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1 与燃油汽车相比，电动汽车有许多优势，如图是它们的能流图。下列说法错误的是（
A.燃油汽车能量利用率低
B.燃油汽车对环境污染严重
C.电动汽车能量利用率高
D.电动汽车没有任何污染
D
）A.燃油汽车能量利用率低
B.燃油汽车对环境污染严重
C.电动汽车能量利用率高
D.电动汽车没有任何污染
答案
1. D
解析
【分析】首先需根据能流图计算两种汽车的能量利用率，再结合实际情况分析各选项：
1. 计算能量利用率：燃油汽车总能量为100%，损失能量是克服摩擦、机械散热、废气带走的能量之和（6%+30%+36%=72%），因此有用机械能占比（能量利用率）为100%-72%=28%；电动汽车总能量为100%，仅克服摩擦损失10%，能量利用率为100%-10%=90%。
2. 分析选项：A选项燃油利用率低，符合计算结果；B选项燃油汽车排放大量废气，污染严重；C选项电动汽车利用率远高于燃油车；D选项电动汽车并非无任何污染，如废弃电池会造成污染，发电过程也可能产生污染，该说法错误。
【解析】逐一分析选项：
A选项：燃油汽车能量利用率为28%，确实较低，说法正确；
B选项：燃油汽车燃烧化石燃料，排放大量废气，对环境污染严重，说法正确；
C选项：电动汽车能量利用率为90%，远高于燃油汽车，说法正确；
D选项：电动汽车仅尾气污染少，但废弃电池会造成重金属污染，发电过程也可能产生污染，并非“没有任何污染”，说法错误。
【答案】D
【知识点】能量利用率、能源与环境保护
【点评】本题通过能流图考查能量利用率的计算，结合实际常识判断电动汽车的污染情况，属于基础题，需准确提取图表数据并结合生活常识分析。
【难度系数】0.3
1. 计算能量利用率：燃油汽车总能量为100%，损失能量是克服摩擦、机械散热、废气带走的能量之和（6%+30%+36%=72%），因此有用机械能占比（能量利用率）为100%-72%=28%；电动汽车总能量为100%，仅克服摩擦损失10%，能量利用率为100%-10%=90%。
2. 分析选项：A选项燃油利用率低，符合计算结果；B选项燃油汽车排放大量废气，污染严重；C选项电动汽车利用率远高于燃油车；D选项电动汽车并非无任何污染，如废弃电池会造成污染，发电过程也可能产生污染，该说法错误。
【解析】逐一分析选项：
A选项：燃油汽车能量利用率为28%，确实较低，说法正确；
B选项：燃油汽车燃烧化石燃料，排放大量废气，对环境污染严重，说法正确；
C选项：电动汽车能量利用率为90%，远高于燃油汽车，说法正确；
D选项：电动汽车仅尾气污染少，但废弃电池会造成重金属污染，发电过程也可能产生污染，并非“没有任何污染”，说法错误。
【答案】D
【知识点】能量利用率、能源与环境保护
【点评】本题通过能流图考查能量利用率的计算，结合实际常识判断电动汽车的污染情况，属于基础题，需准确提取图表数据并结合生活常识分析。
【难度系数】0.3
2 [2025长治期中]在跨学科实践活动中，小组同学们按照“活动主题确定——方案制订与实施——成果展示与交流”的流程来进行“燃油汽车与电动汽车的对比研究”。
（1）你是如何辨别燃油汽车和电动汽车的？请你写出一种方法：
（2）燃油汽车的能量转化：
（3）同学们研究发现，目前长途驾驶中几乎都选用燃油汽车，原因是电动汽车续航里程（指车辆在满油或满电状态下能够连续行驶的最远距离）比燃油汽车少，且充电时间较加油时间长很多。请你为解决这个问题提一条建议：
（1）你是如何辨别燃油汽车和电动汽车的？请你写出一种方法：
燃油汽车车尾有排气管，电动汽车没有排气管
。（2）燃油汽车的能量转化：
化学
能→内
能→机械能。（3）同学们研究发现，目前长途驾驶中几乎都选用燃油汽车，原因是电动汽车续航里程（指车辆在满油或满电状态下能够连续行驶的最远距离）比燃油汽车少，且充电时间较加油时间长很多。请你为解决这个问题提一条建议：
