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1. 如图所示,晨光同学在荡秋千。他从$ A $点由静止出发,经过最低点$ B $和与$ A $点等高的$ C $点,到达右侧最高点$ D$返回。晨光同学从$ A $点到$ D $点的过程中,下列判断正确的是（
A.$ A $点和$ D $点机械能相等
B.到达$ B $点时,受力平衡
C.在此过程中,只有机械能与内能之间相互转化
D.从$ A $点到$ D $点,其机械能增加
D
）A.$ A $点和$ D $点机械能相等
B.到达$ B $点时,受力平衡
C.在此过程中,只有机械能与内能之间相互转化
D.从$ A $点到$ D $点,其机械能增加
答案
D 提示:D点高度大于A点,重力势能大于A点,且人在A点和D点时速度都为0,动能为0,可知人在D点时的机械能比在A点的大;秋千越荡越高,是因为荡秋千的人不断调节重心位置,将人体的化学能转化为机械能;当人到达B点时,运动方向在改变,受力不平衡。
解析
【分析】
要判断各选项的正误，需结合机械能的定义（动能与重力势能之和）、受力平衡的条件（物体处于静止或匀速直线运动状态，合力为零）以及实际场景中的能量转化规律分析。首先明确A、D为最高点，速度为0，动能为0，机械能由重力势能决定；B点做圆周运动，运动状态不断改变；秋千运动时不仅有机械能与内能的转化，还涉及人体化学能的转化。
【解析】
逐一分析选项：
1. 选项A：A点和D点均为最高点，速度为0，动能均为0；D点高度大于A点，重力势能更大。机械能=动能+重力势能，因此D点机械能大于A点，A错误。
2. 选项B：到达B点时，秋千做圆周运动，运动方向不断变化，处于非平衡状态，受力不平衡，B错误。
3. 选项C：秋千运动过程中，除机械能与内能的转化外，荡秋千的人会调节重心，将人体化学能转化为机械能，并非只有机械能与内能的转化，C错误。
4. 选项D：由上述分析，D点机械能大于A点，因此从A点到D点机械能增加，D正确。
【答案】
D
【知识点】
机械能转化、受力平衡、能量转化
【点评】
本题以荡秋千的实际场景为载体，综合考查机械能、受力平衡及能量转化的知识点，需准确理解机械能组成、平衡状态判断依据，同时注意实际运动中人体化学能的参与，避免因忽略细节出错。
【难度系数】
0.5
要判断各选项的正误，需结合机械能的定义（动能与重力势能之和）、受力平衡的条件（物体处于静止或匀速直线运动状态，合力为零）以及实际场景中的能量转化规律分析。首先明确A、D为最高点，速度为0，动能为0，机械能由重力势能决定；B点做圆周运动，运动状态不断改变；秋千运动时不仅有机械能与内能的转化，还涉及人体化学能的转化。
【解析】
逐一分析选项：
1. 选项A：A点和D点均为最高点，速度为0，动能均为0；D点高度大于A点，重力势能更大。机械能=动能+重力势能，因此D点机械能大于A点，A错误。
2. 选项B：到达B点时，秋千做圆周运动，运动方向不断变化，处于非平衡状态，受力不平衡，B错误。
3. 选项C：秋千运动过程中，除机械能与内能的转化外，荡秋千的人会调节重心，将人体化学能转化为机械能，并非只有机械能与内能的转化，C错误。
4. 选项D：由上述分析，D点机械能大于A点，因此从A点到D点机械能增加，D正确。
【答案】
D
【知识点】
机械能转化、受力平衡、能量转化
【点评】
本题以荡秋千的实际场景为载体，综合考查机械能、受力平衡及能量转化的知识点，需准确理解机械能组成、平衡状态判断依据，同时注意实际运动中人体化学能的参与，避免因忽略细节出错。
【难度系数】
0.5
2. 现有两个使用同一种燃料的加热器,用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热容是乙物质的2倍,甲物质的质量是乙物质的$\dfrac{1}{3}$,当甲物质升高的温度是乙物质的$\dfrac{3}{4}$时(甲、乙物质的物态都不发生改变),加热甲物质所用燃料是加热乙物质的$\dfrac{1}{2}$,则两加热器利用热能的效率之比是（
A.$3:4$
B.$1:1$
C.$3:2$
D.$2:1$
B
）A.$3:4$
B.$1:1$
C.$3:2$
D.$2:1$
答案
