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1. 如图,用红外灯加热质量相同的水和沙子,水和沙子吸收热量的多少可通过
加热时间
来反映。加热过程中发现水升温较慢,原因是水的比热容
较大,红外灯给水和沙子加热主要是通过热传递
的方式增大它们的内能。答案
1. 加热时间 比热容 热传递
解析:由于使用同一红外灯加热,则加热时间越长,沙子和水吸收的热量越多,故水和沙子吸收热量的多少可通过加热时间来反映,采用的是转换法。由$Q_{吸}=cm\Delta t$可知,水的比热容较大,相同质量的水和沙子吸收相同热量时,水的温度升高得较慢。水和沙子吸收了红外灯向外辐射的热量,水和沙子的温度升高,内能增大,这是通过热传递的方式增大它们的内能。
解析:由于使用同一红外灯加热,则加热时间越长,沙子和水吸收的热量越多,故水和沙子吸收热量的多少可通过加热时间来反映,采用的是转换法。由$Q_{吸}=cm\Delta t$可知,水的比热容较大,相同质量的水和沙子吸收相同热量时,水的温度升高得较慢。水和沙子吸收了红外灯向外辐射的热量,水和沙子的温度升高,内能增大,这是通过热传递的方式增大它们的内能。
解析
【分析】
要解答本题，需结合实验设计原理、比热容的特性以及改变内能的方式来思考：首先，同一红外灯在相同时间内放出的热量相同，因此水和沙子吸收热量的多少可通过加热时间反映，这是转换法的应用；其次，根据热量计算公式，质量相同的不同物质吸收相同热量时，比热容大的物质温度变化小，所以水升温慢与比热容有关；最后，红外灯的热量传递给物质，属于热传递改变内能。
【解析】
1. 吸收热量的判断：实验中使用同一红外灯加热，相同时间内水和沙子吸收的热量相等，因此吸收热量的多少可通过加热时间来体现，加热时间越长，吸收热量越多，采用了转换法。
2. 水升温慢的原因：根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，当水和沙子质量$m$相同、吸收热量$Q_{吸}$相同时，比热容$c$越大，温度变化$\Delta t$越小，水的比热容较大，所以升温较慢。
3. 改变内能的方式：红外灯的热量传递给水和沙子，使它们的内能增大，这是通过热传递的方式改变内能。
【答案】
加热时间；比热容；热传递
【知识点】
比热容；热传递；转换法
【点评】
本题是探究不同物质吸热能力的基础实验题，考查了转换法的应用、比热容的物理意义以及改变内能的方式，属于初中物理的核心基础考点，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解答本题，需结合实验设计原理、比热容的特性以及改变内能的方式来思考：首先，同一红外灯在相同时间内放出的热量相同，因此水和沙子吸收热量的多少可通过加热时间反映，这是转换法的应用；其次，根据热量计算公式，质量相同的不同物质吸收相同热量时，比热容大的物质温度变化小，所以水升温慢与比热容有关；最后，红外灯的热量传递给物质，属于热传递改变内能。
【解析】
1. 吸收热量的判断：实验中使用同一红外灯加热，相同时间内水和沙子吸收的热量相等，因此吸收热量的多少可通过加热时间来体现，加热时间越长，吸收热量越多，采用了转换法。
2. 水升温慢的原因：根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，当水和沙子质量$m$相同、吸收热量$Q_{吸}$相同时，比热容$c$越大，温度变化$\Delta t$越小，水的比热容较大，所以升温较慢。
3. 改变内能的方式：红外灯的热量传递给水和沙子，使它们的内能增大，这是通过热传递的方式改变内能。
【答案】
加热时间；比热容；热传递
【知识点】
比热容；热传递；转换法
【点评】
本题是探究不同物质吸热能力的基础实验题，考查了转换法的应用、比热容的物理意义以及改变内能的方式，属于初中物理的核心基础考点，难度适中。
【难度系数】
0.6
2. (2025·阜阳十八中月考)某物理兴趣小组的同学,用酒精灯给1 kg的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在4 min内完全燃烧20 g酒精,水的比热容为$4.2×10^3$ J/(kg·℃),酒精的热值约为$3×10^7$ J/kg,酒精灯烧水时的热效率为
35%
。答案
