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化学
机械
效率
充分燃烧
充分利用
35%
内
28%
C
D
核
裂变
(c)
热传递
【分析】
要解决这道题，我们可以从热机的工作原理和热机效率的定义入手思考：
1. 首先回忆热机的能量转化过程：燃料本身具有化学能，燃烧时化学能转化为内能，热机的作用是将内能进一步转化为机械能来对外做功，所以使用热机的目的是把燃料的化学能转化为机械能；
2. 再回忆热机效率的定义：热机工作时，被有效利用的能量与燃料完全燃烧释放的总能量的比值，就是热机的效率。
【解析】
1. 燃料储存着化学能，热机通过燃料燃烧将化学能转化为内能，再将内能转化为机械能来对外做功，因此第一个空填“化学”，第二个空填“机械”；
2. 根据热机效率的定义：被有效利用的能量与燃料完全燃烧后所释放的能量之比叫作热机的效率，所以第三个空填“效率”。
【答案】
化学；机械；效率
【知识点】
热机能量转化、热机效率
【点评】
本题考查热机的基本概念，属于基础识记类题目，重点考查对热机能量转化过程和热机效率定义的掌握，只要牢记相关概念即可轻松解答。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题，需从化石燃料利用率的核心本质出发思考：燃料利用率的高低，首先关联燃料自身的燃烧状态——只有燃料尽可能完全反应，才能最大程度释放其储存的化学能；其次关联释放能量的利用情况——若释放的能量未被有效利用，即使燃料燃烧充分，整体利用率也会偏低。由此可推导出两个空的对应内容。
【解析】
化石燃料利用率的高低包含两个关键维度：
1. 燃料层面：只有燃料能够充分燃烧，才能将其内部储存的化学能最大程度释放出来，避免因不完全燃烧造成燃料浪费；
2. 能量利用层面：燃料燃烧释放的能量需要被充分利用，减少能量的散失与浪费，才能真正提升整体的燃料利用率。
因此两个空依次为充分燃烧、充分利用。
【答案】
充分燃烧；充分利用
【知识点】
化石燃料利用率、燃料充分燃烧
【点评】
本题属于基础识记类题目，考查化石燃料利用率的核心影响因素，帮助学生理解能源利用效率的基本内涵，引导学生树立合理利用能源的意识。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题，首先需明确热机机械效率的定义：热机的机械效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的总能量的比值。我们可将燃料完全燃烧放出的总能量看作单位“1”（即100%），机械效率等于总能量减去所有能量损耗的比例之和，具体思考步骤如下：
1. 确定总能量为100%；
2. 计算所有能量损耗的比例总和；
3. 用总能量减去损耗总和，得到的就是有用功的能量占比，即机械效率。
【解析】
将燃料完全燃烧放出的总能量视为100%，已知汽缸散热损失占25％、废气带走的能量占30％、摩擦等机械损耗占10％。
首先计算能量损耗的总比例：
$25\% + 30\% + 10\% = 65\%$
根据机械效率的定义，该内燃机的机械效率：
$\eta = 100\% - 65\% = 35\%$
【答案】
35%
【知识点】
热机的机械效率
【点评】
本题主要考查热机机械效率的计算，核心是理解机械效率的本质为有用能量与总能量的比值，通过总能量减去各类损耗能量的比例即可快速求解，属于基础概念应用题。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先分析能量转化环节：锅炉将燃料的化学能转化为内能，蒸汽轮机是利用高温高压蒸汽的内能来推动轮机转动，因此是将内能转化为机械能。
对于火电站的总效率，由于每个设备的效率是该设备有效利用的能量占输入能量的比例，火电站的总效率是锅炉、蒸汽轮机和发电机三个环节效率的乘积，即依次相乘各环节的效率即可得到总效率。
【解析】
1. 蒸汽轮机的能量转化：蒸汽轮机工作时，高温高压的蒸汽推动轮机叶片转动，将内能转化为机械能。
2. 火电站效率计算：
火电站的总效率为各环节效率的乘积，计算公式为：
$\eta = \eta_1 × \eta_2 × \eta_3$
代入数据：$\eta = 50\% × 70\% × 80\% = 0.5 × 0.7 × 0.8 = 0.28 = 28\%$
【答案】
内；28%
【知识点】
能量的转化；热机效率计算
【点评】
本题结合火电站的实际能量转化过程，考查能量转化形式和多环节效率的计算，需要明确各设备的能量转化逻辑，理解总效率是各环节效率的乘积，属于物理能量部分的基础应用题型，贴近生产实际，帮助学生将物理概念与实际场景结合。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先要明确热机效率的定义：热机的效率是指用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比。解题时需要逐个分析选项，区分热机效率与功率、有用功多少、燃料消耗量等概念的不同：
1. 功率表示热机做功的快慢，与效率（能量利用率）是完全不同的物理量，所以A选项错误；
2. 有用功的多少不仅和效率有关，还和燃料燃烧放出的总能量有关，即使效率低，若总能量大，有用功也可能多，所以B选项错误；
