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9. (2025德阳)小阳在家使用天然气灶为家人煮面条，他将初温为$20\ °\mathrm{C}$、质量为$2\ \mathrm{kg}$的水加热至沸腾(标准大气压下)，该过程中水吸收的热量是
$[c_{\mathrm{水}}=4.2× 10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}]$
$6.72×10^5$
$\mathrm{J}$，水吸收的热量相当于完全燃烧$2.24× 10^{-2}\ \mathrm{m}^3$天然气放出的热量，则天然气的热值为$3×10^7$
$\mathrm{J/m}^3$。$[c_{\mathrm{水}}=4.2× 10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}]$
答案
9. $6.72×10^5$ $3×10^7$
解析
【分析】
本题需分两步计算：第一步计算水吸收的热量，利用吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t$，需明确标准大气压下水的沸点为$100°\mathrm{C}$，据此确定水的温度变化量$\Delta t$；第二步计算天然气的热值，利用天然气完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量（$Q_{放}=Q_{吸}$），结合热值公式$q=\frac{Q_{放}}{V}$计算。
【解析】
1. 计算水吸收的热量：
标准大气压下水的沸点为$100°\mathrm{C}$，水升高的温度$\Delta t = 100°\mathrm{C} - 20°\mathrm{C} = 80°\mathrm{C}$，
根据吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t$，代入数据得：
$Q_{吸}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×80°\mathrm{C}=6.72×10^5\ \mathrm{J}$。
2. 计算天然气的热值：
天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=Q_{吸}=6.72×10^5\ \mathrm{J}$，
根据热值公式$q=\frac{Q_{放}}{V}$，代入数据得：
$q=\frac{6.72×10^5\ \mathrm{J}}{2.24×10^{-2}\ \mathrm{m}^3}=3×10^7\ \mathrm{J/m}^3$。
【答案】
$6.72×10^5$；$3×10^7$
【知识点】
热量的计算；热值的计算
【点评】
本题为热量与热值的基础应用题，核心是掌握吸热公式、热值公式，以及标准大气压下水的沸点这一隐含条件，属于学生易掌握的基础题型。
【难度系数】
0.8
本题需分两步计算：第一步计算水吸收的热量，利用吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t$，需明确标准大气压下水的沸点为$100°\mathrm{C}$，据此确定水的温度变化量$\Delta t$；第二步计算天然气的热值，利用天然气完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量（$Q_{放}=Q_{吸}$），结合热值公式$q=\frac{Q_{放}}{V}$计算。
【解析】
1. 计算水吸收的热量：
标准大气压下水的沸点为$100°\mathrm{C}$，水升高的温度$\Delta t = 100°\mathrm{C} - 20°\mathrm{C} = 80°\mathrm{C}$，
根据吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t$，代入数据得：
$Q_{吸}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×80°\mathrm{C}=6.72×10^5\ \mathrm{J}$。
2. 计算天然气的热值：
天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=Q_{吸}=6.72×10^5\ \mathrm{J}$，
根据热值公式$q=\frac{Q_{放}}{V}$，代入数据得：
$q=\frac{6.72×10^5\ \mathrm{J}}{2.24×10^{-2}\ \mathrm{m}^3}=3×10^7\ \mathrm{J/m}^3$。
【答案】
$6.72×10^5$；$3×10^7$
【知识点】
热量的计算；热值的计算