2. 35% 解析:20 g酒精完全燃烧放出的热量为$Q_{放}=m_{酒精}q_{酒精}=20×10^{-3}\ \mathrm{kg}×3×10^7\ \mathrm{J/kg}=6×10^5\ \mathrm{J}$,
加热4 min,水的温度由20 ℃升高到70 ℃,则水吸收的热量为$Q_{吸}=cm(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1\ \mathrm{kg}×(70\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃})=2.1×10^5\ \mathrm{J}$,
则酒精灯烧水时的热效率为 $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{2.1×10^5\ \mathrm{J}}{6×10^5\ \mathrm{J}}×100\%=35\%$。
加热4 min,水的温度由20 ℃升高到70 ℃,则水吸收的热量为$Q_{吸}=cm(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1\ \mathrm{kg}×(70\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃})=2.1×10^5\ \mathrm{J}$,
则酒精灯烧水时的热效率为 $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{2.1×10^5\ \mathrm{J}}{6×10^5\ \mathrm{J}}×100\%=35\%$。
解析
【分析】要计算酒精灯烧水的热效率，需明确热效率是水吸收的热量与酒精完全燃烧放出热量的比值。首先根据公式$Q_{放}=mq$计算酒精完全燃烧释放的总热量，再从图像中获取4min时水的温度，结合初温，利用$Q_{吸}=cm\Delta t$计算水吸收的热量，最后代入热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$求出结果。
【解析】1. 计算20g酒精完全燃烧放出的热量：酒精质量$m_{酒精}=20g=0.02kg$，根据$Q_{放}=m_{酒精}q$，得$Q_{放}=0.02kg×3×10^7J/kg=6×10^5J$；
2. 计算4min内水吸收的热量：由图像可知，水的初温$t_0=20℃$，4min时水的温度$t=70℃$，温度变化$\Delta t=t-t_0=70℃-20℃=50℃$，根据$Q_{吸}=cm\Delta t$，得$Q_{吸}=4.2×10^3J/(kg·℃)×1kg×50℃=2.1×10^5J$；
3. 计算热效率：根据热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$，代入数据得$\eta=\frac{2.1×10^5J}{6×10^5J}×100\%=35\%$。
【答案】35%
【知识点】热值计算、热量计算、热效率
【点评】本题结合温度-时间图像考查热效率的计算，关键是从图像中读取对应时间的温度，掌握相关热量和效率的计算公式即可顺利解答，属于基础应用题型。
【难度系数】0.7
【解析】1. 计算20g酒精完全燃烧放出的热量：酒精质量$m_{酒精}=20g=0.02kg$，根据$Q_{放}=m_{酒精}q$，得$Q_{放}=0.02kg×3×10^7J/kg=6×10^5J$；
2. 计算4min内水吸收的热量：由图像可知，水的初温$t_0=20℃$，4min时水的温度$t=70℃$，温度变化$\Delta t=t-t_0=70℃-20℃=50℃$，根据$Q_{吸}=cm\Delta t$，得$Q_{吸}=4.2×10^3J/(kg·℃)×1kg×50℃=2.1×10^5J$；
3. 计算热效率：根据热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$，代入数据得$\eta=\frac{2.1×10^5J}{6×10^5J}×100\%=35\%$。
【答案】35%
【知识点】热值计算、热量计算、热效率
【点评】本题结合温度-时间图像考查热效率的计算，关键是从图像中读取对应时间的温度，掌握相关热量和效率的计算公式即可顺利解答，属于基础应用题型。
【难度系数】0.7
