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中考物理一轮复习单元复习讲练考专题42 内能及其利用 单元核心素养考试达标试卷（含解析）
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这是一份中考物理一轮复习单元复习讲练考专题42 内能及其利用 单元核心素养考试达标试卷（含解析），共16页。试卷主要包含了选择题，填空题，分析简答题，计算题，综合素养题等内容，欢迎下载使用。
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（本道大题有10小题，每小题3分，共30分）
1. （2022湖南湘潭）如图，蒸粽子时，锅盖被水蒸气顶起而发生“跳动”，下列说法正确的是（ ）
A. 水沸腾时，温度继续升高
B. 蒸锅烫手，因为它含有的温度多
C. 闻到粽香，说明加热后分子才运动
D. 水蒸气顶起锅盖过程的能量转化与内燃机做功冲程相似
【答案】D
【解析】A．水沸腾时，吸热温度保持不变，故A错误；
B．温度不能说“含有”，故B错误；
C．一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，温度越高无规则运动越剧烈，故C错误；
D．水蒸气顶起锅盖是内能转化为机械能，内燃机做功冲程也是内能转化为机械能，故D正确。故选D。
2. （2022江苏南通）如图所示，是四冲程内燃机其中一个冲程的示意图，该冲程的能量转化情况是( )
A. 化学能转化成内能
B. 机械能转化成内能
C. 机械能转化成化学能
D. 内能转化成机械能
【答案】B
【解析】由图可知，两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，该过程消耗机械能获得内能，是将机械能转化为内能．故B符合题意．
3. （2022湖南衡阳）汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（ ）
A. 热机排出的尾气没有内能B. 热机的效率能达到100%
C. 热机的大量使用会造成环境污染D. 汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能
【答案】C
【解析】A．一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，故A错误；
B．热机在工作时不可避免地要损失一部分能量（如散热、克服机械部件间的摩擦），所以热机的效率不可能达到100%，故B错误；
C．热机在使用时会排放出一些有害的气体，会造成环境污染，故C正确；
D．汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故D错误。故选C。
4. （2022湖南郴州）水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中能量转化关系与内燃机工作的哪个冲程相同（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
【答案】C
【解析】水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中是将内能转化为机械能，内燃机工作的做功冲程能量转化关系与其相同，故ABD不符合题意；故C符合题意。故选C。
5. （2022湖北宜昌）关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（ ）
A. 没有燃烧的燃料，热值等于零
B. 燃料完全燃烧时，它的热值最大
C. 燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D. 燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
【答案】C
【解析】ABC．热值是燃料自身的一种属性，大小与燃料的质量、温度、燃烧情况无关，故AB错误，C正确；
D．根据公式Q=mq可知，燃料燃烧放出的热量多少与燃料的热值、燃料的质量有关，与燃烧时的温度无关，故D错误。故选C。
6. （2022梧州）2022年6月5日，中国载人航天飞船神舟十四号发射成功。如图所示，飞船在空中加速上升时的能量转化情况是（ ）
A. 飞船的动能转化为重力势能，动能减小
B. 飞船的重力势能转化为动能，重力势能减小
C. 燃料燃烧产生的内能转化为飞船的机械能
D. 没有发生能量的转化，飞船的机械能不变
【答案】C
【解析】AB．载人飞船加速上升时，质量不变、速度增大、高度增大，所以动能和重力势能均增大，故AB错误；
CD．载人飞船加速上升时，因为动能和重力势能均增大，所以机械能增大，是由燃料燃烧产生的内能转化而来的，故C正确，D错误。
7．小李家使用的燃气热水器，将30kg的水从20℃加热到45℃，消耗了0.15m3的天然气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg℃），天然气的热值为4×107J/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（ ）
A．水吸收的热量与水的末温成正比 B．水吸收的热量是3.15×105J
C．热水器的能量转化效率是52.5% D．热水器的能量转化效率与环境温度无关
【答案】C
【解析】A．由Q吸=cm（t﹣t0）知，水吸收的热量与水的质量和升高的温度成正比，故A错误；
B．将30kg的水从20℃加热到45℃，水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×30kg×（45℃﹣20℃）=3.15×106J，故B错误；
C．天然气完全燃烧放出热量：Q放=V天然气q=0.15m3×4×107J/m3=6×106J，
热水器的能量转化效率：η= Q吸 / Q放×100%=52.5%，故C正确；
D．热水器的能量转化效率与环境温度有关，因为环境温度越低，加热的时间越长，其散失的热量越多，则热水器的能量转化效率越低，故D错误。
8．如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是（ ）
A B C D
【答案】C．
【解析】解决此题要知道内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，判断冲程名称可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功．”进行分析．
A．进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意；
B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意；
C．两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，符合题意；
