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16.热机是把
内
能主要转化为机械
能的机器，柴油机和汽油机属于热机中的内燃机
，它们都是靠活塞在气缸
中做往复运动而工作的；汽油的热值是$4.6× 10^{7}\ \mathrm{J/kg}$，液氢的热值是$1.4× 10^{8}\ \mathrm{J/kg}$，单位质量的汽油和液氢完全燃烧，液氢
放出的热量多，因此，发射火箭时常用液氢
作燃料。答案
16.内 机械 内燃机 气缸 液氢 液氢
解析
【分析】
本题考查热机相关的基础概念，解题时需逐一回忆对应知识点：首先明确热机的能量转化形式，再判断汽油机和柴油机的分类，接着回忆内燃机的工作结构，最后结合热值的定义分析燃料放热情况及火箭燃料的选择。
【解析】
1. 热机的能量转化：热机是利用内能做功的机器，将内能转化为机械能，故前两空依次填“内”“机械”；
2. 热机的分类：柴油机和汽油机都属于内燃机，故第三空填“内燃机”；
3. 内燃机的工作结构：内燃机依靠活塞在气缸内往复运动完成工作，故第四空填“气缸”；
4. 热值的应用：单位质量燃料完全燃烧时，热值越大放出的热量越多，液氢的热值大于汽油，因此液氢放出的热量多，适合作为火箭燃料，故后两空依次填“液氢”“液氢”。
【答案】
内 机械 内燃机 气缸 液氢 液氢
【知识点】
热机的能量转化、内燃机、热值的应用
【点评】
本题为热学基础识记类题目，涵盖热机核心概念与热值的实际应用，知识点均为教材基础内容，难度较低。
【难度系数】
0.8
本题考查热机相关的基础概念，解题时需逐一回忆对应知识点：首先明确热机的能量转化形式，再判断汽油机和柴油机的分类，接着回忆内燃机的工作结构，最后结合热值的定义分析燃料放热情况及火箭燃料的选择。
【解析】
1. 热机的能量转化：热机是利用内能做功的机器，将内能转化为机械能，故前两空依次填“内”“机械”；
2. 热机的分类：柴油机和汽油机都属于内燃机，故第三空填“内燃机”；
3. 内燃机的工作结构：内燃机依靠活塞在气缸内往复运动完成工作，故第四空填“气缸”；
4. 热值的应用：单位质量燃料完全燃烧时，热值越大放出的热量越多，液氢的热值大于汽油，因此液氢放出的热量多，适合作为火箭燃料，故后两空依次填“液氢”“液氢”。
【答案】
内 机械 内燃机 气缸 液氢 液氢
【知识点】
热机的能量转化、内燃机、热值的应用
【点评】
本题为热学基础识记类题目，涵盖热机核心概念与热值的实际应用，知识点均为教材基础内容，难度较低。
【难度系数】
0.8
17. 利用内能的主要途径是
热传递
和做功
；日常生活中，生火煮饭是通过热传递
的方式利用内能的，而柴油机是通过做功
的方式利用内能的；某柴油机的机械效率为40%，用这台柴油机工作时，完全燃烧2 kg的柴油可做有用功$2.64×10^7\ \mathrm{J}$
。（柴油的热值为$3.3×10^7$ J/kg）答案
17.热传递 做功 热传递 做功 $2.64×10^7\ \mathrm{J}$
解析
【分析】
首先回忆内能利用的两种核心途径：热传递（内能的转移）和做功（内能与其他形式能的转化）；判断生火煮饭是内能从燃料转移到食物，属于热传递；柴油机将内能转化为机械能，属于做功。计算有用功时，需先利用热值公式算出柴油完全燃烧释放的总热量，再结合机械效率公式求出有用功。
【解析】
1. 内能利用的主要途径为热传递和做功；
2. 生火煮饭时，燃料的内能通过热传递转移给食物，属于热传递方式利用内能；
3. 柴油机工作时，将内能转化为机械能，属于做功方式利用内能；
4. 计算有用功：
完全燃烧2kg柴油放出的总热量：$Q_{放}=mq=2\ \mathrm{kg}×3.3×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.6×10^7\ \mathrm{J}$
有用功：$W_{有}=ηQ_{放}=40\%×6.6×10^7\ \mathrm{J}=2.64×10^7\ \mathrm{J}$
【答案】
热传递 做功 热传递 做功 $2.64×10^7\ \mathrm{J}$
