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三、实验题
18. 如图12所示，小明同学利用甲、乙、丙三套装置，完成下面热学实验。
（1）为了比较水和煤油的吸热本领的大小，小明同学应选择
① 实验应控制水和煤油的质量、初温均相同，分别用两个相同的加热器对其加热，通过
② 经过实验得出了水和煤油的温度随时间的变化如图13 a、b所示，根据图13可判断出
（2）为比较不同燃料的热值，小明同学选择了乙、丙两套装置，他分别在加热器中放入相同质量的不同燃料，同时点燃后对质量和初温均相同的煤油加热，直至燃料完全燃烧。实验通过
18. 如图12所示，小明同学利用甲、乙、丙三套装置，完成下面热学实验。
（1）为了比较水和煤油的吸热本领的大小，小明同学应选择
甲、丙
（选填“甲、乙”“乙、丙”或“甲、丙”）两套装置。① 实验应控制水和煤油的质量、初温均相同，分别用两个相同的加热器对其加热，通过
加热时间
（选填“加热时间”或“温度计上升的示数”）来比较水和煤油吸收热量的多少；② 经过实验得出了水和煤油的温度随时间的变化如图13 a、b所示，根据图13可判断出
水
（选填“水”或“煤油”）的吸热能力强，若不计整个实验过程中的热量损失，根据图13信息可以得到煤油的比热容是$2.1×10^3$
$\mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$。（2）为比较不同燃料的热值，小明同学选择了乙、丙两套装置，他分别在加热器中放入相同质量的不同燃料，同时点燃后对质量和初温均相同的煤油加热，直至燃料完全燃烧。实验通过
温度计上升的示数
（选填“加热时间”或“温度计上升的示数”）来比较不同燃料完全燃烧放出热量的多少。答案
18.（1）甲、丙 ① 加热时间 ② 水 $2.1×10^3$ （2）温度计上升的示数
解析
【分析】
本题围绕热学中比热容和热值的实验探究展开，需运用控制变量法分析实验设计。（1）比较水和煤油的吸热本领时，需保证热源相同（相同时间提供热量相同），因此选甲、丙两套装置；① 相同加热器的加热时间反映吸热多少；② 相同质量吸热相同时，温度变化小的吸热能力强，结合热量公式计算煤油比热容。（2）比较燃料热值时，通过煤油升温判断燃料放热多少，即温度计上升的示数。
【解析】
（1）比较水和煤油的吸热本领，需控制热源相同以保证相同时间内吸收热量相同，故选择甲、丙两套装置；① 相同加热器在相同时间内放出热量相同，因此水和煤油吸收热量的多少可通过加热时间来比较，加热时间越长，吸收热量越多；② 相同质量的水和煤油吸收相同热量时，水的温度升高更慢，说明水的吸热能力更强；不计热量损失时，水吸收的热量等于煤油吸收的热量，根据$Q=cm\Delta t$，即$c_{水}m\Delta t_{水}=c_{煤油}m\Delta t_{煤油}$，约去$m$，代入$c_{水}=4.2×10^3\mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$，结合图像中温度变化的比例（相同时间内煤油温度变化是水的2倍），可得$c_{煤油}=\frac{\Delta t_{水}}{\Delta t_{煤油}}×c_{水}=\frac{1}{2}×4.2×10^3\mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})=2.1×10^3\mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$；
（2）比较不同燃料的热值时，控制燃料质量相同，完全燃烧后放出的热量被相同质量、初温的煤油吸收，因此通过温度计上升的示数来比较燃料完全燃烧放出热量的多少，示数越大说明燃料放热越多，热值越大。
【答案】
18.（1）甲、丙 ① 加热时间 ② 水 $2.1×10^3$ （2）温度计上升的示数
【知识点】
比热容、热值、热学实验探究
【点评】
本题是热学实验的综合题，重点考查控制变量法在实验中的应用，区分比热容实验和热值实验中热量比较的不同方法，需学生理解实验原理，属于初中热学的重点考查内容。
【难度系数】
0.5
本题围绕热学中比热容和热值的实验探究展开，需运用控制变量法分析实验设计。（1）比较水和煤油的吸热本领时，需保证热源相同（相同时间提供热量相同），因此选甲、丙两套装置；① 相同加热器的加热时间反映吸热多少；② 相同质量吸热相同时，温度变化小的吸热能力强，结合热量公式计算煤油比热容。（2）比较燃料热值时，通过煤油升温判断燃料放热多少，即温度计上升的示数。
【解析】
（1）比较水和煤油的吸热本领，需控制热源相同以保证相同时间内吸收热量相同，故选择甲、丙两套装置；① 相同加热器在相同时间内放出热量相同，因此水和煤油吸收热量的多少可通过加热时间来比较，加热时间越长，吸收热量越多；② 相同质量的水和煤油吸收相同热量时，水的温度升高更慢，说明水的吸热能力更强；不计热量损失时，水吸收的热量等于煤油吸收的热量，根据$Q=cm\Delta t$，即$c_{水}m\Delta t_{水}=c_{煤油}m\Delta t_{煤油}$，约去$m$，代入$c_{水}=4.2×10^3\mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$，结合图像中温度变化的比例（相同时间内煤油温度变化是水的2倍），可得$c_{煤油}=\frac{\Delta t_{水}}{\Delta t_{煤油}}×c_{水}=\frac{1}{2}×4.2×10^3\mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})=2.1×10^3\mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$；