D．排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意．
9.能量的转化是自然界普遍的现象．下列关于能量转化的观点错误的是（ ）
水果电池 光合作用 钻木取火 电磁感应
A. 水果电池是电能转化为化学能 B. 光合作用是光能转化为化学能
C. 钻木取火是机械能转化为内能 D. 电磁感应现象是电能转化为机械能
【答案】AD
【解析】A. 水果电池是化学能转化为电能
B. 光合作用是光能转化为化学能
C. 钻木取火是机械能转化为内能
D. 电磁感应现象是机械能转化为电能
10.四冲程柴油机工作过程中，以下说法错误的是（ ）
A.压缩冲程和做功冲程发生了能量的转化 B.做功冲程使汽车获得动力
C.排气冲程排出了汽车的尾气 D.吸气冲程吸入气缸的是柴油
【答案】D
【解析】（1）压缩冲程：活塞的机械能转化为燃料混合物的内能；
做功冲程：燃料燃烧，化学能转化为内能，产生高温高压气体，推动活塞做功，内能在转化为机械能。
（2）做功冲程使汽车获得动力。
（3）排气冲程排出汽车的尾气。
（4）吸气冲程吸入气缸的只有空气。
二、填空题（每空1分，共26分）
1. （2022湖南张家界）如图是汽油机工作过程中的 ___________冲程。一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min，则该汽油机每秒内对外做功 ___________次。
【答案】 做功 30
【解析】图中进气门和排气门关闭，活塞向下运动，火花塞产生电火花，故此冲程为汽油机的做功冲程。
汽油机的一个工作循环中，经历四个冲程，飞轮转动两周，对外做功一次，因为该汽油机飞轮的转速是3600r/min=60r/s，所以飞轮每秒转动60周，则汽油机每秒钟对外做功30次。
2. （2022江苏泰州）勤劳的小华发现家里电水壶中水烧开了，就将水灌入保温瓶，水未能灌满保温瓶，她塞好瓶塞没走多远，就听到“嘭”一声，转身看到：瓶塞被喷在空中，瓶口还冒着“白气”瓶塞被喷出过程中的能量转化与汽油机的______冲程中的能量转化相同；“白气”是_______（填物态变化名称）形成的，此过程需_______热量。
【答案】 做功 液化 放出
【解析】瓶塞被喷在空中，水保温瓶中的水蒸气对瓶塞做功，将内能转化为机械能，能量转化与汽油机的做功冲程相同。
保温瓶中的水蒸气对瓶塞做功后，内能减小，温度降低，液化形成了小水珠，也就是“白气”，液化过程会放出热量。
3. （2022江苏无锡）如图所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞_______，水蒸气的一部分_______能转化为软木塞的______能，利用这一原理，可以制成热机。
【答案】 做功 内 机械能
【解析】用酒精灯给试管中的水加热产生大量的水蒸气，这些高温的水蒸气对塞子做功，将塞子冲出。
水蒸气膨胀对软木塞做功时，水蒸气的内能减小，温度降低，塞子由静止变为运动，其机械能增大，故是水蒸气的一部分内能转化为软木塞的机械能，热机的做功冲程原理与其一致。
4. （2022贵州黔东南州）2022年2月27日11时许，伴随着一阵山呼海啸般的巨响，长征八号遥二运载火箭搭载着22颗卫星，在我国文昌航天发射场一飞冲天，创造了我国“一箭多星”即单次发射卫星数量最多的纪录，由此开启了我国新的共享火箭“拼车模式”。火箭发动机做功把燃料燃烧的内能转化为___________能，若该燃料的热值为1.4×108J/kg，则完全燃烧500g该燃料放出的热量是___________J。
【答案】 机械 7×107J
【解析】火箭发动机做功给火箭提供动力，使火箭加速上升，机械能增加，增加机械能是由燃料的内能转化而来，故火箭发动机做功把燃料燃烧的内能转化为机械能。
完全燃烧500g该燃料放出的热量是
SKIPIF 1 < 0
5. （2022湖北荆州）为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，荆州市大部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭。小王同学用他家的煤气将体积为2L，初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是_________J；若此过程的热效率为40%，则消耗煤气_________m3。[水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气热值为4.0×107J/m3]
【答案】 6.72×105 0.042
【解析】由题意可知，水的质量为
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg
所以将初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是
SKIPIF 1 < 0
若煤气灶效率为40%，则煤气完全燃烧释放的热量为
SKIPIF 1 < 0
所以需要煤气的体积为
SKIPIF 1 < 0
6. （2022湖南张家界）常用打火机的打火方式有两种，一种是用一个粗糙的小轮摩擦“火石”打火；另一种是利用高压电装置打火。从能量转化角度看，前者是把 ___________能转化为内能；后者是把 ___________能转化为内能。
【答案】 机械 电
【解析】小轮摩擦“火石”的过程，消耗了机械能，产生了内能，将机械能转化为内能。
利用高压电装置打火时，消耗了电能，产生了内能，将电能转化为内能。
7.（2021河北）小明用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热。根据测量数据描绘温度—时间的图像如图所示，由图可知，甲物质比热容______（选填“>”“<”或“=”）乙物质比热容，用酒精灯给物体加热，物体内能增大，温度升高，这是通过______方式实现的。实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 < 热传递 不变
【解析】根据比热容公式Q=cmΔt，质量相等的甲、乙两种物质，加热相同时间，吸收的热量相同，从图中可知，甲的温度升高得较高，那么甲的比热容较小，即甲物质比热容小于乙物质比热容。
改变物体内能有做功和热传递两种方式，给物体加热时，温度升高，内能增大，这是通过热传递的方式实现的。热值是燃料本身的属性，不会随燃料质量的变化而变化，故选填不变。
8．（2021四川绵阳）周末，小明用热水为家人热盒装牛奶，他把3盒牛奶放入装有温度是90℃、质量是2kg热水的盆中，经过一段时间，3盒牛奶的温度都从10℃变成了45℃，这段时间内每盒牛奶从水中吸收了 J的热量；若盆中热水对牛奶加热的效率是50%，则此时盆中水的温度是 ℃。已知：每盒牛奶的质量0.25kg，牛奶的比热容4.0×103J/（kg•℃），水的比热容4.2×103J/（kg•℃）。
【答案】3.5×104；65。