B 提示:因为 $c_{甲}=2c_{乙},m_{甲}=\dfrac{1}{3}m_{乙},\Delta t_{甲}=\dfrac{3}{4}\Delta t_{乙},m'_{甲}=\dfrac{1}{2}m'_{乙}$, 所 以 $\dfrac{Q_{吸甲}}{Q_{吸乙}}=\dfrac{c_{甲}m_{甲}\Delta t_{甲}}{c_{乙}m_{乙}\Delta t_{乙}}=\dfrac{2c_{乙}×\dfrac{1}{3}m_{乙}×\dfrac{3}{4}\Delta t_{乙}}{c_{乙}m_{乙}\Delta t_{乙}}=\dfrac{1}{2},\dfrac{Q_{放甲}}{Q_{放乙}}=\dfrac{m'_{甲}q}{m'_{乙}q}=\dfrac{m'_{甲}}{m'_{乙}}=\dfrac{\dfrac{1}{2}m'_{乙}}{m'_{乙}}=\dfrac{1}{2},\dfrac{\eta_{甲}}{\eta_{乙}}=\dfrac{\dfrac{Q_{吸甲}}{Q_{放甲}}×100\%}{\dfrac{Q_{吸乙}}{Q_{放乙}}×100\%}=\dfrac{Q_{吸甲}}{Q_{吸乙}}×\dfrac{Q_{放乙}}{Q_{放甲}}=\dfrac{1}{2}×\dfrac{2}{1}=\dfrac{1}{1}$。
解析
【分析】
要计算两加热器的效率之比，需先明确热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$，分别求出甲、乙吸收的热量之比和燃料完全燃烧放出的热量之比，再代入效率公式推导比值。首先利用吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$计算$Q_{吸}$之比，利用燃料放热公式$Q_{放}=mq$（同燃料热值$q$相同）计算$Q_{放}$之比，最后通过效率的比值关系得出结果。
【解析】
已知条件：$c_{甲}=2c_{乙}$，$m_{甲}=\frac{1}{3}m_{乙}$，$\Delta t_{甲}=\frac{3}{4}\Delta t_{乙}$，加热甲的燃料质量$m'_{甲}=\frac{1}{2}m'_{乙}$，燃料热值$q$相同。
1. 计算甲、乙吸收的热量之比：
$\frac{Q_{吸甲}}{Q_{吸乙}}=\frac{c_{甲}m_{甲}\Delta t_{甲}}{c_{乙}m_{乙}\Delta t_{乙}}=\frac{2c_{乙}×\frac{1}{3}m_{乙}×\frac{3}{4}\Delta t_{乙}}{c_{乙}m_{乙}\Delta t_{乙}}=\frac{1}{2}$
2. 计算甲、乙燃料放出的热量之比：
因同燃料热值$q$相同，$Q_{放}=mq$，故$\frac{Q_{放甲}}{Q_{放乙}}=\frac{m'_{甲}q}{m'_{乙}q}=\frac{m'_{甲}}{m'_{乙}}=\frac{\frac{1}{2}m'_{乙}}{m'_{乙}}=\frac{1}{2}$
3. 计算效率之比：
效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$，故$\frac{\eta_{甲}}{\eta_{乙}}=\frac{\frac{Q_{吸甲}}{Q_{放甲}}}{\frac{Q_{吸乙}}{Q_{放乙}}}=\frac{Q_{吸甲}}{Q_{吸乙}}×\frac{Q_{放乙}}{Q_{放甲}}=\frac{1}{2}×\frac{2}{1}=\frac{1}{1}$
【答案】
B
【知识点】
热量的计算、燃料的热值、热效率的计算
【点评】
本题考查热学中效率的比例计算，核心是掌握吸热、放热公式及效率定义，代入比例关系时需明确各物理量的对应关系，避免计算错误，属于中等难度的热学综合题。
【难度系数】
0.5
要计算两加热器的效率之比，需先明确热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$，分别求出甲、乙吸收的热量之比和燃料完全燃烧放出的热量之比，再代入效率公式推导比值。首先利用吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$计算$Q_{吸}$之比，利用燃料放热公式$Q_{放}=mq$（同燃料热值$q$相同）计算$Q_{放}$之比，最后通过效率的比值关系得出结果。
【解析】
已知条件：$c_{甲}=2c_{乙}$，$m_{甲}=\frac{1}{3}m_{乙}$，$\Delta t_{甲}=\frac{3}{4}\Delta t_{乙}$，加热甲的燃料质量$m'_{甲}=\frac{1}{2}m'_{乙}$，燃料热值$q$相同。
1. 计算甲、乙吸收的热量之比：
