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13.[跨学科·物理学与日常生活]“溜溜球”是学生喜爱的一种玩具。如图所示，使用时将线绕好，然后手持绳的上端自由释放。假如手不提拉，由于空气阻力，“溜溜球”上升的高度将越来越小，这一过程中
机械
能转化为内
能；为使“溜溜球”上升的高度不变，在其上升的过程中，人必须提拉绳子，提拉的过程实质上是人通过绳对“溜溜球”做功
（选填“做功”或“热传递”）的过程，从而使它的机械能得到不断补充。答案
13.机械 内 做功
解析
【分析】首先，当溜溜球上升高度逐渐减小时，其机械能会因空气阻力作用而减少，减少的机械能转化为内能；提拉绳子时，人对溜溜球施加力且在力的方向上移动了距离，属于做功改变物体的能量，以此补充机械能。
【解析】1. 溜溜球上升过程中，受空气阻力影响，机械能不断消耗，转化为内能，因此第一个空填“机械”，第二个空填“内”；2. 提拉绳子时，人对溜溜球施加了力，且溜溜球在力的方向上通过了距离，该过程是人通过绳对溜溜球做功，从而补充机械能，故第三个空填“做功”。
【答案】机械 内 做功
【知识点】机械能转化、做功改变能量
【点评】本题结合生活中的溜溜球玩具，跨学科考查物理中能量转化和做功的知识点，贴近日常，侧重基础概念的应用，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】1. 溜溜球上升过程中，受空气阻力影响，机械能不断消耗，转化为内能，因此第一个空填“机械”，第二个空填“内”；2. 提拉绳子时，人对溜溜球施加了力，且溜溜球在力的方向上通过了距离，该过程是人通过绳对溜溜球做功，从而补充机械能，故第三个空填“做功”。
【答案】机械 内 做功
【知识点】机械能转化、做功改变能量
【点评】本题结合生活中的溜溜球玩具，跨学科考查物理中能量转化和做功的知识点，贴近日常，侧重基础概念的应用，难度适中。
【难度系数】0.6
14.[中华优秀传统文化]中华艺术“烙画”相传源于秦朝，即用火烧铁杆(现代发展为电烙铁)在物体上熨出烙痕作画。电烙铁通电升温的过程是能量的
转化
过程，“画布”升温的过程是能量的转移
(前两空均选填“转化”或“转移”)过程。整个过程中，能量是
(选填“是”或“不是”)守恒的。答案
14.转化 转移 是
解析
【分析】首先明确能量转化与转移的核心区别：转化是能量的形式发生改变，转移是能量形式不变，仅在物体间或同一物体的不同部分间传递。电烙铁通电升温时，电能转化为内能，能量形式改变；“画布”升温时，内能从电烙铁转移到画布，能量形式不变。再结合能量守恒定律判断整体能量情况。
【解析】电烙铁通电升温过程中，消耗电能，转化为自身的内能，能量形式由电能变为内能，属于能量的转化过程；“画布”升温时，电烙铁的内能传递到画布，能量形式仍为内能，仅发生了位置的转移，属于能量的转移过程。根据能量守恒定律，能量不会凭空产生或消失，只会转化或转移，因此整个过程中能量是守恒的。
【答案】转化 转移 是
【知识点】能量的转化与转移、能量守恒定律
【点评】本题结合中华优秀传统文化“烙画”场景，考查能量转化与转移的概念及能量守恒定律，属于基础概念题，侧重检验学生对核心知识点的理解与应用。
【难度系数】0.8
【解析】电烙铁通电升温过程中，消耗电能，转化为自身的内能，能量形式由电能变为内能，属于能量的转化过程；“画布”升温时，电烙铁的内能传递到画布，能量形式仍为内能，仅发生了位置的转移，属于能量的转移过程。根据能量守恒定律，能量不会凭空产生或消失，只会转化或转移，因此整个过程中能量是守恒的。
【答案】转化 转移 是
【知识点】能量的转化与转移、能量守恒定律
【点评】本题结合中华优秀传统文化“烙画”场景，考查能量转化与转移的概念及能量守恒定律，属于基础概念题，侧重检验学生对核心知识点的理解与应用。
【难度系数】0.8
15.世界上还有许多欠发达地区至今用不上电，美国哈佛大学的学生设计制作了一种发电足球。球在被踢的过程中，其内部装置能够发电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点亮LED灯，该过程中的能量转化形式是（
A.动能→电能→化学能→光能
B.电能→动能→化学能→光能
C.动能→电能→光能→化学能
D.电能→动能→光能→化学能
A
）A.动能→电能→化学能→光能
B.电能→动能→化学能→光能
C.动能→电能→光能→化学能
D.电能→动能→光能→化学能
答案
15.A
解析
【分析】
要解决这道题，需按顺序梳理发电足球从被踢到点亮LED灯的完整过程，明确每个环节的能量转化形式：球被踢时具有动能，内部发电装置将动能转化为电能；电能储存到蓄电池时，转化为化学能储存；最后点亮LED灯时，化学能转化为光能。据此对应选项即可得出答案。
【解析】
全过程的能量转化分为三个阶段：