3. 新趋势 跨学科实践 (2025·合肥多校联考)如图所示，小亮同学把一个底端密封的薄壁金属管固定在桌上，在管内放一些酒精，管口用塞子塞紧，用绳子在管外绕几圈，并迅速地来回拉动，过一会儿看到塞子被弹起。
(1)拉动绳子克服摩擦力做功，发生的能量转化过程为
(2)实验中发现塞子被弹起，其原因是
(1)拉动绳子克服摩擦力做功，发生的能量转化过程为
动能转化为内能
。(2)实验中发现塞子被弹起，其原因是
管内气体受热膨胀对塞子做功
。答案
3. (1)动能转化为内能 (2)管内气体受热膨胀对塞子做功
解析:(1)拉动绳子时,绳子与筒壁相互摩擦做功,机械能转化为内能,使其内能增大,温度升高。
(2)瓶内气体受热膨胀对瓶塞做功,气体的内能转化为瓶塞的机械能。
解析:(1)拉动绳子时,绳子与筒壁相互摩擦做功,机械能转化为内能,使其内能增大,温度升高。
(2)瓶内气体受热膨胀对瓶塞做功,气体的内能转化为瓶塞的机械能。
解析
【分析】本题考查做功改变物体内能的相关知识，解题时需明确做功过程中的能量转化关系，以及内能对外做功的现象。对于第(1)问，拉动绳子时，绳子与金属管摩擦，消耗机械能，使管内物质内能增加，需判断能量转化方向；第(2)问，塞子弹起是因为管内气体内能增加，对塞子做功，需分析气体内能变化与做功的关系。
【解析】(1) 拉动绳子时，绳子与金属管外壁发生摩擦，克服摩擦力做功，消耗了机械能（动能），使金属管和管内酒精的内能增大，温度升高，因此能量转化过程为动能转化为内能。(2) 拉动绳子过程中，金属管和管内物质内能增加，管内气体受热膨胀，对塞子施加力的作用，当气体对塞子的作用力足够大时，就会将塞子弹起，本质是管内气体的内能转化为塞子的机械能，所以塞子被弹起的原因是管内气体受热膨胀对塞子做功。
【答案】(1) 动能转化为内能 (2) 管内气体受热膨胀对塞子做功
【知识点】做功改变内能、能量转化
【点评】本题为跨学科实践题，通过经典实验直观展示了做功改变物体内能的原理，结合生活中的现象帮助理解内能与机械能的转化，是对基础知识点的应用考查。
【难度系数】0.6
【解析】(1) 拉动绳子时，绳子与金属管外壁发生摩擦，克服摩擦力做功，消耗了机械能（动能），使金属管和管内酒精的内能增大，温度升高，因此能量转化过程为动能转化为内能。(2) 拉动绳子过程中，金属管和管内物质内能增加，管内气体受热膨胀，对塞子施加力的作用，当气体对塞子的作用力足够大时，就会将塞子弹起，本质是管内气体的内能转化为塞子的机械能，所以塞子被弹起的原因是管内气体受热膨胀对塞子做功。
【答案】(1) 动能转化为内能 (2) 管内气体受热膨胀对塞子做功
【知识点】做功改变内能、能量转化
【点评】本题为跨学科实践题，通过经典实验直观展示了做功改变物体内能的原理，结合生活中的现象帮助理解内能与机械能的转化，是对基础知识点的应用考查。
【难度系数】0.6
4. 在相同的加热条件下,对质量为$m_1$、比热容为$c_1$的物质A和质量为$m_2$、比热容为$c_2$的物质B均匀加热,物质A、B的温度随加热时间的变化情况如图所示。根据图像分析可推断出正确的结论是 (
A.若$c_1=c_2$,则$m_1＜m_2$
B.若$c_1＞c_2$,则$m_1＞m_2$
C.若$m_1=m_2$,则$c_1＜c_2$
D.若$m_1＜m_2$,则$c_1＞c_2$
D
)A.若$c_1=c_2$,则$m_1＜m_2$
B.若$c_1＞c_2$,则$m_1＞m_2$
C.若$m_1=m_2$,则$c_1＜c_2$
D.若$m_1＜m_2$,则$c_1＞c_2$
答案
4.D 解析:由$c=\frac{Q_{吸}}{m\Delta t}$可知,$Q_{吸A}=c_1m_1\Delta t_A$,$Q_{吸B}=c_2m_2\Delta t_B$,由图像知给两物质加热相同的时间,即两物质吸收的热量相同,物质B的温度变化较大,即$\Delta t_A＜\Delta t_B$,则$c_1m_1＞c_2m_2$。
A.若$c_1=c_2$,则$m_1＞m_2$,故A错误;B.若$c_1＞c_2$,则质量关系无法判断,故B错误;C.若$m_1=m_2$,则$c_1＞c_2$,故C错误;D.若$m_1＜m_2$,则$c_1＞c_2$,故D正确。故选D。
A.若$c_1=c_2$,则$m_1＞m_2$,故A错误;B.若$c_1＞c_2$,则质量关系无法判断,故B错误;C.若$m_1=m_2$,则$c_1＞c_2$,故C错误;D.若$m_1＜m_2$,则$c_1＞c_2$,故D正确。故选D。
解析