采用更先进的充电技术缩短充电时间
。答案
2. （1）燃油汽车车尾有排气管，电动汽车没有排气管
（2）化学 内
（3）采用更先进的充电技术缩短充电时间
（2）化学 内
（3）采用更先进的充电技术缩短充电时间
解析
【分析】本题围绕燃油汽车与电动汽车的对比研究设置问题，考查学生对两种车辆的结构差异、能量转化的理解，以及运用知识解决实际问题的能力。第（1）问需结合两种车的结构特点找直观辨别方法；第（2）问回忆燃油汽车的能量转化过程；第（3）问针对电动汽车的实际问题，结合技术改进方向提出合理建议。
【解析】（1）燃油汽车通过燃烧燃油获得动力，燃烧过程会产生废气，因此车尾装有排气管，而电动汽车依靠电能驱动，无排气管，可通过该结构差异辨别；（2）燃油汽车工作时，燃油储存的化学能先通过燃烧转化为内能，内能再通过机械装置转化为机械能，故能量转化为化学能→内能→机械能；（3）针对电动汽车充电时间长的问题，可从充电技术改进角度，研发更先进的充电技术以缩短充电时间，解决续航和充电的痛点。
【答案】（1）燃油汽车车尾有排气管，电动汽车没有排气管；（2）化学；内；（3）采用更先进的充电技术缩短充电时间
【知识点】能量转化、能源利用
【点评】本题结合跨学科实践活动，将物理知识与生活实际结合，考查学生的观察能力、知识应用能力，体现了物理学科的实用性。
【难度系数】0.5
【解析】（1）燃油汽车通过燃烧燃油获得动力，燃烧过程会产生废气，因此车尾装有排气管，而电动汽车依靠电能驱动，无排气管，可通过该结构差异辨别；（2）燃油汽车工作时，燃油储存的化学能先通过燃烧转化为内能，内能再通过机械装置转化为机械能，故能量转化为化学能→内能→机械能；（3）针对电动汽车充电时间长的问题，可从充电技术改进角度，研发更先进的充电技术以缩短充电时间，解决续航和充电的痛点。
【答案】（1）燃油汽车车尾有排气管，电动汽车没有排气管；（2）化学；内；（3）采用更先进的充电技术缩短充电时间
【知识点】能量转化、能源利用
【点评】本题结合跨学科实践活动，将物理知识与生活实际结合，考查学生的观察能力、知识应用能力，体现了物理学科的实用性。
【难度系数】0.5
3 阅读下列短文，回答问题：
混合动力汽车
随着汽车科技的不断进步，混合动力汽车
逐渐受到人们的青睐。油电混合动力是当前
比较流行的新能源汽车动力模式，它是介于纯电动汽车和燃油汽车之间的新能源汽车，具有传统汽车的发动机、变速器、传动系统、油路、油箱，可以外接充电。油电混合动力汽车燃油经济性高，驾驶性能优异。油电混合动力汽车的发动机需要燃油，起步和加速时，在电动机的辅助下，可以降低油耗。当电池电量充足时，以电动模式行驶，实现“零油耗”和“零排放”；当电池电量不足时，以燃油模式行驶，又能给电池充电，综合油耗依然比传统燃油车低。
（1）小王驾驶充满电的油电混合动力汽车沿平直公路（如图甲）从A地匀速行驶至B地（汽车受到的阻力恒定），已知该车电池能够储存电能$7.2×10^7\ \mathrm{J}$，假设电池消耗的电能全部用来驱动汽车行驶。当行驶到C地时，电池的电量还剩30%，随即开启燃油模式。当汽车行驶到B地时，电池电量显示为50%（忽略充电过程中的能量损失），若该行驶模式过程中恰好消耗3 L汽油，则汽车从C地到B地的过程中汽油的综合利用效率为
（2）如图乙为四冲程汽油机的各冲程示意图，一个工作循环正确的顺序为
混合动力汽车
随着汽车科技的不断进步，混合动力汽车
逐渐受到人们的青睐。油电混合动力是当前
比较流行的新能源汽车动力模式，它是介于纯电动汽车和燃油汽车之间的新能源汽车，具有传统汽车的发动机、变速器、传动系统、油路、油箱，可以外接充电。油电混合动力汽车燃油经济性高，驾驶性能优异。油电混合动力汽车的发动机需要燃油，起步和加速时，在电动机的辅助下，可以降低油耗。当电池电量充足时，以电动模式行驶，实现“零油耗”和“零排放”；当电池电量不足时，以燃油模式行驶，又能给电池充电，综合油耗依然比传统燃油车低。