1. 球被踢的过程中，足球获得动能（机械能），内部发电装置将动能转化为电能；
2. 产生的电能储存在蓄电池中，蓄电池充电时，电能转化为化学能储存；
3. 蓄电池供电点亮LED灯，将储存的化学能转化为光能。
因此，能量转化形式为：动能→电能→化学能→光能，对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
能量的转化；蓄电池的能量转换；电能与光能的转化
【点评】
本题结合实际应用场景考察能量转化知识，需要学生理清每个环节的能量变化，联系生活中常见装置的能量转化特点，属于基础题，难度不大，能较好考察学生对能量转化的理解。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，需按顺序梳理发电足球从被踢到点亮LED灯的完整过程，明确每个环节的能量转化形式：球被踢时具有动能，内部发电装置将动能转化为电能；电能储存到蓄电池时，转化为化学能储存；最后点亮LED灯时，化学能转化为光能。据此对应选项即可得出答案。
【解析】
全过程的能量转化分为三个阶段：
1. 球被踢的过程中，足球获得动能（机械能），内部发电装置将动能转化为电能；
2. 产生的电能储存在蓄电池中，蓄电池充电时，电能转化为化学能储存；
3. 蓄电池供电点亮LED灯，将储存的化学能转化为光能。
因此，能量转化形式为：动能→电能→化学能→光能，对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
能量的转化；蓄电池的能量转换；电能与光能的转化
【点评】
本题结合实际应用场景考察能量转化知识，需要学生理清每个环节的能量变化，联系生活中常见装置的能量转化特点，属于基础题，难度不大，能较好考察学生对能量转化的理解。
【难度系数】
0.8
16.如图所示为四缸发动机工作原理:内燃机通过连杆把四个气缸的活塞连在一根曲轴上,并使各气缸的做功过程错开,在飞轮转动的每半周里,都有一个气缸在做功,其他三个气缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
(1)发动机在做功冲程里,高温、高压的燃气推动活塞向下运动,对外做功,同时将
(2)有一台四缸发动机,其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个气缸工作容积的总和,气缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积,又称单缸排量,它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
①该发动机在1 s内做功
②在每个做功冲程里,发动机做功$W=$
(3)在做功冲程里,燃气对活塞所做的功可表示为$W=pV$,式中$p$表示燃气对活塞的压强,则$p=$
(1)发动机在做功冲程里,高温、高压的燃气推动活塞向下运动,对外做功,同时将
内
能转化为机械
能。(2)有一台四缸发动机,其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个气缸工作容积的总和,气缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积,又称单缸排量,它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
①该发动机在1 s内做功
$1.2×10^5$
J,单缸排量0.5
L。②在每个做功冲程里,发动机做功$W=$
600
J。(3)在做功冲程里,燃气对活塞所做的功可表示为$W=pV$,式中$p$表示燃气对活塞的压强,则$p=$
$1.2×10^6$
Pa。($1\ \mathrm{L}=10^{-3}\ \mathrm{m}^3$)答案
16.(1)内 机械 (2)①$1.2×10^5$ 0.5 ②600 (3)$1.2×10^6$
解析
【分析】
本题围绕四缸发动机的工作原理，依次考查能量转化、功与压强的计算。解题思路：(1)明确做功冲程的能量转化本质；(2)①利用功率公式计算1s内做功，总排量除以气缸数得单缸排量；②结合转速与做功次数的关系，计算单个做功冲程的功；(3)根据公式$W=pV$变形求压强，注意单位换算。
【解析】
(1) 做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动对外做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能。
(2) ① 发动机1s内做功：由功率公式$W=Pt$，结合技术指标得$W=1.2×10^5\ \mathrm{W}×1\ \mathrm{s}=1.2×10^5\ \mathrm{J}$；总排量为2.0L，四缸发动机单缸排量$V_{\mathrm{单}}=\frac{2.0\ \mathrm{L}}{4}=0.5\ \mathrm{L}$。
