十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。

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1. 十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。

(1) 蒸汽机活塞上行过程与汽油机的冲程相似。

(2) 蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体重为2000牛，要提起物体，活塞上至少需要受到蒸汽的压力多少牛?

(3) 蒸汽机工作时，物体上升0.3米，消耗煤炭质量0.1克。则蒸汽机对物体做功的效率为多少? (煤炭热值： $\text{[math]}$ 焦/千克)

【考点】

功的计算公式的应用; 热量的计算; 杠杆的平衡条件; 机械效率的计算;

【答案】

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解答题普通

1. 新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动后，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车所受阻力与车速的关系如图所示，某次由内燃机提供能量进行测试，汽车以50km/h的速度在平直公路上匀速行驶了0.5h，测试结束时蓄电池的电能增加了0.8×10⁷J。计算：

(1) 测试过程中，汽车牵引力做了多少焦的功？

(2) 已知测试使用燃料的热值为4.5×10⁷J，测试过程中共消耗8kg燃料，则这些燃料完全燃烧放出的总热量是多少焦?

(3) 此次测试过程中，内燃机工作时的效率是。

解答题困难

2. 如图所示，一个质量为1kg的物体从斜面滑下，到达斜面底端A处时速度为v=4m/s，然后在水平面上运动一段距离后停在B点。已知物体具有的动能（E_k）的表达式是E_k= $\text{[math]}$ mv² ，物体在水平面上滑动时所受摩擦力为其重力的0.2倍，物体在水平面上滑行时克服摩擦力所做的功（W_f=fs）等于其动能的减小值，请计算：

(1) 物体在A点时具有的动能；

(2) 物体在水平面上滑行的距离s₁；

(3) 若物体从A运动到B的过程中减少的动能有50%用来使物体温度升高，物体从A运动到B的过程中升高的温度是多少℃？（物体的比热容为c=0.4×10³J/（kg•℃））

解答题困难

3. 能量转化和守恒定律是许多科学家经过长期探索才建立起来的，是科学史上重大发现之一。

材料一十七至十八世纪，多位科学家对能量的量度提出了不同的观点：1644年，笛卡尔用物体的质量和其速度的乘积来量度；1686年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来量度；1743年，达朗贝尔用“活力”(即物体受力作用通过一定距离)来量度。

材料二温度计不断改进给热与功研究精确化准备了必要条件。

材料三焦耳通过400多次的实验，于1849年精确地测定了热功当量关系的数值(相当于单位热量的功的数量即1卡(热化学卡)=4.1840焦耳)，这一数值与现代公认值非常接近，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。如图所示是焦耳研究热功当量关系的一个实验装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，通过做功使水的内能增大。实验中焦耳测得的数据如下：小配重重力G_小=100牛，大配重重力G_大=520牛，每升降一次配重各自移动的距离h=1米，热量计中水的质量m=500克(C_水=4.2×10³焦耳/千克)。升降次数与水温变化的关系如表：

升降次数	1	2	3	4	5	6
温度变化/℃	0.2	0.39	0.59	0.78	0.98	1.18

(1) 材料一中，科学家达朗贝尔的观点与(填“功”或“功率”) 概念相符合。

(2) 分析材料三中数据可以得到能量转化过程中能量是(填“守恒”或“不守恒”)的。

(3) 结合材料分析，以下观点正确的是。 A. 实验结论是建立在大量的实验的基础上 B. 时间越久远的理论科学价值越小 C. 测量工具的发展有助于科学理论的研究 D. 对科学的认识是一个不断修正完善的过程

解答题普通