【知识点】
内能的利用、热机效率、热值计算
【点评】
本题考查内能利用的两种方式及热机效率的基础计算，属于初中物理常规基础题，需学生牢记相关概念和公式，计算时注意效率的百分比转换，整体难度不大。
【难度系数】
0.6
首先回忆内能利用的两种核心途径：热传递（内能的转移）和做功（内能与其他形式能的转化）；判断生火煮饭是内能从燃料转移到食物，属于热传递；柴油机将内能转化为机械能，属于做功。计算有用功时，需先利用热值公式算出柴油完全燃烧释放的总热量，再结合机械效率公式求出有用功。
【解析】
1. 内能利用的主要途径为热传递和做功；
2. 生火煮饭时，燃料的内能通过热传递转移给食物，属于热传递方式利用内能；
3. 柴油机工作时，将内能转化为机械能，属于做功方式利用内能；
4. 计算有用功：
完全燃烧2kg柴油放出的总热量：$Q_{放}=mq=2\ \mathrm{kg}×3.3×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.6×10^7\ \mathrm{J}$
有用功：$W_{有}=ηQ_{放}=40\%×6.6×10^7\ \mathrm{J}=2.64×10^7\ \mathrm{J}$
【答案】
热传递 做功 热传递 做功 $2.64×10^7\ \mathrm{J}$
【知识点】
内能的利用、热机效率、热值计算
【点评】
本题考查内能利用的两种方式及热机效率的基础计算，属于初中物理常规基础题，需学生牢记相关概念和公式，计算时注意效率的百分比转换，整体难度不大。
【难度系数】
0.6
18.如图,一个瓶子装有密度大于空气的红棕色的二氧化氮气体,另一瓶子装有空气。用该装置可以演示
扩散
现象,该现象说明分子在不停地做无规则运动
。为了有力地证明这一现象,装二氧化氮气体的应是B
(选填“A”或“B”)瓶。答案
18.扩散 分子在不停地做无规则运动 B
解析
【分析】
首先，该实验用于探究气体分子的运动规律：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散，装置中空气和二氧化氮接触后会逐渐混合，对应扩散现象；扩散现象的本质是分子在不停地做无规则运动。由于二氧化氮密度大于空气，若将其放在上方A瓶，重力会使其向下运动，无法证明是分子的无规则运动，因此需将密度大的二氧化氮放在下方B瓶，排除重力干扰，才能有力证明扩散现象。
【解析】
1. 两种不同物质相互接触时彼此进入对方的现象称为扩散，该装置中空气和二氧化氮气体接触后会逐渐混合，演示的是扩散现象；
2. 扩散现象的本质是分子在不停地做无规则运动，因此该现象说明分子在不停地做无规则运动；
3. 二氧化氮密度大于空气，若将其放在上方的A瓶，重力作用会使二氧化氮向下运动，无法说明是分子的无规则运动导致的混合，因此装二氧化氮气体的应是下方的B瓶，这样才能排除重力的影响，证明扩散是分子无规则运动的结果。
【答案】
扩散；分子在不停地做无规则运动；B
【知识点】
扩散现象；分子热运动
【点评】
本题是分子动理论的经典实验，需理解实验设计的逻辑：利用密度大的气体置于下方，避免重力干扰，从而准确证明气体分子在不停地做无规则运动，属于基础知识点的应用，需掌握扩散现象的定义及实验设计的原理。
【难度系数】
0.4
首先，该实验用于探究气体分子的运动规律：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散，装置中空气和二氧化氮接触后会逐渐混合，对应扩散现象；扩散现象的本质是分子在不停地做无规则运动。由于二氧化氮密度大于空气，若将其放在上方A瓶，重力会使其向下运动，无法证明是分子的无规则运动，因此需将密度大的二氧化氮放在下方B瓶，排除重力干扰，才能有力证明扩散现象。
【解析】
1. 两种不同物质相互接触时彼此进入对方的现象称为扩散，该装置中空气和二氧化氮气体接触后会逐渐混合，演示的是扩散现象；
2. 扩散现象的本质是分子在不停地做无规则运动，因此该现象说明分子在不停地做无规则运动；