② 转速为6000r/min=100r/s，飞轮每转半周有1个气缸做功，四缸发动机1s内做功次数$n=100×2×1=200$次，故每个做功冲程做功$W_0=\frac{1.2×10^5\ \mathrm{J}}{200}=600\ \mathrm{J}$。
(3) 单缸排量$V=0.5\ \mathrm{L}=0.5×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$，由$W=pV$得燃气压强$p=\frac{W}{V}=\frac{600\ \mathrm{J}}{0.5×10^{-3}\ \mathrm{m}^3}=1.2×10^6\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1)内；机械 (2)①$1.2×10^5$；0.5 ②600 (3)$1.2×10^6$
【知识点】
内能的转化、功的计算、压强的计算
【点评】
本题结合四缸发动机的实际工作场景，综合考查能量转化、功与压强的计算，需理解转速与做功次数的对应关系，注意单位换算，对学生的逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
本题围绕四缸发动机的工作原理，依次考查能量转化、功与压强的计算。解题思路：(1)明确做功冲程的能量转化本质；(2)①利用功率公式计算1s内做功，总排量除以气缸数得单缸排量；②结合转速与做功次数的关系，计算单个做功冲程的功；(3)根据公式$W=pV$变形求压强，注意单位换算。
【解析】
(1) 做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动对外做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能。
(2) ① 发动机1s内做功：由功率公式$W=Pt$，结合技术指标得$W=1.2×10^5\ \mathrm{W}×1\ \mathrm{s}=1.2×10^5\ \mathrm{J}$；总排量为2.0L，四缸发动机单缸排量$V_{\mathrm{单}}=\frac{2.0\ \mathrm{L}}{4}=0.5\ \mathrm{L}$。
② 转速为6000r/min=100r/s，飞轮每转半周有1个气缸做功，四缸发动机1s内做功次数$n=100×2×1=200$次，故每个做功冲程做功$W_0=\frac{1.2×10^5\ \mathrm{J}}{200}=600\ \mathrm{J}$。
(3) 单缸排量$V=0.5\ \mathrm{L}=0.5×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$，由$W=pV$得燃气压强$p=\frac{W}{V}=\frac{600\ \mathrm{J}}{0.5×10^{-3}\ \mathrm{m}^3}=1.2×10^6\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1)内；机械 (2)①$1.2×10^5$；0.5 ②600 (3)$1.2×10^6$
【知识点】
内能的转化、功的计算、压强的计算
【点评】
本题结合四缸发动机的实际工作场景，综合考查能量转化、功与压强的计算，需理解转速与做功次数的对应关系，注意单位换算，对学生的逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
17.某家庭用燃气热水器将质量为100 kg，温度为$20\ ℃$的自来水加热到$50\ ℃$，消耗的天然气体积为$0.4\ \mathrm{m}^3$（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)$，天然气的热值为$3.5×10^7\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3$。求：
(1)水吸收的热量。
(2)该热水器工作时的热效率。
(1)水吸收的热量。
(2)该热水器工作时的热效率。
答案
17.解:(1)温度变化量为 $50\ ℃-20\ ℃=30\ ℃$,水吸收的热量 $Q_{吸}=cm\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/( kg·℃)}×100\ \mathrm{kg}×30\ ℃=1.26×10^7\ \mathrm{J}$。
