登录
11.（山西中考）山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360 km，驾车前往大约需要4 h（汽油的热值$q$取$4.5× 10^7\ \mathrm{J/kg}$，汽油的密度$\rho$取$0.8× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$）。
（1）求汽车的平均速度。
（2）汽车全程消耗汽油25 L，求汽油完全燃烧放出的热量$Q$。
（3）若汽车发动机全程的平均功率为25 kW，求汽车发动机的效率。
课后作业 KEHOUZUOYE ★★★★★
（1）求汽车的平均速度。
（2）汽车全程消耗汽油25 L，求汽油完全燃烧放出的热量$Q$。
（3）若汽车发动机全程的平均功率为25 kW，求汽车发动机的效率。
课后作业 KEHOUZUOYE ★★★★★
答案
11.（1）汽车平均速度 $v = \frac{s}{t} = \frac{360\ \mathrm{km}}{4\ \mathrm{h}} = 90\ \mathrm{km/h}$
（2）消耗汽油的质量 $m=\rho V=25×10^{-3}\ \mathrm{m}^3×0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3=20\ \mathrm{kg}$;燃烧释放的热量 $Q=qm=4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}×20\ \mathrm{kg}=9×10^8\ \mathrm{J}$
（3）汽车发动机做的机械功 $W=Pt=25×10^3\ \mathrm{W}×4×3\ 600\ \mathrm{s}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$;发动机的机械效率 $\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{9×10^8\ \mathrm{J}}=40\%$
（2）消耗汽油的质量 $m=\rho V=25×10^{-3}\ \mathrm{m}^3×0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3=20\ \mathrm{kg}$;燃烧释放的热量 $Q=qm=4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}×20\ \mathrm{kg}=9×10^8\ \mathrm{J}$
（3）汽车发动机做的机械功 $W=Pt=25×10^3\ \mathrm{W}×4×3\ 600\ \mathrm{s}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$;发动机的机械效率 $\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{9×10^8\ \mathrm{J}}=40\%$
解析
【分析】
本题是力学与热学结合的计算题，需根据对应物理公式逐步求解：
1. 求平均速度：利用平均速度公式$v=\frac{s}{t}$，直接代入题目给出的路程和时间计算；
2. 求汽油完全燃烧的热量：先通过密度公式$m=\rho V$计算汽油质量（注意体积单位转换），再用热值公式$Q=qm$计算热量；
3. 求发动机效率：先通过功率公式$W=Pt$计算发动机有用功（时间需转换为秒），再用效率公式$\eta=\frac{W}{Q}×100\%$计算效率。
【解析】
（1）汽车的平均速度：
$v=\frac{s}{t}=\frac{360\ \mathrm{km}}{4\ \mathrm{h}}=90\ \mathrm{km/h}$
（2）消耗汽油的体积：$V=25\ \mathrm{L}=25×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$
汽油的质量：
$m=\rho V=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×25×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=20\ \mathrm{kg}$
汽油完全燃烧放出的热量：
$Q=qm=4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}×20\ \mathrm{kg}=9×10^8\ \mathrm{J}$
（3）发动机做的有用功：
$W=Pt=25×10^3\ \mathrm{W}×4×3600\ \mathrm{s}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$