【解析】（1）1盒牛奶的质量m牛奶＝0.25kg，
1盒牛奶吸收的热量：
Q吸＝c牛奶m牛奶Δt牛奶＝4.0×103J/（kg•℃）×0.25kg×（45℃﹣10℃）＝3.5×104J；
（2）3盒牛奶吸收的热量：
Q吸′＝3×3.5×104J＝1.05×105J，
由η＝可得水放出的热量：
Q放＝＝＝2.1×105J，
由Q放＝cmΔt得水的温度降低值：
Δt水＝＝＝25℃，
水的末温：t水＝t0水﹣Δt＝90℃﹣25℃＝65℃。
9.（2021江苏南京）小明一家驾车旅行，（1）加油时，闻到汽油味，说明分子在______；（2）图示为车发动机的一个冲程，其能量转化情况是______；（3）若车的总质量为1.5t，匀速直线行驶9km，所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油1L，则1L汽油完全燃烧放出的热量是______J，车所受牵引力是______N，车的工作效率是______%。（ρ汽油=0.8×103kg/m3；q汽油=4.5×107J/kg；g取10N/kg）
【答案】 ①永不停息地做无规则运动 ②机械能转化为内能 ③ SKIPIF 1 < 0 ④ 1.5×103N ⑤. 37.5%
【解析】（1）[1]给汽车加油时，会闻到汽油味，从物理学角度来看，属于扩散现象，这个现象表明这汽油分子在做无则规运动。
（2）[2]进气门、排气门关闭，活塞上移，是压缩冲程，机械能转化为内能。
（3）[3][4][5]1L汽油质量为
SKIPIF 1 < 0
1L汽油完全燃烧放出的热量是
SKIPIF 1 < 0
车重力
G=m1g=1500kg×10N/kg=1.5×104N
因为匀速，牵引力等于阻力为
F=f=0.1G=0.1×1.5×104N=1.5×103N
机械功为
W=Fs=1.5×103N×9000m=1.35×107J
效率为
SKIPIF 1 < 0
10．（2021内蒙古通辽）用液化气灶把1.5kg、初温为20℃的水加热到100℃，需要吸收的热量为 J。若上述过程中完全燃烧0.021kg液化气且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为 J/kg[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。
【答案】5.04×105；4×107。
【解析】（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J；
（2）由题知，Q吸＝Q放×60%＝m液化气q×60%，
液化气的热值：
q＝＝＝4×107J/kg。
三、分析简答题（共8分）
1. （4分）（2022黑龙江龙东）飞越苍弯，筑梦星河。2022年6月5日10时44分07秒，神舟十四号载人飞船成功发射。火箭点火后，向下快速喷出气体，推动火箭加速上升。请你结合实际，分析并解答下列问题：
（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，此过程包含哪些力学知识，请你说出两点。
（2）请分析发射过程中存在哪些能量转化。
【答案】（1）见解析；（2）见解析
【解析】（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，可得物体间力的作用是相互的；火箭加速上升可得力可以改变物体的运动状态；有力产生时至少出现两个物体，可得力是物体对物体的作用。
（2）燃料燃烧过程中，化学能转化为内能；火箭加速上升过程中，内能转化为机械能；与空气摩擦过程中，机械能转化为内能。
2.（4分）在乒乓球比赛中，高抛发球时，不计空气阻力，请你回答下列问题：
（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？
（2）乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由．
【答案】（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的质量不变，速度变小，动能减小，同时高度升高，重力势能变大，动能转化为重力势能；机械能为动能和势能之和，所以不计空气阻力，机械能大小不变；
（2）乒乓球运动到最高点，不处于平衡状态；因为乒乓球运动到最高点时，只受重力作用，合外力不为零．
【解析】本题考点有动能和势能的转化与守恒；平衡状态的判断．
（1）影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能．在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析．
（2）处于平衡状态的物体一定受到非平衡力的作用，对乒乓球运动到最高点时进行受力分析即可解答．
四、计算题（本题有3个小题，共18分）
1. （6分）（2022广西贵港）某学校，需要把1000kg的水从20℃加热到80℃，[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）这些水吸收的热量；
（2）若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少m3的天然气？
【答案】（1）2.52×108J；（2）6.3m3
【解析】（1）根据吸热的计算公式可得，这些水吸收的热量为
SKIPIF 1 < 0
（2）由题意可知，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量为
SKIPIF 1 < 0
根据 SKIPIF 1 < 0
可得，加热这些水所需要天热气的体积为
SKIPIF 1 < 0
2. （6分）（2022广西桂林）用天然气灶烧水时，把质量为 SKIPIF 1 < 0 、初温为 SKIPIF 1 < 0 的水，加热到 SKIPIF 1 < 0 ，此过程中天然气完全燃烧放出的热量为 SKIPIF 1 < 0 。已知水的比热容为 SKIPIF 1 < 0 。求：
（1）水吸收的热量是多少J？
（2）天然气灶烧水时的热效率是多少？
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2）20%
【解析】（1）水吸收的热量是
SKIPIF 1 < 0
（2）天然气灶烧水时的热效率是
SKIPIF 1 < 0
3.（6分） （2021黑牡鸡朝鲜族）一辆汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2 kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F = 1.2×103N，汽油的热值q = 4.6×107J/kg。
（1）汽车在这段时间做功是多少？
（2）这段时间内汽车的效率是多少？（百分号前保留一位小数）
（3）简要分析汽车效率低的原因（写出两条即可）。
【答案】（1）1.44 × 107 J；（2）26.1%；（3）见解析