$\frac{Q_{吸甲}}{Q_{吸乙}}=\frac{c_{甲}m_{甲}\Delta t_{甲}}{c_{乙}m_{乙}\Delta t_{乙}}=\frac{2c_{乙}×\frac{1}{3}m_{乙}×\frac{3}{4}\Delta t_{乙}}{c_{乙}m_{乙}\Delta t_{乙}}=\frac{1}{2}$
2. 计算甲、乙燃料放出的热量之比：
因同燃料热值$q$相同，$Q_{放}=mq$，故$\frac{Q_{放甲}}{Q_{放乙}}=\frac{m'_{甲}q}{m'_{乙}q}=\frac{m'_{甲}}{m'_{乙}}=\frac{\frac{1}{2}m'_{乙}}{m'_{乙}}=\frac{1}{2}$
3. 计算效率之比：
效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$，故$\frac{\eta_{甲}}{\eta_{乙}}=\frac{\frac{Q_{吸甲}}{Q_{放甲}}}{\frac{Q_{吸乙}}{Q_{放乙}}}=\frac{Q_{吸甲}}{Q_{吸乙}}×\frac{Q_{放乙}}{Q_{放甲}}=\frac{1}{2}×\frac{2}{1}=\frac{1}{1}$
【答案】
B
【知识点】
热量的计算、燃料的热值、热效率的计算
【点评】
本题考查热学中效率的比例计算，核心是掌握吸热、放热公式及效率定义，代入比例关系时需明确各物理量的对应关系，避免计算错误，属于中等难度的热学综合题。
【难度系数】
0.5
3. (2024·南京建邺模拟)如图甲、乙所示,相同烧杯装有质量相等的水,分别用a、b两种燃料进行加热,燃料完全燃烧的质量分别为$m_{\mathrm{a}}$、$m_{\mathrm{b}}$,且$m_{\mathrm{a}}:m_{\mathrm{b}}=2:1$。此过程中,甲、乙烧杯中水的温度与加热时间的关系如图丙所示,若同一杯水单位时间内吸收的热量相同,不计热量损失和水质量的变化,则下列说法正确的是（
A.甲、乙烧杯中的水从开始加热至刚沸腾时吸收的热量之比为$3:5$
B.整个过程中,燃料a、b完全燃烧放出的热量之比为$5:3$
C.甲、乙烧杯中的水在相同时间内吸收的热量之比为$10:9$
D.燃料a、b的热值之比为$5:9$
D
）A.甲、乙烧杯中的水从开始加热至刚沸腾时吸收的热量之比为$3:5$
B.整个过程中,燃料a、b完全燃烧放出的热量之比为$5:3$
C.甲、乙烧杯中的水在相同时间内吸收的热量之比为$10:9$
D.燃料a、b的热值之比为$5:9$
答案
D 提示:两杯中的水的质量、初温都相同,加热到沸腾吸热相等,甲用时3 min,乙用时5 min,甲、乙两杯中的水在1 min内吸热之比为$\dfrac{5}{3}$;在整个过程中,两杯水吸热之比为$Q_{甲吸}:Q_{乙吸}=\dfrac{4\ \min}{3\ \min}:\dfrac{6\ \min}{5\ \min}=10:9$,不计热损失,燃料a、b完全燃烧放热之比为$Q_{放a}:Q_{放b}=Q_{甲吸}:Q_{乙吸}=10:9$,燃料a、b的热值之比为$\dfrac{q_{a}}{q_{b}}=\dfrac{Q_{放a}}{m_{a}}:\dfrac{Q_{放b}}{m_{b}}=\dfrac{Q_{放a}}{Q_{放b}}×\dfrac{m_{b}}{m_{a}}=\dfrac{10}{9}×\dfrac{1}{2}=\dfrac{5}{9}$。
解析
【分析】
本题考查热量与热值的综合计算，解题思路如下：①明确已知条件：相同烧杯装质量相等的水，燃料a、b完全燃烧质量比$m_{\mathrm{a}}:m_{\mathrm{b}}=2:1$；同一杯水单位时间吸收热量相同，不计热量损失时燃料完全燃烧放热等于水吸收的热量（$Q_{\mathrm{放}}=Q_{\mathrm{吸}}$）。②利用“水吸收的热量与加热时间成正比”，结合图像确定甲、乙的加热时间，求出水吸收的热量之比。③根据热值公式$q=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{m}$，计算燃料热值之比，逐一判断选项。
【解析】
设单位时间内水吸收的热量为$k$，水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=k· t$（$t$为加热时间）。
1. 由题意及图像提示：甲、乙烧杯中水从开始到沸腾的吸热相等，甲总加热时间对应吸热为$\frac{4}{3}Q_{\mathrm{吸沸}}$，乙总加热时间对应吸热为$\frac{6}{5}Q_{\mathrm{吸沸}}$，则整个过程水吸收的热量之比：