3. 二氧化氮密度大于空气，若将其放在上方的A瓶，重力作用会使二氧化氮向下运动，无法说明是分子的无规则运动导致的混合，因此装二氧化氮气体的应是下方的B瓶，这样才能排除重力的影响，证明扩散是分子无规则运动的结果。
【答案】
扩散；分子在不停地做无规则运动；B
【知识点】
扩散现象；分子热运动
【点评】
本题是分子动理论的经典实验，需理解实验设计的逻辑：利用密度大的气体置于下方，避免重力干扰，从而准确证明气体分子在不停地做无规则运动，属于基础知识点的应用，需掌握扩散现象的定义及实验设计的原理。
【难度系数】
0.4
19. 随着人们生活水平的不断提高，小汽车走进了很多家庭。大多数小汽车的发动机是汽油机，汽油机工作时，将机械能转化为内能的是
压缩
冲程。小汽车用汽油作燃料，加油时能闻到汽油的气味，说明分子在不停地做无规则运动
；一台汽油机的转速是2880 r/min，则这台汽油机的活塞每秒钟经过96
个冲程，完成24
个循环，做了24
次功。答案
19.压缩 在不停地做无规则运动 96 24 24
解析
【分析】
本题需结合汽油机冲程的能量转化、分子热运动以及汽油机工作循环的规律解题：1. 回忆汽油机四个冲程的能量转化，判断对应冲程；2. 利用扩散现象的本质分析分子的运动特点；3. 先转换转速单位，再根据汽油机飞轮转数与冲程、工作循环、做功次数的关系计算对应数值。
【解析】
1. 汽油机的四个冲程中，压缩冲程活塞压缩气缸内气体，将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能，故第一空填压缩；
2. 加油时闻到汽油味是汽油分子扩散到空气中，说明分子在不停地做无规则运动；
3. 转速2880 r/min换算为每秒转数：$2880÷60=48\ \mathrm{r/s}$；汽油机一个工作循环飞轮转2圈，对应4个冲程、1个循环、对外做功1次，因此：每秒冲程数为$48×2=96$个，工作循环数为$48÷2=24$个，做功次数等于循环数，即24次。
【答案】
压缩 在不停地做无规则运动 96 24 24
【知识点】
汽油机的工作原理、分子热运动、能量转化
【点评】
本题考查汽油机相关基础知识点和分子动理论，属于初中物理常规基础题，需掌握汽油机冲程的能量转化、扩散现象的意义以及工作循环的转数规律，难度较低。
【难度系数】
0.7
本题需结合汽油机冲程的能量转化、分子热运动以及汽油机工作循环的规律解题：1. 回忆汽油机四个冲程的能量转化，判断对应冲程；2. 利用扩散现象的本质分析分子的运动特点；3. 先转换转速单位，再根据汽油机飞轮转数与冲程、工作循环、做功次数的关系计算对应数值。
【解析】
1. 汽油机的四个冲程中，压缩冲程活塞压缩气缸内气体，将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能，故第一空填压缩；
2. 加油时闻到汽油味是汽油分子扩散到空气中，说明分子在不停地做无规则运动；
3. 转速2880 r/min换算为每秒转数：$2880÷60=48\ \mathrm{r/s}$；汽油机一个工作循环飞轮转2圈，对应4个冲程、1个循环、对外做功1次，因此：每秒冲程数为$48×2=96$个，工作循环数为$48÷2=24$个，做功次数等于循环数，即24次。
【答案】
压缩 在不停地做无规则运动 96 24 24
【知识点】
汽油机的工作原理、分子热运动、能量转化
【点评】
本题考查汽油机相关基础知识点和分子动理论，属于初中物理常规基础题，需掌握汽油机冲程的能量转化、扩散现象的意义以及工作循环的转数规律，难度较低。
【难度系数】
0.7
20.能量在转化或转移过程中，其总量
不变
；能量在发生转移或转化时，都是有方向性
的。爱因斯坦是一位伟大的理论物理学家，他曾发明过“环保”不耗电的冰箱。这种冰箱内部有一种小型的浸入式制冷器，它能浸在需要冷却的液体中。这种冰箱根本不需要常规电源，它的运行仅靠水龙头的压力，带动一台射水泵，从而在一个气室内产生真空，水和少量甲醇则在此处汽化
为蒸汽。管中甲醇会慢慢用完，但是这种液体不仅价格便宜，而且很容易得到。这种冰箱在工作时，被冷却的液体内能减小
（选填“增大”或“减小”）。你认为这种不用电的冰箱遵守