（1）小王驾驶充满电的油电混合动力汽车沿平直公路（如图甲）从A地匀速行驶至B地（汽车受到的阻力恒定），已知该车电池能够储存电能$7.2×10^7\ \mathrm{J}$，假设电池消耗的电能全部用来驱动汽车行驶。当行驶到C地时，电池的电量还剩30%，随即开启燃油模式。当汽车行驶到B地时，电池电量显示为50%（忽略充电过程中的能量损失），若该行驶模式过程中恰好消耗3 L汽油，则汽车从C地到B地的过程中汽油的综合利用效率为
40%
（汽油的热值取$q＝4.0×10^7\ \mathrm{J/L}$）。（2）如图乙为四冲程汽油机的各冲程示意图，一个工作循环正确的顺序为
DACB
。若该汽油机的飞轮以3 000 r/min的转速运行，则该汽油机每秒对外做功25
次。答案
3. （1）40% （2）DACB 25
【解析】（1）燃油模式中电池在汽车电路中消耗电能，相当于用电器；汽车从A地到C地电池消耗的电能 $W_1=(1-\eta)W=(1-30\%)×7.2×10^7\ \mathrm{J}=5.04×10^7\ \mathrm{J}$，汽车匀速行驶过程中受到的牵引力 $F = \frac{W_1}{s_1} =\frac{5.04×10^7\ \mathrm{J}}{60×10^3\ \mathrm{m}}=840\ \mathrm{N}$，匀速行驶，汽车从C地到B地做的功 $W_{\mathrm{汽}}=Fs_2=840\ \mathrm{N}×40×10^3\ \mathrm{m}=3.36×10^7\ \mathrm{J}$，从C地到B地充电过程中获得的电能 $W_2=(50\%-30\%)W=(50\%-30\%)×7.2×10^7\ \mathrm{J}=1.44×10^7\ \mathrm{J}$，汽油的综合利用有用能量 $W_{\mathrm{有用}}=W_{\mathrm{汽}}+W_2=3.36×10^7\ \mathrm{J}+1.44×10^7\ \mathrm{J}=4.8×10^7\ \mathrm{J}$，汽油完全燃烧放出的热量 $Q_{\mathrm{放}}=Vq=3\mathrm{L}×4.0×10^7\ \mathrm{J/L}=1.2×10^8\ \mathrm{J}$，汽油的综合利用效率 $\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{4.8×10^7\ \mathrm{J}}{1.2×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
【解析】（1）燃油模式中电池在汽车电路中消耗电能，相当于用电器；汽车从A地到C地电池消耗的电能 $W_1=(1-\eta)W=(1-30\%)×7.2×10^7\ \mathrm{J}=5.04×10^7\ \mathrm{J}$，汽车匀速行驶过程中受到的牵引力 $F = \frac{W_1}{s_1} =\frac{5.04×10^7\ \mathrm{J}}{60×10^3\ \mathrm{m}}=840\ \mathrm{N}$，匀速行驶，汽车从C地到B地做的功 $W_{\mathrm{汽}}=Fs_2=840\ \mathrm{N}×40×10^3\ \mathrm{m}=3.36×10^7\ \mathrm{J}$，从C地到B地充电过程中获得的电能 $W_2=(50\%-30\%)W=(50\%-30\%)×7.2×10^7\ \mathrm{J}=1.44×10^7\ \mathrm{J}$，汽油的综合利用有用能量 $W_{\mathrm{有用}}=W_{\mathrm{汽}}+W_2=3.36×10^7\ \mathrm{J}+1.44×10^7\ \mathrm{J}=4.8×10^7\ \mathrm{J}$，汽油完全燃烧放出的热量 $Q_{\mathrm{放}}=Vq=3\mathrm{L}×4.0×10^7\ \mathrm{J/L}=1.2×10^8\ \mathrm{J}$，汽油的综合利用效率 $\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{4.8×10^7\ \mathrm{J}}{1.2×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