$Q_{\mathrm{甲吸}}:Q_{\mathrm{乙吸}}=\frac{4}{3}Q_{\mathrm{吸沸}}:\frac{6}{5}Q_{\mathrm{吸沸}}=\frac{4}{3}:\frac{6}{5}=10:9$。
2. 不计热量损失，燃料完全燃烧放热等于水吸热，故$Q_{\mathrm{放a}}:Q_{\mathrm{放b}}=Q_{\mathrm{甲吸}}:Q_{\mathrm{乙吸}}=10:9$。
3. 根据热值公式$q=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{m}$，燃料a、b的热值之比：
$\frac{q_{\mathrm{a}}}{q_{\mathrm{b}}}=\frac{\frac{Q_{\mathrm{放a}}}{m_{\mathrm{a}}}}{\frac{Q_{\mathrm{放b}}}{m_{\mathrm{b}}}}=\frac{Q_{\mathrm{放a}}}{Q_{\mathrm{放b}}}×\frac{m_{\mathrm{b}}}{m_{\mathrm{a}}}=\frac{10}{9}×\frac{1}{2}=\frac{5}{9}$，故D正确。
（其余选项验证：A选项水沸腾吸热比为$3:5$，与题意不符；B选项燃料放热比为$10:9$，错误；C选项相同时间吸热比为$1:1$，错误）
【答案】
D
【知识点】
热量计算、热值、比热容
【点评】
本题是热量与热值的综合应用题，核心是利用“不计热量损失时燃料放热等于水吸热”和“吸热与时间成正比”的关系，结合热值公式进行比例计算，需准确梳理各物理量的对应关系，避免混淆加热时间与吸热的关联，对逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
本题考查热量与热值的综合计算，解题思路如下：①明确已知条件：相同烧杯装质量相等的水，燃料a、b完全燃烧质量比$m_{\mathrm{a}}:m_{\mathrm{b}}=2:1$；同一杯水单位时间吸收热量相同，不计热量损失时燃料完全燃烧放热等于水吸收的热量（$Q_{\mathrm{放}}=Q_{\mathrm{吸}}$）。②利用“水吸收的热量与加热时间成正比”，结合图像确定甲、乙的加热时间，求出水吸收的热量之比。③根据热值公式$q=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{m}$，计算燃料热值之比，逐一判断选项。
【解析】
设单位时间内水吸收的热量为$k$，水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=k· t$（$t$为加热时间）。
1. 由题意及图像提示：甲、乙烧杯中水从开始到沸腾的吸热相等，甲总加热时间对应吸热为$\frac{4}{3}Q_{\mathrm{吸沸}}$，乙总加热时间对应吸热为$\frac{6}{5}Q_{\mathrm{吸沸}}$，则整个过程水吸收的热量之比：
$Q_{\mathrm{甲吸}}:Q_{\mathrm{乙吸}}=\frac{4}{3}Q_{\mathrm{吸沸}}:\frac{6}{5}Q_{\mathrm{吸沸}}=\frac{4}{3}:\frac{6}{5}=10:9$。
2. 不计热量损失，燃料完全燃烧放热等于水吸热，故$Q_{\mathrm{放a}}:Q_{\mathrm{放b}}=Q_{\mathrm{甲吸}}:Q_{\mathrm{乙吸}}=10:9$。
3. 根据热值公式$q=\frac{Q_{\mathrm{放}}}{m}$，燃料a、b的热值之比：
$\frac{q_{\mathrm{a}}}{q_{\mathrm{b}}}=\frac{\frac{Q_{\mathrm{放a}}}{m_{\mathrm{a}}}}{\frac{Q_{\mathrm{放b}}}{m_{\mathrm{b}}}}=\frac{Q_{\mathrm{放a}}}{Q_{\mathrm{放b}}}×\frac{m_{\mathrm{b}}}{m_{\mathrm{a}}}=\frac{10}{9}×\frac{1}{2}=\frac{5}{9}$，故D正确。
（其余选项验证：A选项水沸腾吸热比为$3:5$，与题意不符；B选项燃料放热比为$10:9$，错误；C选项相同时间吸热比为$1:1$，错误）
【答案】
D
【知识点】
热量计算、热值、比热容
