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8. 如图所示,小月家太阳能热水器水箱最多可盛200kg的水.某天早晨,小月用温度计测得自来水的温度为$20°C$,然后给热水器加满水,晚上热水器显示的水温是$50°C$.则:$[c_{水}=4.2× 10^{3}J/(kg· °C),q_{煤气}=4.2× 10^{7}J/kg]$
(1)这段时间水箱中的水吸收的热量是多少?
(2)如果水吸收的热量由燃烧煤气来提供,炉子的效率是40%,需要燃烧煤气的质量是多少?
(1)这段时间水箱中的水吸收的热量是多少?
(2)如果水吸收的热量由燃烧煤气来提供,炉子的效率是40%,需要燃烧煤气的质量是多少?
答案
8.解:(1)这段时间水箱中的水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水} m(t-t_{0})=4.2× 10^{3}J/(kg · ℃)×200kg×(50℃-20℃)=2.52×10^{7}J$.
(2)由$\eta =\frac {Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$,可得
煤气完全燃烧释放的热量
$Q_{放}=\frac {Q_{吸}}{\eta }=\frac {2.52×10^{7}J}{40\% }=6.3×10^{7}J$,
根据$Q_{放}=mq$可知,需要燃烧煤气的质量
$m'=\frac {Q_{放}}{q_{煤气}}=\frac {6.3×10^{7}J}{4.2×10^{7}J/kg}=1.5kg$.
(2)由$\eta =\frac {Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$,可得
煤气完全燃烧释放的热量
$Q_{放}=\frac {Q_{吸}}{\eta }=\frac {2.52×10^{7}J}{40\% }=6.3×10^{7}J$,
根据$Q_{放}=mq$可知,需要燃烧煤气的质量
$m'=\frac {Q_{放}}{q_{煤气}}=\frac {6.3×10^{7}J}{4.2×10^{7}J/kg}=1.5kg$.
解析
【分析】
本题考查热量计算及热效率的应用，解题思路如下：
1. 第(1)问求水吸收的热量，需利用吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})$，代入水的比热容、质量、初温和末温的差值计算。
2. 第(2)问，先根据效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$求出煤气完全燃烧需放出的总热量$Q_{放}$，再利用热值公式$Q_{放}=mq$变形，计算需要燃烧煤气的质量。
【解析】
解：(1) 水箱中水吸收的热量根据吸热公式计算：
$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg·℃)×200kg×(50℃-20℃)=2.52×10^{7}J$。
(2) 由效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$，可得煤气完全燃烧释放的热量：
$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{2.52×10^{7}J}{40\%}=6.3×10^{7}J$。
再根据热值公式$Q_{放}=m'q_{煤气}$，变形得需要燃烧煤气的质量：
$m'=\frac{Q_{放}}{q_{煤气}}=\frac{6.3×10^{7}J}{4.2×10^{7}J/kg}=1.5kg$。
【答案】
(1) $2.52×10^{7}J$；(2) $1.5kg$
【知识点】
热量计算、热效率、热值计算
【点评】
本题是热学基础计算题，结合吸热公式、效率公式与热值公式进行应用，考查学生对基础公式的掌握和运用能力，属于常规题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题考查热量计算及热效率的应用，解题思路如下：