【解析】（1）由题意可知
v = 72km/h = 20m/s
t = 10min = 600s
汽车运动的路程为
SKIPIF 1 < 0
汽车在这段时间做的功是
W = Fs= 1.2 × 103 N × 1.2 × 104 m = 1.44 × 107 J
（2）汽油完全燃烧放出的热量
Q = qm = 4.6 × 107 J/kg × 1.2 kg = 5.52 × 107 J
这段时间内汽车的效率
SKIPIF 1 < 0
（3）汽车效率低的原因主要有：汽油不能完全燃烧，汽缸散失很多热量，尾气带走许多热量。
2．（2019太原模拟题）可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了12m3天然气，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=4.2×107J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：
（1）水吸收的热量；
（2）燃气锅炉烧水时的效率；
（3）若换用可燃冰，应使用多少m3可燃冰．
【答案】（1）水吸收的热量为1.68×108J；
（2）燃气锅炉烧水时的效率为33.3%；
（3）若换用可燃冰，应使用0.075m3可燃冰．
【解析】（1）水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×500kg×=1.68×108J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq天然气=12m3×4.2×107J/m3=5.04×108J；
燃气锅炉烧水时的效率：
η=×100%=×100%≈33.3%；
（3）可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，
则可燃冰的热值：q可燃冰=160q天然气=160×4.2×107J/m3=6.72×109J/m3，
若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积：
V可燃冰===0.075m3．
五、综合素养题（共18分）
1. （10分）（2022江苏泰州）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中
（1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的______相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于______；
（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是______；
（3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表，在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：
①先点燃酒精，再点燃碎纸片；
②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数；
③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数；
小红认为上述操作中，操作______是错误的，小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是______。
【答案】 （1）质量 根据温度计示数确定水吸收热量的多少 （2）温度计液泡没有浸没在水中 （3）① 燃烧过程中有热量损失
【解析】（1）燃料充分燃烧放出热量的多少还与燃料的质量有关，所以要控制质量相等。
根据 SKIPIF 1 < 0 ，实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，观察末态温度，末态温度高说明吸收热量多，反之，吸收热量少。
（2）使用温度计测量液体，应将温度计液泡完全浸没在液体中。
（3）应当同时点燃酒精和碎纸片，保证燃烧时间相同。
燃烧过程中有热量损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量。
2．（8分）某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧．
（1）图示时刻，四冲程汽油机处于 冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成 个工作循环
（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；
（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？
【答案】（1）压缩；30；（2）汽车所受的阻力f是103N；（3）随废气排放的能量通过转换装置后可获得1.5×107J的电能；这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作 1.5×104s．
【解析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出答案；根据W=Q放=mq求得总功，已知燃烧效率为30%，可求得有用功；根据求得的汽车在这段时间内所做的有用功，利用W=Fs可求得汽车匀速行驶过程中的牵引力，再利用二力平衡条件可知其所受的阻力；汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，可求转化的能量，由提高到15%可求转换的电能，由W=Pt可求时间．
（1）由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程；
该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程，热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成120个冲程，则每秒它对外做功30次，完成30个工作循环，飞轮转动20周；
（2）汽油完全燃烧释放的热量：
Q放=mq汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J；
根据η=可得有用功：
W有=ηW总=30%×2.5×108J=7.5×107J；
由v=可得，汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，
通过的路程：s=vt=75km/h×1h=75km=75000m，
由W=Fs可得，汽车匀速直线行驶，F=f，
f=F===103N；
（3）汽油燃烧释放能量的40%，由公式Q′=Qη1=2.5×108J×40%=1×108J，
转换的电能：W′=Q′η2=1×108J×15%=1.5×107J；