发动机的效率：
$\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{9×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$
【答案】
（1）$90\ \mathrm{km/h}$；（2）$9×10^8\ \mathrm{J}$；（3）$40\%$
【知识点】
平均速度计算、热值与热量计算、热机效率
【点评】
本题为中考常见综合计算题，考查基础物理公式的应用，关键在于单位的正确转换，整体难度适中，侧重对核心公式的掌握与运用。
【难度系数】
0.6
本题是力学与热学结合的计算题，需根据对应物理公式逐步求解：
1. 求平均速度：利用平均速度公式$v=\frac{s}{t}$，直接代入题目给出的路程和时间计算；
2. 求汽油完全燃烧的热量：先通过密度公式$m=\rho V$计算汽油质量（注意体积单位转换），再用热值公式$Q=qm$计算热量；
3. 求发动机效率：先通过功率公式$W=Pt$计算发动机有用功（时间需转换为秒），再用效率公式$\eta=\frac{W}{Q}×100\%$计算效率。
【解析】
（1）汽车的平均速度：
$v=\frac{s}{t}=\frac{360\ \mathrm{km}}{4\ \mathrm{h}}=90\ \mathrm{km/h}$
（2）消耗汽油的体积：$V=25\ \mathrm{L}=25×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$
汽油的质量：
$m=\rho V=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×25×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=20\ \mathrm{kg}$
汽油完全燃烧放出的热量：
$Q=qm=4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}×20\ \mathrm{kg}=9×10^8\ \mathrm{J}$
（3）发动机做的有用功：
$W=Pt=25×10^3\ \mathrm{W}×4×3600\ \mathrm{s}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$
发动机的效率：
$\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{9×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$
【答案】
（1）$90\ \mathrm{km/h}$；（2）$9×10^8\ \mathrm{J}$；（3）$40\%$
【知识点】
平均速度计算、热值与热量计算、热机效率
【点评】
本题为中考常见综合计算题，考查基础物理公式的应用，关键在于单位的正确转换，整体难度适中，侧重对核心公式的掌握与运用。
【难度系数】
0.6
12. 冬天我们感觉手冷时,可以用两手相互搓一搓,这是利用
做功
的方式增大内能;可以用热水袋捂一捂,这是利用热传递
的方式增大内能。答案
12. 做功 热传递
解析
【分析】
要解决这道题，需明确改变物体内能的两种基本方式：做功和热传递。当两手相互搓动时，会克服摩擦力做功，机械能转化为手的内能，使手的内能增加；用热水袋捂手时，热量从温度高的热水袋转移到温度低的手上，属于能量的转移，由此可判断两种方式。
【解析】
改变物体内能的方式有做功和热传递两种：
1. 两手相互搓一搓时，克服摩擦做功，将机械能转化为手的内能，使手的内能增大，这是通过做功的方式改变内能；
2. 用热水袋捂一捂时，热量从温度较高的热水袋传递到温度较低的手上，使手的内能增大，这是通过热传递的方式改变内能。
【答案】
做功 热传递
【知识点】
改变内能的方式
【点评】
本题结合生活常见场景考查改变内能的基础知识点，题目简单直接，是对核心概念的基础应用，贴近生活实际。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，需明确改变物体内能的两种基本方式：做功和热传递。当两手相互搓动时，会克服摩擦力做功，机械能转化为手的内能，使手的内能增加；用热水袋捂手时，热量从温度高的热水袋转移到温度低的手上，属于能量的转移，由此可判断两种方式。
【解析】
改变物体内能的方式有做功和热传递两种：
1. 两手相互搓一搓时，克服摩擦做功，将机械能转化为手的内能，使手的内能增大，这是通过做功的方式改变内能；
2. 用热水袋捂一捂时，热量从温度较高的热水袋传递到温度较低的手上，使手的内能增大，这是通过热传递的方式改变内能。
【答案】
做功 热传递
【知识点】
改变内能的方式
【点评】