1. 第(1)问求水吸收的热量，需利用吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})$，代入水的比热容、质量、初温和末温的差值计算。
2. 第(2)问，先根据效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$求出煤气完全燃烧需放出的总热量$Q_{放}$，再利用热值公式$Q_{放}=mq$变形，计算需要燃烧煤气的质量。
【解析】
解：(1) 水箱中水吸收的热量根据吸热公式计算：
$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg·℃)×200kg×(50℃-20℃)=2.52×10^{7}J$。
(2) 由效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$，可得煤气完全燃烧释放的热量：
$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{2.52×10^{7}J}{40\%}=6.3×10^{7}J$。
再根据热值公式$Q_{放}=m'q_{煤气}$，变形得需要燃烧煤气的质量：
$m'=\frac{Q_{放}}{q_{煤气}}=\frac{6.3×10^{7}J}{4.2×10^{7}J/kg}=1.5kg$。
【答案】
(1) $2.52×10^{7}J$；(2) $1.5kg$
【知识点】
热量计算、热效率、热值计算
【点评】
本题是热学基础计算题，结合吸热公式、效率公式与热值公式进行应用，考查学生对基础公式的掌握和运用能力，属于常规题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
9.(2024·烟台)在探究“物质的吸热能力与哪些因素有关”的实验中,用质量是0.3kg的水和表中等质量的另一种物质进行对比,作出的图像如图所示.实验过程中,水和另一种物质在相同时间内吸收的热量相等,分析图像可以得出图线
b
(填“a”或“b”)对应的物质为水,另一种物质为煤油
,这种物质在0~5min内吸收的热量为$2.52×10^{4}$
J.答案
9. b 煤油 $2.52×10^{4}$
解析
【分析】
要判断对应水的图线，需利用比热容公式Q=cmΔt：实验中控制质量相同、相同时间内吸收热量相等，根据公式可知，比热容越大，温度变化越小。水的比热容大于另一种物质，升温更慢，因此对应图线b；另一种物质为常见的煤油；计算吸收热量时，利用水的已知参数，相同时间内两物质吸热相等，故另一种物质吸收的热量等于水在相同时间吸收的热量。
【解析】
1. 判断图线：根据Q=cmΔt，当质量m、吸收热量Q相同时，比热容c越大，温度变化Δt越小。水的比热容比煤油大，升温更慢，因此图线b对应水；
2. 确定另一种物质：与水对比探究吸热能力的常见物质为煤油；
3. 计算吸收热量：水的比热容c水=4.2×10³J/(kg·℃)，质量m=0.3kg，由图像可知0~5min水升高的温度Δt=20℃，则水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×10³J/(kg·℃)×0.3kg×20℃=2.52×10⁴J，因相同时间内两物质吸热相等，故另一种物质吸收的热量也为2.52×10⁴J。
【答案】
b 煤油 $2.52×10^{4}$
【知识点】
比热容 热量计算 探究物质吸热能力
【点评】
本题结合图像考查比热容的应用，核心是理解“相同质量、吸热相同时，比热容与温度变化的关系”，需熟练运用热量公式，是比热容实验的典型题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
要判断对应水的图线，需利用比热容公式Q=cmΔt：实验中控制质量相同、相同时间内吸收热量相等，根据公式可知，比热容越大，温度变化越小。水的比热容大于另一种物质，升温更慢，因此对应图线b；另一种物质为常见的煤油；计算吸收热量时，利用水的已知参数，相同时间内两物质吸热相等，故另一种物质吸收的热量等于水在相同时间吸收的热量。
【解析】
1. 判断图线：根据Q=cmΔt，当质量m、吸收热量Q相同时，比热容c越大，温度变化Δt越小。水的比热容比煤油大，升温更慢，因此图线b对应水；
2. 确定另一种物质：与水对比探究吸热能力的常见物质为煤油；
