mathrm{J}$；
根据热值公式$Q_{放}=mq$，可得焦炭的质量$m_{焦炭}=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2.1×10^8\ \mathrm{J}}{3.0×10^7\ \mathrm{J/kg}}=7\ \mathrm{kg}$。
3. 太阳能的优点：太阳能是可再生能源，具有节约能源、环保无污染的优点。
【答案】
$4.2×10^7$；7；节约能源、环保
【知识点】
热量计算、热值应用、太阳能优点
【点评】
本题综合考查热学的基础计算和新能源的特点，解题时需熟练掌握密度公式、吸热公式、热值公式，注意效率的应用，属于基础综合题，难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决本题，需分三步思考：第一步，计算水吸收的热量，需先根据水的体积和密度求出水的质量，再利用吸热公式计算；第二步，结合火炉的效率和焦炭的热值，计算需要燃烧的焦炭质量；第三步，结合太阳能的特性，总结其优点。
【解析】
1. 计算水吸收的热量：
水的质量：根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，可得$m_{水}=\rho_{水}V=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.5\ \mathrm{m}^3=500\ \mathrm{kg}$；
水吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×500\ \mathrm{kg}×(40℃-20℃)=4.2×10^7\ \mathrm{J}$。
2. 计算需要燃烧的焦炭质量：
火炉效率$\eta=20\%$，则焦炭完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{4.2×10^7\ \mathrm{J}}{20\%}=2.1×10^8\ \mathrm{J}$；
根据热值公式$Q_{放}=mq$，可得焦炭的质量$m_{焦炭}=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2.1×10^8\ \mathrm{J}}{3.0×10^7\ \mathrm{J/kg}}=7\ \mathrm{kg}$。
3. 太阳能的优点：太阳能是可再生能源，具有节约能源、环保无污染的优点。
【答案】
$4.2×10^7$；7；节约能源、环保
【知识点】
热量计算、热值应用、太阳能优点
【点评】
本题综合考查热学的基础计算和新能源的特点，解题时需熟练掌握密度公式、吸热公式、热值公式，注意效率的应用，属于基础综合题，难度适中。
【难度系数】
0.7