本题结合生活常见场景考查改变内能的基础知识点，题目简单直接，是对核心概念的基础应用，贴近生活实际。
【难度系数】
0.8
13. 如图是杭州亚运会女篮决赛中，中国队战胜日本队夺冠的画面。投篮时，篮球离开手后继续向上运动的过程中，
动
能转化为重力势
能。篮球被篮板弹回的过程，弹性势
能转化为动能。答案
13. 动 重力势 弹性势
解析
【分析】
本题考查机械能的转化，解题时需先明确动能、重力势能、弹性势能的影响因素，再分析篮球运动过程中各能量的变化，从而确定能量转化方向。第一步：篮球离开手向上运动时，速度减小、高度增加，对应动能和重力势能的变化；第二步：篮球被篮板弹回时，涉及弹性形变的变化，对应弹性势能与动能的变化。
【解析】
1. 篮球离开手后向上运动的过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大，因此是动能转化为重力势能。
2. 篮球被篮板弹回的过程中，篮球发生弹性形变，具有弹性势能，恢复形变时弹性势能减小，同时速度增大，动能增大，因此是弹性势能转化为动能。
【答案】
动；重力势；弹性势
【知识点】
机械能转化、动能与势能转化
【点评】
本题结合体育场景考查机械能转化，属于基础题，需学生掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素，准确判断能量转化，难度较低。
【难度系数】
0.3
本题考查机械能的转化，解题时需先明确动能、重力势能、弹性势能的影响因素，再分析篮球运动过程中各能量的变化，从而确定能量转化方向。第一步：篮球离开手向上运动时，速度减小、高度增加，对应动能和重力势能的变化；第二步：篮球被篮板弹回时，涉及弹性形变的变化，对应弹性势能与动能的变化。
【解析】
1. 篮球离开手后向上运动的过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大，因此是动能转化为重力势能。
2. 篮球被篮板弹回的过程中，篮球发生弹性形变，具有弹性势能，恢复形变时弹性势能减小，同时速度增大，动能增大，因此是弹性势能转化为动能。
【答案】
动；重力势；弹性势
【知识点】
机械能转化、动能与势能转化
【点评】
本题结合体育场景考查机械能转化，属于基础题，需学生掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素，准确判断能量转化，难度较低。
【难度系数】
0.3
14. 小刚对家中的小汽车进行了一些研究:如图甲,一个工作循环的正确顺序是:
DBAC
;若飞轮的转速为2400 r/min,则在1 s内汽油机对外做功20
次;如图乙,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一小团干燥的硝化棉,用力把活塞迅速压下,硝化棉燃烧,该过程中是通过做功
的方式来改变筒内空气的内能,其能量转化情况与图B
(A/B/C/D)所示汽油机冲程中的能量转化情况是一致的。答案
14. DBAC 20 做功 B
解析
【分析】
要解决这道题，需分三步思考：①判断汽油机四个冲程的顺序：根据每个冲程的气门开闭状态和活塞运动方向，区分吸气、压缩、做功、排气冲程；②计算汽油机每秒对外做功次数：利用飞轮转速，结合“汽油机每转2圈完成一个工作循环，对外做功1次”的规律计算；③判断改变内能的方式及对应冲程：压缩引火仪是做功改变内能，能量转化为机械能→内能，对应汽油机的压缩冲程。
【解析】
1. 确定汽油机工作循环顺序：
图D：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；
图B：两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；
图A：两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；
图C：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程；
因此工作循环的正确顺序为DBAC。
2. 计算1s内对外做功次数：
飞轮转速为2400 r/min，换算为每秒转数：2400÷60=40 r/s；汽油机一个工作循环飞轮转2圈，对外做功1次，所以1s内对外做功次数为40÷2=20次。
3. 分析压缩引火仪的原理：
用力压活塞时，对筒内空气做功，机械能转化为空气的内能，使空气温度升高，硝化棉燃烧，该过程是通过做功的方式改变内能；此能量转化（机械能→内能）与汽油机的压缩冲程一致，对应图B。
【答案】
DBAC；20；做功；B
【知识点】
汽油机四冲程、内能的改变、热机的工作原理
【点评】