【分析】首先明确：相同加热条件下，加热时间相同时，物质A和B吸收的热量$Q_{吸}$相等。根据热量计算公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，可推导出$c_1m_1\Delta t_A = c_2m_2\Delta t_B$。从图像可知，加热相同时间，B的温度变化$\Delta t_B$大于A的温度变化$\Delta t_A$，即$\Delta t_A ＜ \Delta t_B$，由此可得$c_1m_1 ＞ c_2m_2$。接下来逐一分析选项，判断各选项是否符合该关系。
【解析】由题意，相同加热条件下，相同时间内A、B吸收的热量$Q_{吸}$相同。根据$Q_{吸}=cm\Delta t$，得$c_1m_1\Delta t_A = c_2m_2\Delta t_B$。从图像可知，加热相同时间，$\Delta t_A ＜ \Delta t_B$，因此整理得$c_1m_1 ＞ c_2m_2$。
选项A：若$c_1=c_2$，代入$c_1m_1 ＞ c_2m_2$，得$m_1＞m_2$，而非$m_1＜m_2$，A错误；
选项B：若$c_1＞c_2$，由$c_1m_1＞c_2m_2$得$m_1＞ \frac{c_2}{c_1}m_2$，因$c_1＞c_2$，故$\frac{c_2}{c_1}＜1$，无法确定$m_1$和$m_2$的大小关系，B错误；
选项C：若$m_1=m_2$，代入$c_1m_1＞c_2m_2$，得$c_1＞c_2$，而非$c_1＜c_2$，C错误；
选项D：若$m_1＜m_2$，要满足$c_1m_1＞c_2m_2$，需$c_1＞ \frac{m_2}{m_1}c_2$，因$m_1＜m_2$，故$\frac{m_2}{m_1}＞1$，因此$c_1＞c_2$，D正确。
【答案】D
【知识点】比热容、热量计算
【点评】本题结合温度-时间图像考查比热容公式的应用，核心是利用“相同加热时间，物质吸收热量相同”的隐含条件，结合图像温度变化推导$cm$的关系，再分析选项，需准确关联公式与图像信息，属于中等难度的应用类题目。
【难度系数】0.5
【解析】由题意，相同加热条件下，相同时间内A、B吸收的热量$Q_{吸}$相同。根据$Q_{吸}=cm\Delta t$，得$c_1m_1\Delta t_A = c_2m_2\Delta t_B$。从图像可知，加热相同时间，$\Delta t_A ＜ \Delta t_B$，因此整理得$c_1m_1 ＞ c_2m_2$。
选项A：若$c_1=c_2$，代入$c_1m_1 ＞ c_2m_2$，得$m_1＞m_2$，而非$m_1＜m_2$，A错误；
选项B：若$c_1＞c_2$，由$c_1m_1＞c_2m_2$得$m_1＞ \frac{c_2}{c_1}m_2$，因$c_1＞c_2$，故$\frac{c_2}{c_1}＜1$，无法确定$m_1$和$m_2$的大小关系，B错误；
选项C：若$m_1=m_2$，代入$c_1m_1＞c_2m_2$，得$c_1＞c_2$，而非$c_1＜c_2$，C错误；
选项D：若$m_1＜m_2$，要满足$c_1m_1＞c_2m_2$，需$c_1＞ \frac{m_2}{m_1}c_2$，因$m_1＜m_2$，故$\frac{m_2}{m_1}＞1$，因此$c_1＞c_2$，D正确。
【答案】D
【知识点】比热容、热量计算
【点评】本题结合温度-时间图像考查比热容公式的应用，核心是利用“相同加热时间，物质吸收热量相同”的隐含条件，结合图像温度变化推导$cm$的关系，再分析选项，需准确关联公式与图像信息，属于中等难度的应用类题目。
【难度系数】0.5
5. (2025·合肥市百校联盟一模)水的比热容较大这一特点,在日常生活中有着广泛的应用。下列所举事例中与这一特点无关的是 (
A.对秧田晚上灌水,白天放水
B.沿海地区比内陆地区昼夜温差小
C.在城市建造人工湖可缓解热岛效应
D.炎热的夏天为了降低室温向地面洒水
D
)A.对秧田晚上灌水,白天放水
B.沿海地区比内陆地区昼夜温差小
C.在城市建造人工湖可缓解热岛效应
D.炎热的夏天为了降低室温向地面洒水
答案