由P=可得，这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作的时间：
t===1.5×104s．
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（本道大题有10小题，每小题3分，共30分）
1. （2022湖南湘潭）如图，蒸粽子时，锅盖被水蒸气顶起而发生“跳动”，下列说法正确的是（ ）
A. 水沸腾时，温度继续升高
B. 蒸锅烫手，因为它含有的温度多
C. 闻到粽香，说明加热后分子才运动
D. 水蒸气顶起锅盖过程的能量转化与内燃机做功冲程相似
【答案】D
【解析】A．水沸腾时，吸热温度保持不变，故A错误；
B．温度不能说“含有”，故B错误；
C．一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，温度越高无规则运动越剧烈，故C错误；
D．水蒸气顶起锅盖是内能转化为机械能，内燃机做功冲程也是内能转化为机械能，故D正确。故选D。
2. （2022江苏南通）如图所示，是四冲程内燃机其中一个冲程的示意图，该冲程的能量转化情况是( )
A. 化学能转化成内能
B. 机械能转化成内能
C. 机械能转化成化学能
D. 内能转化成机械能
【答案】B
【解析】由图可知，两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，该过程消耗机械能获得内能，是将机械能转化为内能．故B符合题意．
3. （2022湖南衡阳）汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（ ）
A. 热机排出的尾气没有内能B. 热机的效率能达到100%
C. 热机的大量使用会造成环境污染D. 汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能
【答案】C
【解析】A．一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，故A错误；
B．热机在工作时不可避免地要损失一部分能量（如散热、克服机械部件间的摩擦），所以热机的效率不可能达到100%，故B错误；
C．热机在使用时会排放出一些有害的气体，会造成环境污染，故C正确；
D．汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故D错误。故选C。
4. （2022湖南郴州）水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中能量转化关系与内燃机工作的哪个冲程相同（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
【答案】C
【解析】水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中是将内能转化为机械能，内燃机工作的做功冲程能量转化关系与其相同，故ABD不符合题意；故C符合题意。故选C。
5. （2022湖北宜昌）关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（ ）
A. 没有燃烧的燃料，热值等于零
B. 燃料完全燃烧时，它的热值最大
C. 燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D. 燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
【答案】C
【解析】ABC．热值是燃料自身的一种属性，大小与燃料的质量、温度、燃烧情况无关，故AB错误，C正确；
D．根据公式Q=mq可知，燃料燃烧放出的热量多少与燃料的热值、燃料的质量有关，与燃烧时的温度无关，故D错误。故选C。
6. （2022梧州）2022年6月5日，中国载人航天飞船神舟十四号发射成功。如图所示，飞船在空中加速上升时的能量转化情况是（ ）
A. 飞船的动能转化为重力势能，动能减小
B. 飞船的重力势能转化为动能，重力势能减小
C. 燃料燃烧产生的内能转化为飞船的机械能
D. 没有发生能量的转化，飞船的机械能不变
【答案】C
【解析】AB．载人飞船加速上升时，质量不变、速度增大、高度增大，所以动能和重力势能均增大，故AB错误；
CD．载人飞船加速上升时，因为动能和重力势能均增大，所以机械能增大，是由燃料燃烧产生的内能转化而来的，故C正确，D错误。
7．小李家使用的燃气热水器，将30kg的水从20℃加热到45℃，消耗了0.15m3的天然气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg℃），天然气的热值为4×107J/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（ ）
A．水吸收的热量与水的末温成正比 B．水吸收的热量是3.15×105J
C．热水器的能量转化效率是52.5% D．热水器的能量转化效率与环境温度无关
【答案】C
【解析】A．由Q吸=cm（t﹣t0）知，水吸收的热量与水的质量和升高的温度成正比，故A错误；
B．将30kg的水从20℃加热到45℃，水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×30kg×（45℃﹣20℃）=3.15×106J，故B错误；
C．天然气完全燃烧放出热量：Q放=V天然气q=0.15m3×4×107J/m3=6×106J，
热水器的能量转化效率：η= Q吸 / Q放×100%=52.5%，故C正确；
D．热水器的能量转化效率与环境温度有关，因为环境温度越低，加热的时间越长，其散失的热量越多，则热水器的能量转化效率越低，故D错误。
8．如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是（ ）
A B C D
【答案】C．
【解析】解决此题要知道内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，判断冲程名称可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功．”进行分析．
A．进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意；
B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意；
C．两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，符合题意；
D．排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意．
9.能量的转化是自然界普遍的现象．下列关于能量转化的观点错误的是（ ）
水果电池 光合作用 钻木取火 电磁感应