【点评】
本题是热量与热值的综合应用题，核心是利用“不计热量损失时燃料放热等于水吸热”和“吸热与时间成正比”的关系，结合热值公式进行比例计算，需准确梳理各物理量的对应关系，避免混淆加热时间与吸热的关联，对逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
4. 某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积 $S=$$30\ \mathrm{cm^2}$，汽缸容积 $V=$$150\ \mathrm{mL}$。满负荷工作时，做功冲程中，燃气的平均压强为 $9.0× 10^5\ \mathrm{Pa}$，飞轮 $1\ \mathrm{min}$ 转动$1\ 800$周。当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，若$1\ \mathrm{min}$消耗汽油$10\ \mathrm{g}$，汽油的热值为$4.6× 10^7\ \mathrm{J/kg}$，则下列说法正确的是（
A.做功冲程燃气的平均压力为$270\ \mathrm{N}$
B.飞轮$1\ \mathrm{min}$转动1800周，做功450次
C.燃气对活塞做的总功为$135\ \mathrm{J}$
D.汽油机的效率为$26.4\%$
D
）A.做功冲程燃气的平均压力为$270\ \mathrm{N}$
B.飞轮$1\ \mathrm{min}$转动1800周，做功450次
C.燃气对活塞做的总功为$135\ \mathrm{J}$
D.汽油机的效率为$26.4\%$
答案
D 提示:燃气对活塞的平均压力 $F=pS=9.0×10^5\ \mathrm{Pa}×30×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=2\ 700\ \mathrm{N}$,飞轮1 min转动1 800周,做功900次,$V=150\ \mathrm{mL}=150\ \mathrm{cm^3}=1.5×10^{-4}\ \mathrm{m^3}$,一个做功冲程中燃气对活塞做功 $W=Fl=pSl=pV=9.0×10^5\ \mathrm{Pa}×1.5×10^{-4}\ \mathrm{m^3}=135\ \mathrm{J}$,$W_总=W×900=135\ \mathrm{J}×900=1.215×10^5\ \mathrm{J}$,$Q_{放}=mq=10×10^{-3}\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=4.6×10^5\ \mathrm{J}$,$\eta=\dfrac{W_总}{Q_{放}}×100\%=\dfrac{1.215×10^5\ \mathrm{J}}{4.6×10^5\ \mathrm{J}}×100\%≈26.4\%$。
解析
【分析】
本题考查汽油机做功冲程的压力、做功次数、总功及效率的计算，需掌握压强公式、汽油机飞轮转动与做功次数的关系、功的计算、热值与效率公式。解题思路：①计算燃气压力时，注意面积单位换算；②根据四冲程汽油机“飞轮每转2周做功1次”的规律确定做功次数；③单次做功可通过$W=pV$计算，总功为单次做功乘以做功次数；④效率为总功与汽油完全燃烧放热的比值，需注意质量单位换算。
【解析】
1. 计算做功冲程燃气的平均压力：
根据压强公式 $ F = pS $，将面积单位换算为 $ \mathrm{m^2} $：$ S = 30\ \mathrm{cm^2} = 30 × 10^{-4}\ \mathrm{m^2} $，
则 $ F = 9.0 × 10^5\ \mathrm{Pa} × 30 × 10^{-4}\ \mathrm{m^2} = 2700\ \mathrm{N} $，故A选项错误。
2. 确定1min内做功次数：
四冲程汽油机飞轮每转2周完成1次做功，飞轮1min转动1800周，做功次数 $ n = \frac{1800}{2} = 900 $ 次，故B选项错误。
3. 计算燃气对活塞做的总功：
单次做功 $ W = pV $，将容积单位换算为 $ \mathrm{m^3} $：$ V = 150\ \mathrm{mL} = 150\ \mathrm{cm^3} = 1.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m^3} $，