3. 计算吸收热量：水的比热容c水=4.2×10³J/(kg·℃)，质量m=0.3kg，由图像可知0~5min水升高的温度Δt=20℃，则水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×10³J/(kg·℃)×0.3kg×20℃=2.52×10⁴J，因相同时间内两物质吸热相等，故另一种物质吸收的热量也为2.52×10⁴J。
【答案】
b 煤油 $2.52×10^{4}$
【知识点】
比热容 热量计算 探究物质吸热能力
【点评】
本题结合图像考查比热容的应用，核心是理解“相同质量、吸热相同时，比热容与温度变化的关系”，需熟练运用热量公式，是比热容实验的典型题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
10.如图甲为“会跳的卡片”，A为卡片外侧，B为卡片内侧，实验时应把
甲
乙
丙
近地点
卫星
远地点
B
（填“A”或“B”）面朝下紧贴桌面，压平后松手，卡片会跳起来.图乙、丙是用相同的橡皮筋、相同的卡片制成的，且剪开豁口的深度也是相同的，实验时分别将它们在桌面上压平之后松开手，乙
（填“乙”或“丙”）卡片可以弹跳得更高一些，这是因为其橡皮筋的弹性势
能较大.甲
乙
丙
近地点
卫星
远地点
答案
10. B 乙 弹性势
解析
【分析】
要解决这道题，需结合弹性势能的相关知识：物体发生弹性形变时会具有弹性势能，弹性形变越大，弹性势能越大；松手后弹性势能可转化为动能，使卡片跳起。首先，实验时需让橡皮筋发生弹性形变，因此要将内侧的B面朝下，压平时橡皮筋会被拉伸储存弹性势能；对比乙和丙，相同条件下，乙的橡皮筋弹性形变更大，弹性势能更大，松手后转化的动能更多，卡片跳得更高。
【解析】
1. 确定第一个空：将卡片B面朝下紧贴桌面压平时，橡皮筋会发生弹性形变，储存弹性势能，松手后弹性势能转化为动能，使卡片跳起，故填B。
2. 对比乙和丙：相同的橡皮筋、卡片，豁口深度相同，乙的橡皮筋在压平时弹性形变程度更大，因此弹性势能更大，松手后转化的动能更多，卡片弹跳更高，故第二个空填乙。
3. 原因是橡皮筋的弹性势能较大，故第三个空填弹性势。
【答案】
B 乙 弹性势
【知识点】
弹性势能、能量转化
【点评】
本题结合实际操作考查弹性势能的影响因素，需理解弹性形变与弹性势能的关系，属于基础应用类题目，注重知识与实际的结合。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合弹性势能的相关知识：物体发生弹性形变时会具有弹性势能，弹性形变越大，弹性势能越大；松手后弹性势能可转化为动能，使卡片跳起。首先，实验时需让橡皮筋发生弹性形变，因此要将内侧的B面朝下，压平时橡皮筋会被拉伸储存弹性势能；对比乙和丙，相同条件下，乙的橡皮筋弹性形变更大，弹性势能更大，松手后转化的动能更多，卡片跳得更高。
【解析】
1. 确定第一个空：将卡片B面朝下紧贴桌面压平时，橡皮筋会发生弹性形变，储存弹性势能，松手后弹性势能转化为动能，使卡片跳起，故填B。
2. 对比乙和丙：相同的橡皮筋、卡片，豁口深度相同，乙的橡皮筋在压平时弹性形变程度更大，因此弹性势能更大，松手后转化的动能更多，卡片弹跳更高，故第二个空填乙。
3. 原因是橡皮筋的弹性势能较大，故第三个空填弹性势。
【答案】
B 乙 弹性势
【知识点】
弹性势能、能量转化
【点评】
本题结合实际操作考查弹性势能的影响因素，需理解弹性形变与弹性势能的关系，属于基础应用类题目，注重知识与实际的结合。
【难度系数】
0.6
11.如图所示,太空中人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行,当卫星从近地点向远地点运动过程中,动能逐渐
减小
,势能逐渐增大
,机械能不变
.(均填“减小”“增大”或“不变”)答案
11. 减小 增大 不变
解析
【分析】
要解答本题，需明确动能、重力势能的影响因素，以及机械能守恒的适用条件。首先，动能由质量和速度决定，重力势能由质量和高度决定；卫星从近地点向远地点运动时，质量不变，高度增加，重力势能会发生变化，同时动能会向势能转化；又因为太空中无空气阻力，机械能总量保持不变。
【解析】
1. 动能变化：动能大小与质量和速度有关，公式为$ E_k=\frac{1}{2}mv^2 $。卫星从近地点向远地点运动时，质量不变，速度逐渐减小，因此动能逐渐减小。