解析
【分析】
本题包含两小问，第（1）问需结合电能、机械功、热值与效率的知识，先计算A地到C地消耗的电能，利用匀速行驶时牵引力不变的特点算出牵引力，再求出C地到B地汽车行驶做的功和给电池充电的电能，两者之和为有用能量，最后结合汽油燃烧放出的热量计算综合利用效率；第（2）问需根据四冲程汽油机的气门状态和活塞运动判断冲程顺序，再根据飞轮转速计算每秒对外做功次数，核心是掌握四冲程的特点和飞轮转速与做功次数的关系。
【解析】
（1）① 计算A地到C地消耗的电能：
电池总储存电能$W=7.2×10^7\ \mathrm{J}$，行驶到C地时剩余30%，故消耗的电能$W_1=(1-30\%)W=0.7×7.2×10^7\ \mathrm{J}=5.04×10^7\ \mathrm{J}$。
② 计算汽车匀速行驶的牵引力：
A到C的距离$s_1=60\ \mathrm{km}=6×10^4\ \mathrm{m}$，由$W=Fs$得牵引力$F=\frac{W_1}{s_1}=\frac{5.04×10^7\ \mathrm{J}}{6×10^4\ \mathrm{m}}=840\ \mathrm{N}$。
③ 计算C地到B地汽车行驶做的功：
C到B的距离$s_2=40\ \mathrm{km}=4×10^4\ \mathrm{m}$，故$W_{\mathrm{汽}}=Fs_2=840\ \mathrm{N}×4×10^4\ \mathrm{m}=3.36×10^7\ \mathrm{J}$。
④ 计算C地到B地充电获得的电能：
行驶到B地时电池电量为50%，故充电的电能$W_2=(50\%-30\%)W=0.2×7.2×10^7\ \mathrm{J}=1.44×10^7\ \mathrm{J}$。
⑤ 计算汽油的综合利用效率：
有用能量$W_{\mathrm{有用}}=W_{\mathrm{汽}}+W_2=3.36×10^7\ \mathrm{J}+1.44×10^7\ \mathrm{J}=4.8×10^7\ \mathrm{J}$；
汽油完全燃烧放出的热量$Q_{\mathrm{放}}=Vq=3\ \mathrm{L}×4.0×10^7\ \mathrm{J/L}=1.2×10^8\ \mathrm{J}$；
效率$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{4.8×10^7\ \mathrm{J}}{1.2×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
（2）① 判断四冲程顺序：
四冲程汽油机的工作顺序为吸气、压缩、做功、排气：
图D：进气门打开，排气门关闭，活塞下行，为吸气冲程；
图A：气门都关闭，活塞上行，为压缩冲程；
图C：气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，为做功冲程；
图B：排气门打开，进气门关闭，活塞上行，为排气冲程；
故正确顺序为DACB。
② 计算每秒对外做功次数：
飞轮转速$3000\ \mathrm{r/min}=50\ \mathrm{r/s}$，四冲程汽油机每完成一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功1次，故每秒对外做功次数为$\frac{50}{2}=25$次。
【答案】
（1）40%；（2）DACB；25
【知识点】
机械功、热机效率、四冲程汽油机
【点评】