单次做功 $ W = 9.0 × 10^5\ \mathrm{Pa} × 1.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m^3} = 135\ \mathrm{J} $，
总功 $ W_{\mathrm{总}} = W × n = 135\ \mathrm{J} × 900 = 1.215 × 10^5\ \mathrm{J} $，故C选项错误。
4. 计算汽油机的效率：
汽油完全燃烧放出的热量 $ Q_{\mathrm{放}} = mq $，将质量单位换算为 $ \mathrm{kg} $：$ m = 10\ \mathrm{g} = 0.01\ \mathrm{kg} $，
则 $ Q_{\mathrm{放}} = 0.01\ \mathrm{kg} × 4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 4.6 × 10^5\ \mathrm{J} $，
效率 $ \eta = \frac{W_{\mathrm{总}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% = \frac{1.215 × 10^5\ \mathrm{J}}{4.6 × 10^5\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 26.4\% $，故D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
压强计算、热机效率、热值应用
【点评】
本题综合考查力学与热学的结合应用，涉及单位换算、汽油机工作规律等知识点，需准确掌握各公式的适用条件及单位转换，是热学部分的典型综合题。
【难度系数】
0.5
本题考查汽油机做功冲程的压力、做功次数、总功及效率的计算，需掌握压强公式、汽油机飞轮转动与做功次数的关系、功的计算、热值与效率公式。解题思路：①计算燃气压力时，注意面积单位换算；②根据四冲程汽油机“飞轮每转2周做功1次”的规律确定做功次数；③单次做功可通过$W=pV$计算，总功为单次做功乘以做功次数；④效率为总功与汽油完全燃烧放热的比值，需注意质量单位换算。
【解析】
1. 计算做功冲程燃气的平均压力：
根据压强公式 $ F = pS $，将面积单位换算为 $ \mathrm{m^2} $：$ S = 30\ \mathrm{cm^2} = 30 × 10^{-4}\ \mathrm{m^2} $，
则 $ F = 9.0 × 10^5\ \mathrm{Pa} × 30 × 10^{-4}\ \mathrm{m^2} = 2700\ \mathrm{N} $，故A选项错误。
2. 确定1min内做功次数：
四冲程汽油机飞轮每转2周完成1次做功，飞轮1min转动1800周，做功次数 $ n = \frac{1800}{2} = 900 $ 次，故B选项错误。
3. 计算燃气对活塞做的总功：
单次做功 $ W = pV $，将容积单位换算为 $ \mathrm{m^3} $：$ V = 150\ \mathrm{mL} = 150\ \mathrm{cm^3} = 1.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m^3} $，
单次做功 $ W = 9.0 × 10^5\ \mathrm{Pa} × 1.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m^3} = 135\ \mathrm{J} $，
总功 $ W_{\mathrm{总}} = W × n = 135\ \mathrm{J} × 900 = 1.215 × 10^5\ \mathrm{J} $，故C选项错误。
4. 计算汽油机的效率：
汽油完全燃烧放出的热量 $ Q_{\mathrm{放}} = mq $，将质量单位换算为 $ \mathrm{kg} $：$ m = 10\ \mathrm{g} = 0.01\ \mathrm{kg} $，
则 $ Q_{\mathrm{放}} = 0.01\ \mathrm{kg} × 4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 4.6 × 10^5\ \mathrm{J} $，