A. 水果电池是电能转化为化学能 B. 光合作用是光能转化为化学能
C. 钻木取火是机械能转化为内能 D. 电磁感应现象是电能转化为机械能
【答案】AD
【解析】A. 水果电池是化学能转化为电能
B. 光合作用是光能转化为化学能
C. 钻木取火是机械能转化为内能
D. 电磁感应现象是机械能转化为电能
10.四冲程柴油机工作过程中，以下说法错误的是（ ）
A.压缩冲程和做功冲程发生了能量的转化 B.做功冲程使汽车获得动力
C.排气冲程排出了汽车的尾气 D.吸气冲程吸入气缸的是柴油
【答案】D
【解析】（1）压缩冲程：活塞的机械能转化为燃料混合物的内能；
做功冲程：燃料燃烧，化学能转化为内能，产生高温高压气体，推动活塞做功，内能在转化为机械能。
（2）做功冲程使汽车获得动力。
（3）排气冲程排出汽车的尾气。
（4）吸气冲程吸入气缸的只有空气。
二、填空题（每空1分，共26分）
1. （2022湖南张家界）如图是汽油机工作过程中的 ___________冲程。一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min，则该汽油机每秒内对外做功 ___________次。
【答案】 做功 30
【解析】图中进气门和排气门关闭，活塞向下运动，火花塞产生电火花，故此冲程为汽油机的做功冲程。
汽油机的一个工作循环中，经历四个冲程，飞轮转动两周，对外做功一次，因为该汽油机飞轮的转速是3600r/min=60r/s，所以飞轮每秒转动60周，则汽油机每秒钟对外做功30次。
2. （2022江苏泰州）勤劳的小华发现家里电水壶中水烧开了，就将水灌入保温瓶，水未能灌满保温瓶，她塞好瓶塞没走多远，就听到“嘭”一声，转身看到：瓶塞被喷在空中，瓶口还冒着“白气”瓶塞被喷出过程中的能量转化与汽油机的______冲程中的能量转化相同；“白气”是_______（填物态变化名称）形成的，此过程需_______热量。
【答案】 做功 液化 放出
【解析】瓶塞被喷在空中，水保温瓶中的水蒸气对瓶塞做功，将内能转化为机械能，能量转化与汽油机的做功冲程相同。
保温瓶中的水蒸气对瓶塞做功后，内能减小，温度降低，液化形成了小水珠，也就是“白气”，液化过程会放出热量。
3. （2022江苏无锡）如图所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞_______，水蒸气的一部分_______能转化为软木塞的______能，利用这一原理，可以制成热机。
【答案】 做功 内 机械能
【解析】用酒精灯给试管中的水加热产生大量的水蒸气，这些高温的水蒸气对塞子做功，将塞子冲出。
水蒸气膨胀对软木塞做功时，水蒸气的内能减小，温度降低，塞子由静止变为运动，其机械能增大，故是水蒸气的一部分内能转化为软木塞的机械能，热机的做功冲程原理与其一致。
4. （2022贵州黔东南州）2022年2月27日11时许，伴随着一阵山呼海啸般的巨响，长征八号遥二运载火箭搭载着22颗卫星，在我国文昌航天发射场一飞冲天，创造了我国“一箭多星”即单次发射卫星数量最多的纪录，由此开启了我国新的共享火箭“拼车模式”。火箭发动机做功把燃料燃烧的内能转化为___________能，若该燃料的热值为1.4×108J/kg，则完全燃烧500g该燃料放出的热量是___________J。
【答案】 机械 7×107J
【解析】火箭发动机做功给火箭提供动力，使火箭加速上升，机械能增加，增加机械能是由燃料的内能转化而来，故火箭发动机做功把燃料燃烧的内能转化为机械能。
完全燃烧500g该燃料放出的热量是
SKIPIF 1 < 0
5. （2022湖北荆州）为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，荆州市大部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭。小王同学用他家的煤气将体积为2L，初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是_________J；若此过程的热效率为40%，则消耗煤气_________m3。[水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气热值为4.0×107J/m3]
【答案】 6.72×105 0.042
【解析】由题意可知，水的质量为
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg
所以将初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是
SKIPIF 1 < 0
若煤气灶效率为40%，则煤气完全燃烧释放的热量为
SKIPIF 1 < 0
所以需要煤气的体积为
SKIPIF 1 < 0
6. （2022湖南张家界）常用打火机的打火方式有两种，一种是用一个粗糙的小轮摩擦“火石”打火；另一种是利用高压电装置打火。从能量转化角度看，前者是把 ___________能转化为内能；后者是把 ___________能转化为内能。
【答案】 机械 电
【解析】小轮摩擦“火石”的过程，消耗了机械能，产生了内能，将机械能转化为内能。
利用高压电装置打火时，消耗了电能，产生了内能，将电能转化为内能。
7.（2021河北）小明用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热。根据测量数据描绘温度—时间的图像如图所示，由图可知，甲物质比热容______（选填“>”“<”或“=”）乙物质比热容，用酒精灯给物体加热，物体内能增大，温度升高，这是通过______方式实现的。实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 < 热传递 不变
【解析】根据比热容公式Q=cmΔt，质量相等的甲、乙两种物质，加热相同时间，吸收的热量相同，从图中可知，甲的温度升高得较高，那么甲的比热容较小，即甲物质比热容小于乙物质比热容。
改变物体内能有做功和热传递两种方式，给物体加热时，温度升高，内能增大，这是通过热传递的方式实现的。热值是燃料本身的属性，不会随燃料质量的变化而变化，故选填不变。
8．（2021四川绵阳）周末，小明用热水为家人热盒装牛奶，他把3盒牛奶放入装有温度是90℃、质量是2kg热水的盆中，经过一段时间，3盒牛奶的温度都从10℃变成了45℃，这段时间内每盒牛奶从水中吸收了 J的热量；若盆中热水对牛奶加热的效率是50%，则此时盆中水的温度是 ℃。已知：每盒牛奶的质量0.25kg，牛奶的比热容4.0×103J/（kg•℃），水的比热容4.2×103J/（kg•℃）。
【答案】3.5×104；65。
【解析】（1）1盒牛奶的质量m牛奶＝0.25kg，
1盒牛奶吸收的热量：
Q吸＝c牛奶m牛奶Δt牛奶＝4.0×103J/（kg•℃）×0.25kg×（45℃﹣10℃）＝3.5×104J；
（2）3盒牛奶吸收的热量：
Q吸′＝3×3.5×104J＝1.05×105J，
由η＝可得水放出的热量：
