1选择题
2023年冬季，山西多地出现低温雨雪冰冻天气。为保障电路安全，电力工人常需在恶劣天气下巡检。如图所示为某简化电路（文字描述：电源电压恒定，R₁与R₂串联，电压表并联在R₁两端，电流表串联在电路中）。某次巡检中，闭合开关后，电流表指针几乎不动，电压表指针有明显偏转，且示数接近电源电压。若电路中只有一处故障，则故障可能是
- A. R₁短路
- B. R₁断路
- C. R₂短路
- D. R₂断路
答案：B
解析：本题结合社会热点情境（电力巡检），考查串联电路故障分析。关键信息：电流表指针几乎不动，说明电路中电流极小或为零，存在断路。电压表有明显偏转且示数接近电源电压，说明电压表与电源两极之间是连通的。在串联电路中，若R₁断路，电压表、R₂、电流表、电源构成通路，电压表测量的是电源电压（因为R₂阻值相对于电压表内阻很小，分压可忽略），同时电路中无电流，电流表示数几乎为零，现象符合。若R₂断路，电压表无法与电源负极连通，应无示数。若R₁或R₂短路，则电路为通路，电流表应有示数，电压表示数可能为零（R₁短路）或接近电源电压（R₂短路），但电流表指针不会几乎不动。故选B。
2选择题
2023年12月，我国“神舟十七号”航天员在中国空间站进行舱外作业。航天员在太空中需要穿着特殊的航天服，航天服内有循环系统，通过水的流动为航天员调节体温。若循环系统中的水吸收了航天员身体产生的热量，温度从25℃升高到35℃，质量为2kg，则这些水吸收的热量为【c水=4.2×10³ J/(kg·℃)】（ ）
- A. 8.4×10⁴ J
- B. 8.4×10⁵ J
- C. 4.2×10⁴ J
- D. 4.2×10⁵ J
答案：A
解析：本题考查比热容公式的计算应用，结合了航天科技的社会热点情境。根据公式Q吸=cm(t-t₀)，水的比热容c=4.2×10³ J/(kg·℃)，质量m=2kg，温度变化Δt=35℃-25℃=10℃。代入计算：Q吸=4.2×10³ J/(kg·℃) × 2kg × 10℃ = 8.4×10⁴ J。易错点：①温差计算错误，将“升高到”误用为“升高了”导致Δt计算错误；②单位换算错误，如将质量单位误用为克；③比热容值记错。故选A。
3选择题
在2024年巴黎奥运会中，中国代表团取得了优异成绩。体育比赛中蕴含着丰富的物理知识。关于以下比赛场景中的能量转化分析，正确的是（ ）
- A. 跳水运动员从跳台跳下，在下落过程中，动能转化为重力势能
- B. 举重运动员将杠铃举高的过程中，运动员的化学能转化为杠铃的重力势能和动能
- C. 射击子弹射出枪膛后，子弹的机械能保持不变
- D. 足球被踢出后在草地上滚动越来越慢，是因为能量不守恒了
答案：B
解析：本题以奥运会为情境，考查能量转化与守恒定律的理解。A选项：跳水运动员下落，高度减小，速度增大，是重力势能转化为动能，故A错误。B选项：举重运动员举高杠铃，消耗体内的化学能，转化为杠铃增加的重力势能和动能（如果杠铃在上升过程中有速度），符合能量转化规律，故B正确。C选项：子弹射出后，若不计空气阻力，机械能守恒；若考虑空气阻力，机械能会减少转化为内能，故C错误。D选项：足球滚动变慢是因为受到摩擦力，部分机械能转化为内能，但总能量守恒，故D错误。易错点：混淆动能和势能的转化方向；误认为机械能守恒就是总能量守恒；忽略摩擦力等阻力做功导致的能量转化。故选B。
4选择题
2023年，我国自主研制的C919大型客机商业首航成功。飞机发动机（热机）的能量转化过程与四冲程汽油机相似。关于热机，下列说法正确的是（ ）
- A. 热机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是压缩冲程
- B. 热机的一个工作循环，活塞往复运动两次，曲轴转动两周
- C. 热机效率越高，做的有用功就越多
- D. 热机消耗的燃料越少，效率就越高
答案：B
解析：A选项错误，将内能转化为机械能的是做功冲程，压缩冲程是将机械能转化为内能。B选项正确，一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴转动两周。C选项错误，热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，效率高只表示有用功占燃料放出热量的比例大，但有用功的多少还与燃料燃烧放出的总热量有关。D选项错误，热机效率与消耗燃料的多少无关，而是由热机本身的构造、工作条件等因素决定。故选B。
5填空题
2023年9月，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将遥感三十九号卫星发射升空。火箭发射时，燃料燃烧产生的高温高压气体向后喷出，火箭获得向前的巨大推力，这说明物体间力的作用是相互的。同时，火箭外壳温度急剧升高，内能______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。卫星进入预定轨道后，太阳能电池板将太阳能转化为______能，为卫星上的设备供电。
答案：增大；电
解析：第一空：火箭外壳温度升高，分子热运动加剧，内能增大。这是温度与内能关系的直接应用，易错点在于混淆“温度升高”与“内能增加”的因果关系，需明确温度是内能变化的标志之一。第二空：太阳能电池板将光能转化为电能，是能量转化的基本形式。本题结合社会热点情境（航天发射），考查内能概念和能量转化，属于基础题。
6解答题
2023年，我国在新能源汽车领域取得突破性进展，某品牌纯电动汽车搭载的永磁同步电机，其效率高达95%。该汽车电池容量为60kW·h，充满电后在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶，受到的阻力为1200N。
（1）求汽车行驶100km消耗的电能；