5.D 解析:因为水的比热容大,傍晚时在秧田里灌水,放出相同热量时,温度变化较慢,能使秧田的温度较高,不至于引发冻害;白天把水放掉,秧田比热容小,吸热升温快,有利于秧苗生长,选项A不符合题意;沿海地区水多,内陆地区水少、泥土沙石多,水的比热容较大,白天吸收相同热量,水的温度升高得少;夜晚放出相同热量,水的温度降低得少,所以沿海地区昼夜温差小,选项B不符合题意;城市建造人工湖,由于水的比热容大,吸收或放出相同热量时,水的温度升高或降低得少,可减弱周围地区的“热岛效应”,选项C不符合题意;炎热夏天向地面洒水是利用水蒸发吸热来降低室温,与水的比热容较大这一特点无关,选项D符合题意。
解析
【分析】
本题要求选出与水的比热容较大这一特点无关的事例，解题思路为：先明确水的比热容大的核心含义（相同质量的水与其他物质，吸收或放出相同热量时，水的温度变化更小），再逐一分析各选项的原理，判断是否利用了水的比热容大的特性，最终确定符合题意的选项。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：晚上给秧田灌水、白天放水，利用了水比热容大的特点：夜晚降温时，水放出相同热量温度变化小，可保护秧苗不被冻害；白天放水后，泥土比热容小，吸热升温快，利于秧苗生长，与水的比热容有关。
选项B：沿海地区昼夜温差小，是因为水的比热容比沙石大，相同吸放热条件下，水的温度变化更小，与水的比热容有关。
选项C：城市建造人工湖缓解热岛效应，是利用水比热容大，吸收相同热量时温度升高幅度小，可降低周围环境温度，与水的比热容有关。
选项D：炎热夏天向地面洒水降温，是利用水蒸发吸热的原理，与水的比热容较大这一特点无关。
综上，答案为D。
【答案】
D
【知识点】
水的比热容、蒸发吸热
【点评】
本题考查水的比热容特点的实际应用，需准确区分“水的比热容大”和“蒸发吸热”的不同原理，属于基础概念应用题，难度较低。
【难度系数】
0.6
本题要求选出与水的比热容较大这一特点无关的事例，解题思路为：先明确水的比热容大的核心含义（相同质量的水与其他物质，吸收或放出相同热量时，水的温度变化更小），再逐一分析各选项的原理，判断是否利用了水的比热容大的特性，最终确定符合题意的选项。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：晚上给秧田灌水、白天放水，利用了水比热容大的特点：夜晚降温时，水放出相同热量温度变化小，可保护秧苗不被冻害；白天放水后，泥土比热容小，吸热升温快，利于秧苗生长，与水的比热容有关。
选项B：沿海地区昼夜温差小，是因为水的比热容比沙石大，相同吸放热条件下，水的温度变化更小，与水的比热容有关。
选项C：城市建造人工湖缓解热岛效应，是利用水比热容大，吸收相同热量时温度升高幅度小，可降低周围环境温度，与水的比热容有关。
选项D：炎热夏天向地面洒水降温，是利用水蒸发吸热的原理，与水的比热容较大这一特点无关。
综上，答案为D。
【答案】
D
【知识点】
水的比热容、蒸发吸热
【点评】
本题考查水的比热容特点的实际应用，需准确区分“水的比热容大”和“蒸发吸热”的不同原理，属于基础概念应用题，难度较低。
【难度系数】
0.6
6. 除雪车是冬季必不可少的应急车辆，如图所示为一辆冬季除雪卡车，卡车的总质量为3 t，卡车共有6个车轮，车轮与地面的总接触面积为3 000 cm²，它以36 km/h的速度在水平路面上匀速行驶3 km，消耗汽油0.4 kg。受到的阻力为卡车总重的$\frac{1}{20}$。(g取10 N/kg，汽油的热值$q=4.5×10^7$ J/kg)求：
(1)除雪卡车静止时，车轮对地面的压强是多少？
(2)卡车行驶过程中牵引力所做的功为多少？
(3)该卡车发动机的效率为多少？
(1)除雪卡车静止时，车轮对地面的压强是多少？
(2)卡车行驶过程中牵引力所做的功为多少？
(3)该卡车发动机的效率为多少？
答案
6. (1)$1×10^5\ \mathrm{Pa}$ (2)$4.5×10^6\ \mathrm{J}$ (3)$25\%$
解析:(1)卡车对水平路面的压力:$F=G_{总}=mg=3×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=3×10^4\ \mathrm{N}$,车轮与地面的总接触面积为3 000 cm²,则该车静止时,对地面的压强:$p=\frac{F}{S}=\frac{3×10^4\ \mathrm{N}}{3\ 000×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=1×10^5\ \mathrm{Pa}$;