效率 $ \eta = \frac{W_{\mathrm{总}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% = \frac{1.215 × 10^5\ \mathrm{J}}{4.6 × 10^5\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 26.4\% $，故D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
压强计算、热机效率、热值应用
【点评】
本题综合考查力学与热学的结合应用，涉及单位换算、汽油机工作规律等知识点，需准确掌握各公式的适用条件及单位转换，是热学部分的典型综合题。
【难度系数】
0.5
5. 小明家新购买了一辆小汽车,小明查阅资料及说明书得到小汽车的部分数据如下:油箱容积40 L,发动机输出功率22.5 kW,经济耗油量(90 km/h) 10 L/100 km,是指小汽车以90 km/h 的速度行驶 100 km,消耗汽油 10 L。给汽车提供动力的是发动机的
做功
冲程,小汽车行驶一段路程后油箱中汽油减少,剩余汽油的热值不变
(填“变大”“变小”或“不变”)。小汽车以 90 km/h 的速度行驶 100 km,发动机所做的功为$9×10^7$
J,小汽车以90 km/h 的速度匀速行驶 100 km 的过程中发动机的热机效率为25
%。($\rho_{汽油}=0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3},q_{汽油}=4.5×10^{7}\ \mathrm{J/kg}$)答案
做功 不变 $9×10^7$ 25 提示:汽车在做功冲程中将燃料燃烧产生的内能转化为机械能,给汽车提供动力。热值与燃料质量无关,因此剩余汽油的热值不变。$t=\dfrac{s}{v}=\dfrac{100\ \mathrm{km}}{90\ \mathrm{km/h}}=\dfrac{10}{9}\ \mathrm{h}$,$W=Pt=22\ 500\ \mathrm{W}×\dfrac{10}{9}×3\ 600\ \mathrm{s}=9×10^7\ \mathrm{J}$。$m_{汽油}=\rho_{汽油}V=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×0.01\ \mathrm{m^3}=8\ \mathrm{kg}$,$Q_{放}=q_{汽油}m_{汽油}=4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}×8\ \mathrm{kg}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$,$\eta=\dfrac{W}{Q_{放}}×100\%=\dfrac{9×10^7\ \mathrm{J}}{3.6×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=25\%$。
解析
【分析】
本题需依次解决四个问题：1. 明确发动机提供动力的冲程，需掌握内燃机四冲程的能量转化特点；2. 判断剩余汽油的热值变化，需理解热值是燃料的固有属性；3. 计算发动机做的功，需先利用速度公式求行驶时间，再结合功率公式计算；4. 计算热机效率，需先算出汽油完全燃烧释放的总热量，再用发动机做的有用功与总热量的比值求效率。
【解析】
1. 内燃机的四个冲程中，只有做功冲程将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，为汽车提供动力，故第一空填“做功”。
2. 热值是燃料本身的特性，仅与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积无关，因此剩余汽油的热值不变，第二空填“不变”。
3. 小汽车行驶100km的时间：由$v=\frac{s}{t}$得，$t=\frac{s}{v}=\frac{100\ \mathrm{km}}{90\ \mathrm{km/h}}=\frac{10}{9}\ \mathrm{h}=\frac{10}{9}×3600\ \mathrm{s}=4000\ \mathrm{s}$。发动机输出功率$P=22.5\ \mathrm{kW}=22500\ \mathrm{W}$，根据$W=Pt$，发动机做的功$W=22500\ \mathrm{W}×4000\ \mathrm{s}=9×10^7\ \mathrm{J}$，故第三空填$9×10^7$。