本题考查汽油机工作循环的判断、转速与做功次数的关系以及内能改变的方式，需熟练掌握各冲程的特征，属于热学基础题，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需分三步思考：①判断汽油机四个冲程的顺序：根据每个冲程的气门开闭状态和活塞运动方向，区分吸气、压缩、做功、排气冲程；②计算汽油机每秒对外做功次数：利用飞轮转速，结合“汽油机每转2圈完成一个工作循环，对外做功1次”的规律计算；③判断改变内能的方式及对应冲程：压缩引火仪是做功改变内能，能量转化为机械能→内能，对应汽油机的压缩冲程。
【解析】
1. 确定汽油机工作循环顺序：
图D：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；
图B：两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；
图A：两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；
图C：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程；
因此工作循环的正确顺序为DBAC。
2. 计算1s内对外做功次数：
飞轮转速为2400 r/min，换算为每秒转数：2400÷60=40 r/s；汽油机一个工作循环飞轮转2圈，对外做功1次，所以1s内对外做功次数为40÷2=20次。
3. 分析压缩引火仪的原理：
用力压活塞时，对筒内空气做功，机械能转化为空气的内能，使空气温度升高，硝化棉燃烧，该过程是通过做功的方式改变内能；此能量转化（机械能→内能）与汽油机的压缩冲程一致，对应图B。
【答案】
DBAC；20；做功；B
【知识点】
汽油机四冲程、内能的改变、热机的工作原理
【点评】
本题考查汽油机工作循环的判断、转速与做功次数的关系以及内能改变的方式，需熟练掌握各冲程的特征，属于热学基础题，难度适中。
【难度系数】
0.6
15. 将1 kg某种固态物质放入加热功率恒定的装置中，对其均匀加热至沸腾，温度随时间变化的关系如图所示，该物质在ab段加热过程中内能
增大
（增大/减小/不变），若该物质液态时的比热容为$2.4× 10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}· °\mathrm{C})$，该物质在bc段吸收的热量为$7.2×10^4$
J。答案
15. 增大 $7.2×10^4$
解析
【分析】
首先，ab段是晶体的熔化过程，晶体熔化时持续吸热，虽然温度不变，但内能会增大；计算bc段吸收的热量时，bc段是液态物质升温的过程，已知液态比热容、质量和温度变化量，根据热量公式$Q=cm\Delta t$即可计算。
【解析】
1. 判断ab段内能变化：该物质为晶体，ab段是熔化过程，熔化过程中持续吸收热量，温度不变，但内能增大，故填“增大”。
2. 计算bc段吸收的热量：bc段液态物质的质量$m=1\ \mathrm{kg}$，比热容$c=2.4×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$，温度变化量$\Delta t=80℃-50℃=30℃$，根据热量计算公式$Q=cm\Delta t$，代入数据得：$Q=2.4×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})×1\ \mathrm{kg}×30℃=7.2×10^4\ \mathrm{J}$。
【答案】
增大；$7.2×10^4$
【知识点】
晶体熔化特点、热量计算
【点评】
本题考查晶体熔化过程的内能变化和热量计算，核心是明确晶体熔化时吸热内能增大，以及热量公式的正确应用，属于基础题型。
【难度系数】
0.5
首先，ab段是晶体的熔化过程，晶体熔化时持续吸热，虽然温度不变，但内能会增大；计算bc段吸收的热量时，bc段是液态物质升温的过程，已知液态比热容、质量和温度变化量，根据热量公式$Q=cm\Delta t$即可计算。
【解析】
1. 判断ab段内能变化：该物质为晶体，ab段是熔化过程，熔化过程中持续吸收热量，温度不变，但内能增大，故填“增大”。
2. 计算bc段吸收的热量：bc段液态物质的质量$m=1\ \mathrm{kg}$，比热容$c=2.4×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$，温度变化量$\Delta t=80℃-50℃=30℃$，根据热量计算公式$Q=cm\Delta t$，代入数据得：$Q=2.4×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})×1\ \mathrm{kg}×30℃=7.2×10^4\ \mathrm{J}$。
【答案】
增大；$7.2×10^4$
【知识点】
晶体熔化特点、热量计算
【点评】
本题考查晶体熔化过程的内能变化和热量计算，核心是明确晶体熔化时吸热内能增大，以及热量公式的正确应用，属于基础题型。
【难度系数】
0.5