（选填“遵守”或“不遵守”）能量守恒定律。答案
20.不变 方向性 汽化 减小 遵守
解析
【分析】
本题考查能量守恒定律、能量转化的方向性、物态变化及内能变化的相关知识，需结合物理概念逐一分析每个空：首先回忆能量守恒的核心内容确定第一空；再根据能量转移/转化的特点确定第二空；接着判断液态变气态的物态变化类型；然后分析冰箱制冷时被冷却液体的吸放热情况确定内能变化；最后明确所有能量过程均遵守能量守恒定律。
【解析】
1. 根据能量守恒定律，能量在转化或转移过程中，其总量保持不变，故第一空填“不变”；
2. 能量在转移或转化时，具有方向性，例如热量只能自发从高温物体转移到低温物体，故第二空填“方向性”；
3. 物质由液态变为气态的过程叫汽化，水和少量甲醇从液态变为蒸汽，属于汽化现象，故第三空填“汽化”；
4. 冰箱工作时，会吸收被冷却液体的热量，液体放热，内能减小，故第四空填“减小”；
5. 所有能量转化和转移过程都遵守能量守恒定律，因此这种不用电的冰箱也遵守能量守恒定律，故第五空填“遵守”。
【答案】
不变 方向性 汽化 减小 遵守
【知识点】
能量守恒定律、能量转化的方向性、汽化
【点评】
本题结合环保冰箱的实际案例，考查基础物理概念的应用，既巩固了核心知识点，又体现了物理与生活的联系，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题考查能量守恒定律、能量转化的方向性、物态变化及内能变化的相关知识，需结合物理概念逐一分析每个空：首先回忆能量守恒的核心内容确定第一空；再根据能量转移/转化的特点确定第二空；接着判断液态变气态的物态变化类型；然后分析冰箱制冷时被冷却液体的吸放热情况确定内能变化；最后明确所有能量过程均遵守能量守恒定律。
【解析】
1. 根据能量守恒定律，能量在转化或转移过程中，其总量保持不变，故第一空填“不变”；
2. 能量在转移或转化时，具有方向性，例如热量只能自发从高温物体转移到低温物体，故第二空填“方向性”；
3. 物质由液态变为气态的过程叫汽化，水和少量甲醇从液态变为蒸汽，属于汽化现象，故第三空填“汽化”；
4. 冰箱工作时，会吸收被冷却液体的热量，液体放热，内能减小，故第四空填“减小”；
5. 所有能量转化和转移过程都遵守能量守恒定律，因此这种不用电的冰箱也遵守能量守恒定律，故第五空填“遵守”。
【答案】
不变 方向性 汽化 减小 遵守
【知识点】
能量守恒定律、能量转化的方向性、汽化
【点评】
本题结合环保冰箱的实际案例，考查基础物理概念的应用，既巩固了核心知识点，又体现了物理与生活的联系，难度适中。
【难度系数】
0.6
21.某太阳能热水器，它的受光面积为1.2 m²，内装80 kg、20 ℃的水，太阳每分钟辐射到1 m²面积上的热量是7.56×10⁴ J，如果有60%的热量被水吸收。
(1)这些水晒3 h后水温将达到多少？
(2)煤气的热值是4.2×10⁷ J/kg，若煤气灶的热效率为40%，在标准大气压下，烧开这些水需燃烧多少千克煤气？
(1)这些水晒3 h后水温将达到多少？
(2)煤气的热值是4.2×10⁷ J/kg，若煤气灶的热效率为40%，在标准大气压下，烧开这些水需燃烧多少千克煤气？
答案
(1)$49.16\ ℃$
(2)$1.6\ \mathrm{kg}$
(2)$1.6\ \mathrm{kg}$
解析
【分析】
要解决这道题，需分两步分析：
1. 第(1)问：先计算3小时内太阳能热水器接收的总太阳辐射热量，再结合热量吸收效率得到水吸收的热量，最后利用吸热公式算出水温升高值，进而得到末温；
2. 第(2)问：标准大气压下水的沸点为100℃，先算烧开这些水需要的总热量，再结合煤气灶的热效率算出煤气完全燃烧需放出的热量，最后利用热值公式算出所需煤气的质量。
【解析】
(1) 首先计算3h内热水器接收的总太阳热量：
时间$ t=3h=180min $，总热量$ Q_{总}=7.56×10^4 J/(min·m²) ×1.2m² ×180min=1.63296×10^7 J $
水吸收的热量$ Q_{吸}=60\%×Q_{总}=0.6×1.63296×10^7 J=9.79776×10^6 J $