2. 势能变化：重力势能大小与质量和高度有关，公式为$ E_p=mgh $。卫星从近地点向远地点运动时，质量不变，高度逐渐增大，因此重力势能（题目中填“势能”即可）逐渐增大。
3. 机械能变化：太空中卫星运行时不受空气阻力，只有地球引力做功，无能量损耗，因此机械能（动能与势能之和）保持不变。
【答案】减小 增大 不变
【知识点】动能势能转化、机械能守恒
【点评】本题考查动能与重力势能的转化规律及机械能守恒的应用，属于初中物理基础知识点，需掌握影响动能、势能的因素，明确机械能守恒的条件（无外力做功）。
【难度系数】0.8
要解答本题，需明确动能、重力势能的影响因素，以及机械能守恒的适用条件。首先，动能由质量和速度决定，重力势能由质量和高度决定；卫星从近地点向远地点运动时，质量不变，高度增加，重力势能会发生变化，同时动能会向势能转化；又因为太空中无空气阻力，机械能总量保持不变。
【解析】
1. 动能变化：动能大小与质量和速度有关，公式为$ E_k=\frac{1}{2}mv^2 $。卫星从近地点向远地点运动时，质量不变，速度逐渐减小，因此动能逐渐减小。
2. 势能变化：重力势能大小与质量和高度有关，公式为$ E_p=mgh $。卫星从近地点向远地点运动时，质量不变，高度逐渐增大，因此重力势能（题目中填“势能”即可）逐渐增大。
3. 机械能变化：太空中卫星运行时不受空气阻力，只有地球引力做功，无能量损耗，因此机械能（动能与势能之和）保持不变。
【答案】减小 增大 不变
【知识点】动能势能转化、机械能守恒
【点评】本题考查动能与重力势能的转化规律及机械能守恒的应用，属于初中物理基础知识点，需掌握影响动能、势能的因素，明确机械能守恒的条件（无外力做功）。
【难度系数】0.8
12.把一个石块竖直向上抛出,运动到最高点并下落.A、B是石块运动轨迹中的两个点,石块在这两点的动能和重力势能如表所示,则石块在B点处的运动方向可能的情况是 （
A.下降
B.上升
C.上升或下降
D.在最高点
B
）A.下降
B.上升
C.上升或下降
D.在最高点
答案
12. B
解析
【分析】要判断石块在B点的运动方向，需结合竖直上抛运动中动能与重力势能的转化规律：石块上升时，动能转化为重力势能，动能减小、重力势能增大；下落时，重力势能转化为动能，动能增大、重力势能减小。对比A、B两点的动能和重力势能：A点动能7J、重力势能6J，B点动能9J、重力势能5J，B点动能更大、重力势能更小，说明B点高度低于A点。石块从B向A运动时，动能减小、势能增大，符合上升过程的能量变化，由此可判断B点的运动方向。
【解析】竖直上抛运动分为上升和下落两个阶段：上升阶段，高度增加，动能转化为重力势能，动能减小，重力势能增大；下落阶段，高度降低，重力势能转化为动能，动能增大，重力势能减小。已知A点动能为7J、重力势能为6J，B点动能为9J、重力势能为5J，对比可知，B点的动能比A点大，重力势能比A点小，说明B点的位置比A点低。石块从B点向A点运动时，动能逐渐减小，重力势能逐渐增大，这一能量变化符合上升阶段的特征，因此石块在B点的运动方向是上升。
【答案】B
【知识点】动能与势能的转化、竖直上抛运动
【点评】本题结合竖直上抛运动考查动能和重力势能的转化，核心是根据两点的能量大小关系判断运动过程，需明确上升和下落阶段的能量变化规律，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
【解析】竖直上抛运动分为上升和下落两个阶段：上升阶段，高度增加，动能转化为重力势能，动能减小，重力势能增大；下落阶段，高度降低，重力势能转化为动能，动能增大，重力势能减小。已知A点动能为7J、重力势能为6J，B点动能为9J、重力势能为5J，对比可知，B点的动能比A点大，重力势能比A点小，说明B点的位置比A点低。石块从B点向A点运动时，动能逐渐减小，重力势能逐渐增大，这一能量变化符合上升阶段的特征，因此石块在B点的运动方向是上升。
【答案】B
【知识点】动能与势能的转化、竖直上抛运动
【点评】本题结合竖直上抛运动考查动能和重力势能的转化，核心是根据两点的能量大小关系判断运动过程，需明确上升和下落阶段的能量变化规律，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