4. 消耗汽油的体积$V=10\ \mathrm{L}=10×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=0.01\ \mathrm{m}^3$，汽油质量$m=\rho_{汽油}V=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.01\ \mathrm{m}^3=8\ \mathrm{kg}$。汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=q_{汽油}m=4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}×8\ \mathrm{kg}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$。热机效率$\eta=\frac{W}{Q_{放}}×100\%=\frac{9×10^7\ \mathrm{J}}{3.6×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=25\%$，故第四空填25。
【答案】
做功；不变；$9×10^7$；25
【知识点】
内燃机冲程；热值；功的计算；热机效率
【点评】
本题综合考查热学与力学的基础知识点，涵盖概念辨析和公式应用，需注意单位换算的准确性，是一道典型的综合应用题目，适合巩固相关基础内容。
【难度系数】
0.6
本题需依次解决四个问题：1. 明确发动机提供动力的冲程，需掌握内燃机四冲程的能量转化特点；2. 判断剩余汽油的热值变化，需理解热值是燃料的固有属性；3. 计算发动机做的功，需先利用速度公式求行驶时间，再结合功率公式计算；4. 计算热机效率，需先算出汽油完全燃烧释放的总热量，再用发动机做的有用功与总热量的比值求效率。
【解析】
1. 内燃机的四个冲程中，只有做功冲程将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，为汽车提供动力，故第一空填“做功”。
2. 热值是燃料本身的特性，仅与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积无关，因此剩余汽油的热值不变，第二空填“不变”。
3. 小汽车行驶100km的时间：由$v=\frac{s}{t}$得，$t=\frac{s}{v}=\frac{100\ \mathrm{km}}{90\ \mathrm{km/h}}=\frac{10}{9}\ \mathrm{h}=\frac{10}{9}×3600\ \mathrm{s}=4000\ \mathrm{s}$。发动机输出功率$P=22.5\ \mathrm{kW}=22500\ \mathrm{W}$，根据$W=Pt$，发动机做的功$W=22500\ \mathrm{W}×4000\ \mathrm{s}=9×10^7\ \mathrm{J}$，故第三空填$9×10^7$。
4. 消耗汽油的体积$V=10\ \mathrm{L}=10×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=0.01\ \mathrm{m}^3$，汽油质量$m=\rho_{汽油}V=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.01\ \mathrm{m}^3=8\ \mathrm{kg}$。汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=q_{汽油}m=4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}×8\ \mathrm{kg}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$。热机效率$\eta=\frac{W}{Q_{放}}×100\%=\frac{9×10^7\ \mathrm{J}}{3.6×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=25\%$，故第四空填25。
【答案】
做功；不变；$9×10^7$；25
【知识点】
内燃机冲程；热值；功的计算；热机效率
【点评】
本题综合考查热学与力学的基础知识点，涵盖概念辨析和公式应用，需注意单位换算的准确性，是一道典型的综合应用题目，适合巩固相关基础内容。
【难度系数】
0.6