【点评】
本题为热量与热值的基础应用题，核心是掌握吸热公式、热值公式，以及标准大气压下水的沸点这一隐含条件，属于学生易掌握的基础题型。
【难度系数】
0.8
10. 火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料
热值大
的特性。1 kg氢完全燃烧释放出的热量是$1.43×10^8$
J；若这些热量有42%被质量为$1.43× 10^{3}\ \mathrm{kg}$、初温为20 ℃的水吸收，水的温度能够上升10
℃。[$q_{\mathrm{氢}} = 1.43× 10^{8}\ \mathrm{J/kg}$，$c_{\mathrm{水}} = 4.2× 10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}$]答案
10. 热值大 $1.43×10^8$ 10
解析
【分析】
本题需结合热值的应用、燃料放热公式、吸热公式逐步求解：首先明确火箭选燃料的依据，再利用热值公式计算氢完全燃烧的放热，最后根据热效率和吸热公式计算水的温度变化量。
【解析】
1. 火箭燃料选择液态氢的特性：火箭燃料需要相同质量下释放更多热量，氢燃料的热值大，因此第一个空填“热值大”。
2. 1kg氢完全燃烧释放的热量：根据热值公式$Q_{\mathrm{放}} = mq$，代入$m=1\ \mathrm{kg}$、$q_{\mathrm{氢}}=1.43×10^8\ \mathrm{J/kg}$，得$Q_{\mathrm{放}}=1\ \mathrm{kg}×1.43×10^8\ \mathrm{J/kg}=1.43×10^8\ \mathrm{J}$，故第二个空为$1.43×10^8$。
3. 水升高的温度：水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=42\%×Q_{\mathrm{放}}=0.42×1.43×10^8\ \mathrm{J}$；根据吸热公式$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t$，变形得$\Delta t=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}}$，代入数值：
$\Delta t=\frac{0.42×1.43×10^8\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1.43×10^3\ \mathrm{kg}}=10\ \mathrm{℃}$，故第三个空为10。
【答案】
热值大；$1.43×10^8$；10
【知识点】
热值、热量计算、比热容
【点评】
本题为热学基础题，综合考查热值应用、燃料放热与吸热升温的计算，需牢记相关公式并准确代入数值计算，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题需结合热值的应用、燃料放热公式、吸热公式逐步求解：首先明确火箭选燃料的依据，再利用热值公式计算氢完全燃烧的放热，最后根据热效率和吸热公式计算水的温度变化量。
【解析】
1. 火箭燃料选择液态氢的特性：火箭燃料需要相同质量下释放更多热量，氢燃料的热值大，因此第一个空填“热值大”。
2. 1kg氢完全燃烧释放的热量：根据热值公式$Q_{\mathrm{放}} = mq$，代入$m=1\ \mathrm{kg}$、$q_{\mathrm{氢}}=1.43×10^8\ \mathrm{J/kg}$，得$Q_{\mathrm{放}}=1\ \mathrm{kg}×1.43×10^8\ \mathrm{J/kg}=1.43×10^8\ \mathrm{J}$，故第二个空为$1.43×10^8$。
3. 水升高的温度：水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=42\%×Q_{\mathrm{放}}=0.42×1.43×10^8\ \mathrm{J}$；根据吸热公式$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t$，变形得$\Delta t=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}}$，代入数值：
$\Delta t=\frac{0.42×1.43×10^8\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1.43×10^3\ \mathrm{kg}}=10\ \mathrm{℃}$，故第三个空为10。
【答案】
热值大；$1.43×10^8$；10
【知识点】
热值、热量计算、比热容
【点评】
本题为热学基础题，综合考查热值应用、燃料放热与吸热升温的计算，需牢记相关公式并准确代入数值计算，难度适中。