Q放＝＝＝2.1×105J，
由Q放＝cmΔt得水的温度降低值：
Δt水＝＝＝25℃，
水的末温：t水＝t0水﹣Δt＝90℃﹣25℃＝65℃。
9.（2021江苏南京）小明一家驾车旅行，（1）加油时，闻到汽油味，说明分子在______；（2）图示为车发动机的一个冲程，其能量转化情况是______；（3）若车的总质量为1.5t，匀速直线行驶9km，所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油1L，则1L汽油完全燃烧放出的热量是______J，车所受牵引力是______N，车的工作效率是______%。（ρ汽油=0.8×103kg/m3；q汽油=4.5×107J/kg；g取10N/kg）
【答案】 ①永不停息地做无规则运动 ②机械能转化为内能 ③ SKIPIF 1 < 0 ④ 1.5×103N ⑤. 37.5%
【解析】（1）[1]给汽车加油时，会闻到汽油味，从物理学角度来看，属于扩散现象，这个现象表明这汽油分子在做无则规运动。
（2）[2]进气门、排气门关闭，活塞上移，是压缩冲程，机械能转化为内能。
（3）[3][4][5]1L汽油质量为
SKIPIF 1 < 0
1L汽油完全燃烧放出的热量是
SKIPIF 1 < 0
车重力
G=m1g=1500kg×10N/kg=1.5×104N
因为匀速，牵引力等于阻力为
F=f=0.1G=0.1×1.5×104N=1.5×103N
机械功为
W=Fs=1.5×103N×9000m=1.35×107J
效率为
SKIPIF 1 < 0
10．（2021内蒙古通辽）用液化气灶把1.5kg、初温为20℃的水加热到100℃，需要吸收的热量为 J。若上述过程中完全燃烧0.021kg液化气且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为 J/kg[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。
【答案】5.04×105；4×107。
【解析】（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J；
（2）由题知，Q吸＝Q放×60%＝m液化气q×60%，
液化气的热值：
q＝＝＝4×107J/kg。
三、分析简答题（共8分）
1. （4分）（2022黑龙江龙东）飞越苍弯，筑梦星河。2022年6月5日10时44分07秒，神舟十四号载人飞船成功发射。火箭点火后，向下快速喷出气体，推动火箭加速上升。请你结合实际，分析并解答下列问题：
（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，此过程包含哪些力学知识，请你说出两点。
（2）请分析发射过程中存在哪些能量转化。
【答案】（1）见解析；（2）见解析
【解析】（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，可得物体间力的作用是相互的；火箭加速上升可得力可以改变物体的运动状态；有力产生时至少出现两个物体，可得力是物体对物体的作用。
（2）燃料燃烧过程中，化学能转化为内能；火箭加速上升过程中，内能转化为机械能；与空气摩擦过程中，机械能转化为内能。
2.（4分）在乒乓球比赛中，高抛发球时，不计空气阻力，请你回答下列问题：
（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？
（2）乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由．
【答案】（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的质量不变，速度变小，动能减小，同时高度升高，重力势能变大，动能转化为重力势能；机械能为动能和势能之和，所以不计空气阻力，机械能大小不变；
（2）乒乓球运动到最高点，不处于平衡状态；因为乒乓球运动到最高点时，只受重力作用，合外力不为零．
【解析】本题考点有动能和势能的转化与守恒；平衡状态的判断．
（1）影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能．在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析．
（2）处于平衡状态的物体一定受到非平衡力的作用，对乒乓球运动到最高点时进行受力分析即可解答．
四、计算题（本题有3个小题，共18分）
1. （6分）（2022广西贵港）某学校，需要把1000kg的水从20℃加热到80℃，[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）这些水吸收的热量；
（2）若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少m3的天然气？
【答案】（1）2.52×108J；（2）6.3m3
【解析】（1）根据吸热的计算公式可得，这些水吸收的热量为
SKIPIF 1 < 0
（2）由题意可知，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量为
SKIPIF 1 < 0
根据 SKIPIF 1 < 0
可得，加热这些水所需要天热气的体积为
SKIPIF 1 < 0
2. （6分）（2022广西桂林）用天然气灶烧水时，把质量为 SKIPIF 1 < 0 、初温为 SKIPIF 1 < 0 的水，加热到 SKIPIF 1 < 0 ，此过程中天然气完全燃烧放出的热量为 SKIPIF 1 < 0 。已知水的比热容为 SKIPIF 1 < 0 。求：
（1）水吸收的热量是多少J？
（2）天然气灶烧水时的热效率是多少？
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2）20%
【解析】（1）水吸收的热量是
SKIPIF 1 < 0
（2）天然气灶烧水时的热效率是
SKIPIF 1 < 0
3.（6分） （2021黑牡鸡朝鲜族）一辆汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2 kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F = 1.2×103N，汽油的热值q = 4.6×107J/kg。
（1）汽车在这段时间做功是多少？
（2）这段时间内汽车的效率是多少？（百分号前保留一位小数）
（3）简要分析汽车效率低的原因（写出两条即可）。
【答案】（1）1.44 × 107 J；（2）26.1%；（3）见解析
【解析】（1）由题意可知
v = 72km/h = 20m/s
t = 10min = 600s
汽车运动的路程为
SKIPIF 1 < 0
汽车在这段时间做的功是
W = Fs= 1.2 × 103 N × 1.2 × 104 m = 1.44 × 107 J
（2）汽油完全燃烧放出的热量