(2)卡车在水平面上匀速行驶,牵引力与阻力是一对平衡力,卡车受到的牵引力:$F=f=\frac{1}{20}mg=\frac{1}{20}×3×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ 500\ \mathrm{N}$,卡车行驶过程中牵引力所做的功 $W=Fs=1\ 500\ \mathrm{N}×3\ 000\ \mathrm{m}=4.5×10^6\ \mathrm{J}$;
(3)汽油完全燃烧放出的热量:$Q_{放}=mq=0.4\ \mathrm{kg}×4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.8×10^7\ \mathrm{J}$,
该卡车发动机的效率:$\eta=\frac{W}{Q_{放}}×100\%=\frac{4.5×10^6\ \mathrm{J}}{1.8×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=25\%$。
解析:(1)卡车对水平路面的压力:$F=G_{总}=mg=3×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=3×10^4\ \mathrm{N}$,车轮与地面的总接触面积为3 000 cm²,则该车静止时,对地面的压强:$p=\frac{F}{S}=\frac{3×10^4\ \mathrm{N}}{3\ 000×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=1×10^5\ \mathrm{Pa}$;
(2)卡车在水平面上匀速行驶,牵引力与阻力是一对平衡力,卡车受到的牵引力:$F=f=\frac{1}{20}mg=\frac{1}{20}×3×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ 500\ \mathrm{N}$,卡车行驶过程中牵引力所做的功 $W=Fs=1\ 500\ \mathrm{N}×3\ 000\ \mathrm{m}=4.5×10^6\ \mathrm{J}$;
(3)汽油完全燃烧放出的热量:$Q_{放}=mq=0.4\ \mathrm{kg}×4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.8×10^7\ \mathrm{J}$,
该卡车发动机的效率:$\eta=\frac{W}{Q_{放}}×100\%=\frac{4.5×10^6\ \mathrm{J}}{1.8×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=25\%$。
解析
【分析】
本题是力学与热学结合的综合计算题，分三个小问逐步求解。第(1)问求静止时车轮对地面的压强，需先计算卡车对地面的压力（等于总重力），再利用压强公式，注意将接触面积单位换算为平方米；第(2)问求牵引力做功，根据匀速行驶时牵引力与阻力平衡，先算出牵引力，再用$W=Fs$计算功，注意距离单位换算为米；第(3)问求发动机效率，需先算出汽油完全燃烧放出的总热量，再用牵引力做的功除以总热量乘以100%得到效率。
【解析】
(1) 卡车静止时对水平地面的压力等于总重力，即 $ F = G_{总} = mg = 3 × 10^3\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 3 × 10^4\ \mathrm{N} $。
车轮与地面总接触面积 $ S = 3000\ \mathrm{cm}^2 = 3000 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^2 = 0.3\ \mathrm{m}^2 $。
根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $，可得压强 $ p = \frac{3 × 10^4\ \mathrm{N}}{0.3\ \mathrm{m}^2} = 1 × 10^5\ \mathrm{Pa} $。
(2) 卡车匀速行驶时，牵引力与阻力是平衡力，故牵引力 $ F_{牵} = f = \frac{1}{20}G_{总} = \frac{1}{20} × 3 × 10^4\ \mathrm{N} = 1500\ \mathrm{N} $。