（2）比较不同燃料的热值时，控制燃料质量相同，完全燃烧后放出的热量被相同质量、初温的煤油吸收，因此通过温度计上升的示数来比较燃料完全燃烧放出热量的多少，示数越大说明燃料放热越多，热值越大。
【答案】
18.（1）甲、丙 ① 加热时间 ② 水 $2.1×10^3$ （2）温度计上升的示数
【知识点】
比热容、热值、热学实验探究
【点评】
本题是热学实验的综合题，重点考查控制变量法在实验中的应用，区分比热容实验和热值实验中热量比较的不同方法，需学生理解实验原理，属于初中热学的重点考查内容。
【难度系数】
0.5
19. 为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明同学设计了如图14所示的探究实验：将A、B、C三个小球先后从同一装置高分别为$ h_A、h_B、h_C $的位置滚下（$ m_A=m_B＜m_C，h_A=h_C＞h_B $），推动小木块运动一段距离后停止。请你根据生活经验和所学的物理探究方法，回答：
（1）在图(a)和图(c)实验中，A球、C球刚滚到水平面时的速度
（2）实验中通过观察小球推动小木块运动的距离从而间接判断小球的动能大小，这种研究方法是
（3）用来研究超载的安全隐患时，我们应选择
（4）实验中，小球碰到木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑动一段距离后停下，设碰到前一瞬间小球的动能为$ E_0 $，木块克服摩擦力所做的功为$ W $，则$ E_0 $
（1）在图(a)和图(c)实验中，A球、C球刚滚到水平面时的速度
相等
（选填“相等”或“不相等”）。（2）实验中通过观察小球推动小木块运动的距离从而间接判断小球的动能大小，这种研究方法是
转换法
。木块移动的距离越大，表示安全隐患越大
（选填“越大”“不变”或“越小”）。（3）用来研究超载的安全隐患时，我们应选择
(a)、(c)
两个图所示实验进行比较。（4）实验中，小球碰到木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑动一段距离后停下，设碰到前一瞬间小球的动能为$ E_0 $，木块克服摩擦力所做的功为$ W $，则$ E_0 $
＞
（选填“＞”“＜”或“＝”）$ W $。答案
19.（1）相等 （2）转换法 越大 （3）(a)、(c) （4）＞
解析
【分析】
要解决本题，需结合动能影响因素的实验原理分析：①小球滚到水平面的速度由释放高度决定，同一高度释放则速度相同；②动能大小通过木块移动距离体现，采用转换法；③研究超载需控制速度相同、改变质量，对应实验图；④小球撞击木块后自身仍有动能，故木块克服摩擦力的功小于小球初始动能。
（1）判断A、C的速度，看释放高度，h_A=h_C，所以速度相等；
（2）判断研究方法和安全隐患，转换法，距离越大隐患越大；
（3）研究超载，控制速度同，质量不同，选a、c；
（4）小球动能有剩余，所以E0＞W。
【解析】
（1）小球从斜面滚下时，到达水平面的速度由释放高度决定，同一装置中，高度相同则到达水平面的速度相等。已知h_A=h_C，因此A球、C球刚滚到水平面时的速度相等；
（2）动能的大小无法直接观察，实验中通过小球推动小木块运动的距离来间接判断小球的动能大小，这种研究方法是转换法；木块移动的距离越大，说明小球的动能越大，对应的汽车安全隐患越大；
（3）超载是指汽车速度一定时，质量越大动能越大，因此需控制小球到达水平面的速度相同（即释放高度相同），改变小球质量。图(a)和(c)中，h_A=h_C（速度相同），m_A＜m_C（质量不同），符合研究超载的条件，故选择(a)、(c)两个图；
（4）小球碰到木块后，一部分动能转移给木块，另一部分动能仍由小球自身保留，因此木块克服摩擦力所做的功W是小球动能的一部分，故E0＞W。
【答案】
（1）相等 （2）转换法；越大 （3）(a)、(c) （4）＞
【知识点】
动能的影响因素；转换法；功的概念
【点评】
本题为动能影响因素的探究实验题，重点考查控制变量法、转换法的应用，以及对超载安全隐患的理解，需明确实验设计的逻辑，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需结合动能影响因素的实验原理分析：①小球滚到水平面的速度由释放高度决定，同一高度释放则速度相同；②动能大小通过木块移动距离体现，采用转换法；③研究超载需控制速度相同、改变质量，对应实验图；④小球撞击木块后自身仍有动能，故木块克服摩擦力的功小于小球初始动能。
（1）判断A、C的速度，看释放高度，h_A=h_C，所以速度相等；
（2）判断研究方法和安全隐患，转换法，距离越大隐患越大；
（3）研究超载，控制速度同，质量不同，选a、c；
（4）小球动能有剩余，所以E0＞W。
【解析】
（1）小球从斜面滚下时，到达水平面的速度由释放高度决定，同一装置中，高度相同则到达水平面的速度相等。已知h_A=h_C，因此A球、C球刚滚到水平面时的速度相等；
（2）动能的大小无法直接观察，实验中通过小球推动小木块运动的距离来间接判断小球的动能大小，这种研究方法是转换法；木块移动的距离越大，说明小球的动能越大，对应的汽车安全隐患越大；
（3）超载是指汽车速度一定时，质量越大动能越大，因此需控制小球到达水平面的速度相同（即释放高度相同），改变小球质量。图(a)和(c)中，h_A=h_C（速度相同），m_A＜m_C（质量不同），符合研究超载的条件，故选择(a)、(c)两个图；
（4）小球碰到木块后，一部分动能转移给木块，另一部分动能仍由小球自身保留，因此木块克服摩擦力所做的功W是小球动能的一部分，故E0＞W。
【答案】
（1）相等 （2）转换法；越大 （3）(a)、(c) （4）＞
【知识点】
动能的影响因素；转换法；功的概念
【点评】
本题为动能影响因素的探究实验题，重点考查控制变量法、转换法的应用，以及对超载安全隐患的理解，需明确实验设计的逻辑，难度适中。
【难度系数】
0.5