根据吸热公式$ Q_{吸}=cm(t-t_0) $，水的比热容$ c=4.2×10^3 J/(kg·℃) $，$ m=80kg $，$ t_0=20℃ $，则：
$ t = t_0 + \frac{Q_{吸}}{cm} = 20℃ + \frac{9.79776×10^6 J}{4.2×10^3 J/(kg·℃)×80kg} = 20℃ +29.16℃=49.16℃ $
(2) 标准大气压下，水的沸点为100℃，烧开这些水需要的热量：
$ Q_{吸}'=cm(100℃-t_0)=4.2×10^3 J/(kg·℃)×80kg×(100℃-20℃)=2.688×10^7 J $
煤气灶效率$ η=40\% $，则煤气完全燃烧需放出的热量$ Q_{放}=\frac{Q_{吸}'}{η}=\frac{2.688×10^7 J}{0.4}=6.72×10^7 J $
根据热值公式$ Q_{放}=mq $，煤气热值$ q=4.2×10^7 J/kg $，得所需煤气质量：
$ m_{煤气}=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{6.72×10^7 J}{4.2×10^7 J/kg}=1.6kg $
【答案】
(1)49.16℃；(2)1.6kg
【知识点】
热量的计算、热效率的应用、热值的计算
【点评】
本题是热学中热量与效率结合的典型应用题，需掌握太阳能热量计算、吸热公式、燃料放热公式及效率关系，步骤清晰，属于基础热学计算题，考查学生对公式的灵活运用能力。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需分两步分析：
1. 第(1)问：先计算3小时内太阳能热水器接收的总太阳辐射热量，再结合热量吸收效率得到水吸收的热量，最后利用吸热公式算出水温升高值，进而得到末温；
2. 第(2)问：标准大气压下水的沸点为100℃，先算烧开这些水需要的总热量，再结合煤气灶的热效率算出煤气完全燃烧需放出的热量，最后利用热值公式算出所需煤气的质量。
【解析】
(1) 首先计算3h内热水器接收的总太阳热量：
时间$ t=3h=180min $，总热量$ Q_{总}=7.56×10^4 J/(min·m²) ×1.2m² ×180min=1.63296×10^7 J $
水吸收的热量$ Q_{吸}=60\%×Q_{总}=0.6×1.63296×10^7 J=9.79776×10^6 J $
根据吸热公式$ Q_{吸}=cm(t-t_0) $，水的比热容$ c=4.2×10^3 J/(kg·℃) $，$ m=80kg $，$ t_0=20℃ $，则：
$ t = t_0 + \frac{Q_{吸}}{cm} = 20℃ + \frac{9.79776×10^6 J}{4.2×10^3 J/(kg·℃)×80kg} = 20℃ +29.16℃=49.16℃ $
(2) 标准大气压下，水的沸点为100℃，烧开这些水需要的热量：
$ Q_{吸}'=cm(100℃-t_0)=4.2×10^3 J/(kg·℃)×80kg×(100℃-20℃)=2.688×10^7 J $
煤气灶效率$ η=40\% $，则煤气完全燃烧需放出的热量$ Q_{放}=\frac{Q_{吸}'}{η}=\frac{2.688×10^7 J}{0.4}=6.72×10^7 J $
根据热值公式$ Q_{放}=mq $，煤气热值$ q=4.2×10^7 J/kg $，得所需煤气质量：
$ m_{煤气}=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{6.72×10^7 J}{4.2×10^7 J/kg}=1.6kg $
【答案】
(1)49.16℃；(2)1.6kg
【知识点】
热量的计算、热效率的应用、热值的计算
【点评】
本题是热学中热量与效率结合的典型应用题，需掌握太阳能热量计算、吸热公式、燃料放热公式及效率关系，步骤清晰，属于基础热学计算题，考查学生对公式的灵活运用能力。
【难度系数】
0.6