行驶距离 $ s = 3\ \mathrm{km} = 3000\ \mathrm{m} $，牵引力做功 $ W = F_{牵}s = 1500\ \mathrm{N} × 3000\ \mathrm{m} = 4.5 × 10^6\ \mathrm{J} $。
(3) 汽油完全燃烧放出的热量 $ Q_{放} = m_{汽油}q = 0.4\ \mathrm{kg} × 4.5 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 1.8 × 10^7\ \mathrm{J} $。
发动机效率 $ \eta = \frac{W}{Q_{放}} × 100\% = \frac{4.5 × 10^6\ \mathrm{J}}{1.8 × 10^7\ \mathrm{J}} × 100\% = 25\% $。
【答案】
(1) $ 1 × 10^5\ \mathrm{Pa} $；(2) $ 4.5 × 10^6\ \mathrm{J} $；(3) $ 25\% $
【知识点】
压强计算、功的计算、热机效率
【点评】
本题综合考查压强、功、热效率的计算，解题关键是掌握相关公式，注意单位换算（如面积单位、长度单位），以及匀速运动时牵引力等于阻力的隐含条件，属于初中物理常规计算题，侧重公式应用能力。
【难度系数】
0.7
本题是力学与热学结合的综合计算题，分三个小问逐步求解。第(1)问求静止时车轮对地面的压强，需先计算卡车对地面的压力（等于总重力），再利用压强公式，注意将接触面积单位换算为平方米；第(2)问求牵引力做功，根据匀速行驶时牵引力与阻力平衡，先算出牵引力，再用$W=Fs$计算功，注意距离单位换算为米；第(3)问求发动机效率，需先算出汽油完全燃烧放出的总热量，再用牵引力做的功除以总热量乘以100%得到效率。
【解析】
(1) 卡车静止时对水平地面的压力等于总重力，即 $ F = G_{总} = mg = 3 × 10^3\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 3 × 10^4\ \mathrm{N} $。
车轮与地面总接触面积 $ S = 3000\ \mathrm{cm}^2 = 3000 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^2 = 0.3\ \mathrm{m}^2 $。
根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $，可得压强 $ p = \frac{3 × 10^4\ \mathrm{N}}{0.3\ \mathrm{m}^2} = 1 × 10^5\ \mathrm{Pa} $。
(2) 卡车匀速行驶时，牵引力与阻力是平衡力，故牵引力 $ F_{牵} = f = \frac{1}{20}G_{总} = \frac{1}{20} × 3 × 10^4\ \mathrm{N} = 1500\ \mathrm{N} $。
行驶距离 $ s = 3\ \mathrm{km} = 3000\ \mathrm{m} $，牵引力做功 $ W = F_{牵}s = 1500\ \mathrm{N} × 3000\ \mathrm{m} = 4.5 × 10^6\ \mathrm{J} $。
(3) 汽油完全燃烧放出的热量 $ Q_{放} = m_{汽油}q = 0.4\ \mathrm{kg} × 4.5 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 1.8 × 10^7\ \mathrm{J} $。
发动机效率 $ \eta = \frac{W}{Q_{放}} × 100\% = \frac{4.5 × 10^6\ \mathrm{J}}{1.8 × 10^7\ \mathrm{J}} × 100\% = 25\% $。
【答案】
(1) $ 1 × 10^5\ \mathrm{Pa} $；(2) $ 4.5 × 10^6\ \mathrm{J} $；(3) $ 25\% $
【知识点】
压强计算、功的计算、热机效率
【点评】
本题综合考查压强、功、热效率的计算，解题关键是掌握相关公式，注意单位换算（如面积单位、长度单位），以及匀速运动时牵引力等于阻力的隐含条件，属于初中物理常规计算题，侧重公式应用能力。
【难度系数】
0.7