【难度系数】
0.6
11. (2025沈阳和平区期中)为了比较两种燃料的热值,小康采用如图14-3-3甲、乙所示的两套完全相同的装置进行实验。
(1)如图甲所示,在安装、调整实验器材时,合理的顺序是应先调整固定
(2)为了保证实验结论的可靠性,还应控制两种燃料的
(3)燃料完全燃烧放出热量的多少是通过
(4)小康通过计算得到水吸收的热量,进一步计算得出燃料a或b的热值,你认为通过这种方法算出来的燃料热值与标准值相比
(1)如图甲所示,在安装、调整实验器材时,合理的顺序是应先调整固定
A
（选填“A”或“B”）的位置。(2)为了保证实验结论的可靠性,还应控制两种燃料的
质量
相同,水的质量和初温
相同。(3)燃料完全燃烧放出热量的多少是通过
温度计升高的示数
（选填“温度计升高的示数”或“加热时间”）来反映的。实验中,当燃料燃尽时,小康记下了各个时刻甲、乙两烧杯中水的温度,绘制了图丙所示的图像,由此可初步判断燃料b
（选填“a”或“b”）的热值大。(4)小康通过计算得到水吸收的热量,进一步计算得出燃料a或b的热值,你认为通过这种方法算出来的燃料热值与标准值相比
偏小
（选填“偏大”“偏小”或“一样”）,理由可能是:①燃料不能完全燃烧
;②燃料燃烧放出的热量并不能完全被水
吸收。答案
11. (1)A
(2)质量 初温
(3)温度计升高的示数 b
(4)偏小 完全燃烧 水
(2)质量 初温
(3)温度计升高的示数 b
(4)偏小 完全燃烧 水
解析
【分析】
本题为比较燃料热值的实验题，需结合实验装置安装规则、控制变量法、转换法及热值的相关知识分析：
1. 安装实验器材遵循“自下而上”原则，先调整下方铁圈A的位置，保证酒精灯外焰加热，再调整上方温度计的位置，故先固定A。
2. 比较燃料热值需用控制变量法，要控制燃料质量相同，同时保证水的质量和初温相同，才能通过水升高的温度反映燃料放热多少。
3. 燃料放热无法直接测量，用转换法通过温度计升高的示数反映；燃料燃尽时，水升高温度越大，说明燃料放热越多、热值越大，结合图像可判断燃料b的热值更大。
4. 实际实验中，燃料无法完全燃烧，且燃烧放出的热量会散失、被容器吸收，不能完全被水吸收，导致计算的热量偏小，算出的热值比标准值偏小。
【解析】
(1) 安装实验器材时，应先调整固定下方的A，确保酒精灯外焰加热，再调整上方温度计的位置，故填A。
(2) 比较两种燃料的热值，需控制变量：两种燃料的质量相同，同时水的质量和初温也需相同，保证实验结论可靠，故依次填质量、初温。
(3) 燃料完全燃烧放出的热量通过温度计升高的示数反映（转换法）；由丙图可知，燃料燃尽时，燃料b对应的水温度升高更多，说明燃料b放热更多，故燃料b的热值大，依次填温度计升高的示数、b。
(4) 计算热值时，水吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量，原因是燃料不能完全燃烧，且燃烧放出的热量不能完全被水吸收，因此算出的热值偏小，依次填偏小、完全燃烧、水。
【答案】
(1)A (2)质量 初温 (3)温度计升高的示数 b (4)偏小 完全燃烧 水
【知识点】
燃料的热值、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查比较燃料热值的实验，重点考查实验装置安装、实验方法的应用及误差分析，需理解实验原理和操作要点，是初中物理的常规实验题。
【难度系数】
0.6
本题为比较燃料热值的实验题，需结合实验装置安装规则、控制变量法、转换法及热值的相关知识分析：
1. 安装实验器材遵循“自下而上”原则，先调整下方铁圈A的位置，保证酒精灯外焰加热，再调整上方温度计的位置，故先固定A。
2. 比较燃料热值需用控制变量法，要控制燃料质量相同，同时保证水的质量和初温相同，才能通过水升高的温度反映燃料放热多少。
3. 燃料放热无法直接测量，用转换法通过温度计升高的示数反映；燃料燃尽时，水升高温度越大，说明燃料放热越多、热值越大，结合图像可判断燃料b的热值更大。
4. 实际实验中，燃料无法完全燃烧，且燃烧放出的热量会散失、被容器吸收，不能完全被水吸收，导致计算的热量偏小，算出的热值比标准值偏小。
【解析】
(1) 安装实验器材时，应先调整固定下方的A，确保酒精灯外焰加热，再调整上方温度计的位置，故填A。
(2) 比较两种燃料的热值，需控制变量：两种燃料的质量相同，同时水的质量和初温也需相同，保证实验结论可靠，故依次填质量、初温。
(3) 燃料完全燃烧放出的热量通过温度计升高的示数反映（转换法）；由丙图可知，燃料燃尽时，燃料b对应的水温度升高更多，说明燃料b放热更多，故燃料b的热值大，依次填温度计升高的示数、b。
(4) 计算热值时，水吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量，原因是燃料不能完全燃烧，且燃烧放出的热量不能完全被水吸收，因此算出的热值偏小，依次填偏小、完全燃烧、水。