本题结合混合动力汽车的实际场景，综合考查了力学、热学的相关知识，既需要学生掌握能量转化的计算，也需要理解四冲程汽油机的工作原理，对学生的综合应用能力有一定要求，步骤清晰，理清各物理量关系即可解答。
【难度系数】
0.5
本题包含两小问，第（1）问需结合电能、机械功、热值与效率的知识，先计算A地到C地消耗的电能，利用匀速行驶时牵引力不变的特点算出牵引力，再求出C地到B地汽车行驶做的功和给电池充电的电能，两者之和为有用能量，最后结合汽油燃烧放出的热量计算综合利用效率；第（2）问需根据四冲程汽油机的气门状态和活塞运动判断冲程顺序，再根据飞轮转速计算每秒对外做功次数，核心是掌握四冲程的特点和飞轮转速与做功次数的关系。
【解析】
（1）① 计算A地到C地消耗的电能：
电池总储存电能$W=7.2×10^7\ \mathrm{J}$，行驶到C地时剩余30%，故消耗的电能$W_1=(1-30\%)W=0.7×7.2×10^7\ \mathrm{J}=5.04×10^7\ \mathrm{J}$。
② 计算汽车匀速行驶的牵引力：
A到C的距离$s_1=60\ \mathrm{km}=6×10^4\ \mathrm{m}$，由$W=Fs$得牵引力$F=\frac{W_1}{s_1}=\frac{5.04×10^7\ \mathrm{J}}{6×10^4\ \mathrm{m}}=840\ \mathrm{N}$。
③ 计算C地到B地汽车行驶做的功：
C到B的距离$s_2=40\ \mathrm{km}=4×10^4\ \mathrm{m}$，故$W_{\mathrm{汽}}=Fs_2=840\ \mathrm{N}×4×10^4\ \mathrm{m}=3.36×10^7\ \mathrm{J}$。
④ 计算C地到B地充电获得的电能：
行驶到B地时电池电量为50%，故充电的电能$W_2=(50\%-30\%)W=0.2×7.2×10^7\ \mathrm{J}=1.44×10^7\ \mathrm{J}$。
⑤ 计算汽油的综合利用效率：
有用能量$W_{\mathrm{有用}}=W_{\mathrm{汽}}+W_2=3.36×10^7\ \mathrm{J}+1.44×10^7\ \mathrm{J}=4.8×10^7\ \mathrm{J}$；
汽油完全燃烧放出的热量$Q_{\mathrm{放}}=Vq=3\ \mathrm{L}×4.0×10^7\ \mathrm{J/L}=1.2×10^8\ \mathrm{J}$；
效率$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{4.8×10^7\ \mathrm{J}}{1.2×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
（2）① 判断四冲程顺序：
四冲程汽油机的工作顺序为吸气、压缩、做功、排气：
图D：进气门打开，排气门关闭，活塞下行，为吸气冲程；
图A：气门都关闭，活塞上行，为压缩冲程；
图C：气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，为做功冲程；
图B：排气门打开，进气门关闭，活塞上行，为排气冲程；
故正确顺序为DACB。
② 计算每秒对外做功次数：
飞轮转速$3000\ \mathrm{r/min}=50\ \mathrm{r/s}$，四冲程汽油机每完成一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功1次，故每秒对外做功次数为$\frac{50}{2}=25$次。
【答案】
（1）40%；（2）DACB；25
【知识点】
机械功、热机效率、四冲程汽油机
【点评】
本题结合混合动力汽车的实际场景，综合考查了力学、热学的相关知识，既需要学生掌握能量转化的计算，也需要理解四冲程汽油机的工作原理，对学生的综合应用能力有一定要求，步骤清晰，理清各物理量关系即可解答。
【难度系数】
0.5