（2）若这些电能由效率为30%的火力发电厂提供，需完全燃烧多少千克的无烟煤？（无烟煤的热值q=3.4×10⁷J/kg）
答案：解：
（1）汽车行驶100km所需时间：
t = s/v = 100km / 72km/h = 25/18 h
汽车匀速行驶，牵引力F等于阻力f，即F = f = 1200N。
汽车行驶100km消耗的电能（即电机做的有用功）：
W有用 = Fs = 1200N × 100×10³m = 1.2×10⁸ J。
（2）火力发电厂提供的电能等于汽车消耗的电能，即W电 = 1.2×10⁸ J。
根据火力发电厂效率η₁ = 30%，设需完全燃烧无烟煤质量为m，则：
η₁ = W电 / Q总
Q总 = W电 / η₁ = (1.2×10⁸ J) / 30% = 4×10⁸ J
由Q总 = mq得：
m = Q总 / q = (4×10⁸ J) / (3.4×10⁷ J/kg) ≈ 11.76 kg
答：（1）汽车行驶100km消耗的电能为1.2×10⁸J；（2）需完全燃烧约11.76kg的无烟煤。
解析：本题以新能源汽车为社会热点情境，考查功的计算（W=Fs）和热机效率（或能量转化效率）的计算。解题关键：①匀速直线运动时牵引力等于阻力；②明确汽车消耗的电能是电机输出的有用功；③火力发电厂的效率是输出电能与燃料完全燃烧放出总热量的比值。易错点：①单位换算，速度72km/h需换算成20m/s，但计算功时用km和N更简便，需注意s的单位是米；②混淆两个效率（电机效率95%和发电厂效率30%），本题（2）问只涉及发电厂效率，电机效率是干扰信息；③计算总热量时忘记用效率公式，直接用电能除以热值。
7解答题
为践行低碳环保理念，山西某市在部分公交线路投入了一批纯电动公交车。已知某电动公交车的电池组总容量为200kW·h，充满电后，在平直公路上以54km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力为车重的0.05倍。若公交车满载时总质量为1.6×10⁴kg，g取10N/kg。
（1）求公交车匀速行驶时的牵引力；
（2）若公交车以（1）中的牵引力匀速行驶，充满电后最多能行驶多少千米？（不计能量损失）
答案：（1）公交车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。
车重G=mg=1.6×10⁴kg×10N/kg=1.6×10⁵N
阻力f=0.05G=0.05×1.6×10⁵N=8000N
牵引力F=f=8000N
（2）电池储存的电能W=200kW·h=200×3.6×10⁶J=7.2×10⁸J
牵引力做的功W'=Fs
根据能量守恒，W'=W（不计能量损失）
即Fs=W
s=W/F=7.2×10⁸J/8000N=9×10⁴m=90km
答：（1）公交车匀速行驶时的牵引力为8000N；（2）充满电后最多能行驶90千米。
解析：本题以山西本地推广新能源公交车为社会热点情境，综合考查二力平衡、重力计算、功的计算以及能量守恒（电能转化为机械能）。
（1）关键点：明确匀速直线运动时牵引力等于阻力。易错点：忘记先计算重力，或直接将车重当作阻力。
（2）关键点：①单位换算：1kW·h=3.6×10⁶J；②理解“不计能量损失”意味着电池提供的电能全部转化为牵引力做的功，即W_电=W_机械。易错点：单位换算错误；误将速度v=54km/h=15m/s代入功的计算，而题目并未要求用速度和时间求功。本题难度中等，强调计算步骤的完整性和单位统一。
8解答题
随着新能源汽车的普及，某品牌电动汽车备受关注。已知该电动汽车电池组总电压为400V，总容量为60kW·h。某次测试中，车辆以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶了100km，此过程中驱动电机的输出功率为20kW。求：
(1) 车辆行驶100km所用的时间；
(2) 此次行驶过程中驱动电机所做的功；
(3) 若电池组剩余电量为20%，充满电需要消耗多少千瓦时的电能（不考虑能量损耗）？
答案：解：(1) 行驶时间 t = s/v = 100km / (72km/h) = (100/72) h ≈ 1.39 h。
(2) 驱动电机输出功率 P = 20kW = 20000W，时间 t ≈ 1.39h = 5000s（精确计算：100km ÷ 72km/h = 100/72 h = 125/9 h = 5000/3600 s × 3600 = 5000s，此处采用 t = 5000s 进行计算，更精确）。
电机所做的功 W = Pt = 20000W × 5000s = 1×10⁸ J = 100 MJ。
（若用小时计算：W = Pt = 20kW × (100/72)h ≈ 27.78 kW·h）
(3) 电池总容量为60kW·h，剩余电量为20%，则已消耗电量为总容量的80%。
消耗的电能 W消耗 = 60kW·h × 80% = 48kW·h。
充满电需要补充的电能等于消耗的电能，即需要消耗48kW·h的电能。
答：(1) 车辆行驶100km所用的时间约为1.39h（或5000s）；(2) 驱动电机所做的功为1×10^8J（或27.78kW·h）；(3) 充满电需要消耗48kW·h的电能。
解析：本题以新能源汽车为情境，综合考查速度公式、功的计算以及电能容量的计算。易错点：1. 单位换算不统一，计算时间时速度单位是km/h，距离单位是km，时间单位应为h；计算功时，若用P=20kW，则时间也应用小时，得到功的单位为kW·h，与电能单位一致。2. 对电池“剩余电量为20%”的理解错误，误以为需要充满60kW·h，实际上只需补充消耗掉的80%的电能。3. 计算过程需注意公式应用的准确性，如t=s/v，W=Pt。