3. 热机效率越高，说明用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出能量的比例越大，也就是对燃料的利用率越高，C选项符合定义；
4. 消耗燃料少，但如果有用功也很少，效率不一定高，效率是比例关系，不是单纯看燃料消耗量，所以D选项错误。
【解析】
热机效率的定义为：$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}×100\%$（其中$\eta$为热机效率，$W_{有用}$为有用功，$Q_{放}$为燃料完全燃烧放出的总能量），它反映的是热机对燃料能量的利用率。
A选项：功率是描述热机做功快慢的物理量，与热机效率（能量利用率）无关，故A错误；
B选项：热机做的有用功多，若燃料完全燃烧放出的总能量更多，根据效率公式，效率不一定高，故B错误；
C选项：热机效率越高，说明有用功占总能量的比例越大，即对燃料的利用率越高，故C正确；
D选项：热机消耗燃料少，但有用功的多少不确定，无法说明效率高低，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
热机效率的定义
【点评】
本题主要考查热机效率的概念，关键是要区分热机效率与功率、有用功、燃料消耗量等易混淆概念，明确效率是一个比例值，反映的是燃料能量的利用率，而非做功快慢、有用功多少或燃料消耗多少。
【难度系数】
0.8
【分析】
要判断理想能源需具备的特点，可结合常规能源的局限性来思考：常规能源普遍存在储量有限、部分会污染环境的问题，且要大规模应用需依托成熟技术。所以理想能源要替代常规能源，首先储量得足够丰富，才能长期使用；其次相关技术要成熟，保障大规模推广；还要清洁安全，避免环境危害。只有同时满足这三点，才能成为可大规模替代常规能源的理想能源，需逐一分析选项的必要性来确定答案。
【解析】
对各选项分析如下：
A选项：储量足够丰富是理想能源的必要条件，只有储量充足才能长期为人类提供能源，满足大规模使用的长期需求。
B选项：相关技术成熟是大规模应用的前提，若技术不成熟，仅能小范围试验，无法替代常规能源的大规模使用。
C选项：清洁安全是理想能源的核心特征之一，可规避常规能源带来的环境污染、安全隐患等问题，契合可持续发展要求。
因此，理想能源需要同时具备这三个特点，答案选D。
【答案】
D
【知识点】
理想能源的特点
【点评】
本题考查对理想能源概念的理解，解题关键是结合常规能源的缺陷，分析理想能源需满足的各项要求，引导学生将能源知识与实际应用结合，树立可持续发展的能源观念。
【难度系数】
0.8
【分析】
1. 第(1)问：回忆核电站的发电原理，核电站依靠核能发电，目前可控的核反应为核裂变，核聚变暂无法实现可控利用，因此能量来自原子核的裂变。
2. 第(2)问：识别常见安全标志，核辐射标志为图(c)，图(a)是当心爆炸标志，图(b)是当心触电标志。
3. 第(3)问：改变内能的方式有做功和热传递，喷水降温是通过热量转移改变内能，属于热传递。
4. 第(4)问：先根据功率公式计算1秒内的发电量，再结合发电效率求出火力发电站需要的总能量，最后利用热值公式计算消耗煤炭的质量，逐步代入公式求解。
【解析】
(1) 核电站是利用核能发电的，核反应堆通过可控的原子核裂变反应释放能量，将核能转化为电能，因此该能量来自原子核的裂变。
(2) 图(a)为当心爆炸标志，图(b)为当心触电标志，图(c)为核辐射标志，因此属于核辐射标志的是(c)。
(3) 消防员喷水给核反应堆外壳降温，是通过热传递的方式，将反应堆外壳的热量传递给水，从而改变其内能。
(4) 已知核电站装机功率$ P = 7965\ \mathrm{MW} = 7965×10^6\ \mathrm{W} $，火力发电效率$ \eta = 36\% $，煤炭热值$ q = 3×10^7\ \mathrm{J/kg} $，时间$ t=1\ \mathrm{s} $。
① 计算1秒内核电站输出的电能：
$ W = Pt = 7965×10^6\ \mathrm{W} × 1\ \mathrm{s} = 7965×10^6\ \mathrm{J} $
② 根据效率公式$ \eta = \frac{W}{Q_{\mathrm{总}}} $，可得1秒内火力发电站需要获得的总能量：
$ Q_{\mathrm{总}} = \frac{W}{\eta} = \frac{7965×10^6\ \mathrm{J}}{36\%} = \frac{7965×10^6}{0.36}\ \mathrm{J} $
③ 根据热值公式$ Q_{\mathrm{总}} = mq $，可得每秒消耗煤炭的质量：
$ m = \frac{Q_{\mathrm{总}}}{q} = \frac{7965×10^6}{0.36×3×10^7}\ \mathrm{kg} = 737.5\ \mathrm{kg} $
【答案】
(1) 核；裂变
(2) (c)
(3) 热传递
(4) 737.5千克
【知识点】
核能发电原理；改变内能的方式；热值与效率计算
【点评】
本题结合实际核事故情境，考查了核能、安全标志、内能改变方式及热学计算的相关知识，既注重基础知识考查，又体现物理知识的实际应用。
【难度系数】
0.6
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