(2) 天然气完全燃烧放出的热量 $Q_{放}=V_{天然气}\ q=0.4\ \mathrm{m}^3×3.5×10^7\ \mathrm{J/m}^3=1.4×10^7\ \mathrm{J}$,该热水器工作时的热效率 $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}=\frac{1.26×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=90\%$。
(2) 天然气完全燃烧放出的热量 $Q_{放}=V_{天然气}\ q=0.4\ \mathrm{m}^3×3.5×10^7\ \mathrm{J/m}^3=1.4×10^7\ \mathrm{J}$,该热水器工作时的热效率 $\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}=\frac{1.26×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=90\%$。
解析
【分析】
本题需解决两个问题：一是计算水吸收的热量，二是计算热水器的热效率。解题思路为：第一问利用吸热公式，先求出水升高的温度，再代入比热容、质量和温度变化量计算；第二问先利用热值公式算出天然气完全燃烧放出的总热量，再根据热效率公式，用吸收的热量除以总热量得到效率，注意公式中各物理量的对应关系和单位统一。
【解析】
(1) 水升高的温度：$\Delta t = t - t_0 = 50\ ℃ - 20\ ℃ = 30\ ℃$，根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，代入数据得：
$Q_{吸}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×100\ \mathrm{kg}×30\ ℃=1.26×10^7\ \mathrm{J}$。
(2) 天然气完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=V_{天然气}q=0.4\ \mathrm{m}^3×3.5×10^7\ \mathrm{J/m}^3=1.4×10^7\ \mathrm{J}$，根据热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$，代入数据得：
$\eta=\frac{1.26×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=90\%$。
【答案】
(1) 水吸收的热量为$1.26×10^7\ \mathrm{J}$；(2) 该热水器工作时的热效率为$90\%$。
【知识点】
热量计算、热效率计算
【点评】
本题为初中热学基础应用题，考查吸热公式、热值公式及热效率公式的应用，属于常规题型，只要牢记相关公式、准确代入数据即可解答，侧重公式的灵活运用与计算准确性。
【难度系数】
0.7
本题需解决两个问题：一是计算水吸收的热量，二是计算热水器的热效率。解题思路为：第一问利用吸热公式，先求出水升高的温度，再代入比热容、质量和温度变化量计算；第二问先利用热值公式算出天然气完全燃烧放出的总热量，再根据热效率公式，用吸收的热量除以总热量得到效率，注意公式中各物理量的对应关系和单位统一。
【解析】
(1) 水升高的温度：$\Delta t = t - t_0 = 50\ ℃ - 20\ ℃ = 30\ ℃$，根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，代入数据得：
$Q_{吸}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×100\ \mathrm{kg}×30\ ℃=1.26×10^7\ \mathrm{J}$。
(2) 天然气完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=V_{天然气}q=0.4\ \mathrm{m}^3×3.5×10^7\ \mathrm{J/m}^3=1.4×10^7\ \mathrm{J}$，根据热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$，代入数据得：
$\eta=\frac{1.26×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=90\%$。
【答案】
(1) 水吸收的热量为$1.26×10^7\ \mathrm{J}$；(2) 该热水器工作时的热效率为$90\%$。
【知识点】
热量计算、热效率计算
【点评】
本题为初中热学基础应用题，考查吸热公式、热值公式及热效率公式的应用，属于常规题型，只要牢记相关公式、准确代入数据即可解答，侧重公式的灵活运用与计算准确性。
【难度系数】
0.7