Q = qm = 4.6 × 107 J/kg × 1.2 kg = 5.52 × 107 J
这段时间内汽车的效率
SKIPIF 1 < 0
（3）汽车效率低的原因主要有：汽油不能完全燃烧，汽缸散失很多热量，尾气带走许多热量。
2．（2019太原模拟题）可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了12m3天然气，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=4.2×107J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：
（1）水吸收的热量；
（2）燃气锅炉烧水时的效率；
（3）若换用可燃冰，应使用多少m3可燃冰．
【答案】（1）水吸收的热量为1.68×108J；
（2）燃气锅炉烧水时的效率为33.3%；
（3）若换用可燃冰，应使用0.075m3可燃冰．
【解析】（1）水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×500kg×=1.68×108J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq天然气=12m3×4.2×107J/m3=5.04×108J；
燃气锅炉烧水时的效率：
η=×100%=×100%≈33.3%；
（3）可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，
则可燃冰的热值：q可燃冰=160q天然气=160×4.2×107J/m3=6.72×109J/m3，
若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积：
V可燃冰===0.075m3．
五、综合素养题（共18分）
1. （10分）（2022江苏泰州）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中
（1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的______相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于______；
（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是______；
（3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表，在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：
①先点燃酒精，再点燃碎纸片；
②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数；
③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数；
小红认为上述操作中，操作______是错误的，小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是______。
【答案】 （1）质量 根据温度计示数确定水吸收热量的多少 （2）温度计液泡没有浸没在水中 （3）① 燃烧过程中有热量损失
【解析】（1）燃料充分燃烧放出热量的多少还与燃料的质量有关，所以要控制质量相等。
根据 SKIPIF 1 < 0 ，实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，观察末态温度，末态温度高说明吸收热量多，反之，吸收热量少。
（2）使用温度计测量液体，应将温度计液泡完全浸没在液体中。
（3）应当同时点燃酒精和碎纸片，保证燃烧时间相同。
燃烧过程中有热量损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量。
2．（8分）某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧．
（1）图示时刻，四冲程汽油机处于 冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成 个工作循环
（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；
（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？
【答案】（1）压缩；30；（2）汽车所受的阻力f是103N；（3）随废气排放的能量通过转换装置后可获得1.5×107J的电能；这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作 1.5×104s．
【解析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出答案；根据W=Q放=mq求得总功，已知燃烧效率为30%，可求得有用功；根据求得的汽车在这段时间内所做的有用功，利用W=Fs可求得汽车匀速行驶过程中的牵引力，再利用二力平衡条件可知其所受的阻力；汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，可求转化的能量，由提高到15%可求转换的电能，由W=Pt可求时间．
（1）由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程；
该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程，热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成120个冲程，则每秒它对外做功30次，完成30个工作循环，飞轮转动20周；
（2）汽油完全燃烧释放的热量：
Q放=mq汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J；
根据η=可得有用功：
W有=ηW总=30%×2.5×108J=7.5×107J；
由v=可得，汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，
通过的路程：s=vt=75km/h×1h=75km=75000m，
由W=Fs可得，汽车匀速直线行驶，F=f，
f=F===103N；
（3）汽油燃烧释放能量的40%，由公式Q′=Qη1=2.5×108J×40%=1×108J，
转换的电能：W′=Q′η2=1×108J×15%=1.5×107J；
由P=可得，这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作的时间：
t===1.5×104s．
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