【答案】
(1)A (2)质量 初温 (3)温度计升高的示数 b (4)偏小 完全燃烧 水
【知识点】
燃料的热值、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查比较燃料热值的实验，重点考查实验装置安装、实验方法的应用及误差分析，需理解实验原理和操作要点，是初中物理的常规实验题。
【难度系数】
0.6
12. [跨学科实践]（2024山西）山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360 km，驾车前往大约需要4 h。（汽油的热值$q$取$4.5×10^7$ J/kg，汽油的密度$\rho$取$0.8×10^3$ kg/m³）
（1）求汽车的平均速度。
（2）汽车全程消耗汽油25 L，求汽油完全燃烧放出的热量$Q$。
（3）若汽车发动机全程的平均功率为25 kW，求汽车发动机的效率。
（1）求汽车的平均速度。
（2）汽车全程消耗汽油25 L，求汽油完全燃烧放出的热量$Q$。
（3）若汽车发动机全程的平均功率为25 kW，求汽车发动机的效率。
答案
12. (1)汽车的平均速度为 $v=\frac{s}{t}=\frac{360\ \mathrm{km}}{4\ \mathrm{h}}=90\ \mathrm{km/h}$。
(2)全程消耗汽油的体积为 $V=25\ \mathrm{L}=0.025\ \mathrm{m}^3$,
汽油的质量为 $m=\rho V=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.025\ \mathrm{m}^3=20\ \mathrm{kg}$,汽油完全燃烧放出的热量为 $Q=mq=20\ \mathrm{kg}×4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}=9×10^8\ \mathrm{J}$。
(3)汽车全程所做的有用功为 $W=Pt=25×10^3\ \mathrm{W}×4×3600\ \mathrm{s}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$,则汽车发动机的效率为 $\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{9×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
(2)全程消耗汽油的体积为 $V=25\ \mathrm{L}=0.025\ \mathrm{m}^3$,
汽油的质量为 $m=\rho V=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.025\ \mathrm{m}^3=20\ \mathrm{kg}$,汽油完全燃烧放出的热量为 $Q=mq=20\ \mathrm{kg}×4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}=9×10^8\ \mathrm{J}$。
(3)汽车全程所做的有用功为 $W=Pt=25×10^3\ \mathrm{W}×4×3600\ \mathrm{s}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$,则汽车发动机的效率为 $\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{9×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
解析
【分析】
本题是力学与热学结合的跨学科计算题，分三小问逐步求解：第（1）问利用平均速度公式直接计算；第（2）问需先换算汽油体积单位，再通过密度公式求汽油质量，最后用热值公式计算放热；第（3）问先计算发动机做的有用功，再结合总热量求效率，解题时需注意单位统一。
【解析】
（1）根据平均速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，代入路程 $ s=360\ \mathrm{km} $，时间 $ t=4\ \mathrm{h} $，得：
$ v=\frac{360\ \mathrm{km}}{4\ \mathrm{h}}=90\ \mathrm{km/h} $。
（2）先换算汽油体积：$ V=25\ \mathrm{L}=0.025\ \mathrm{m}^3 $；
由密度公式 $ m=\rho V $，得汽油质量：
$ m=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.025\ \mathrm{m}^3=20\ \mathrm{kg} $；
汽油完全燃烧放出的热量 $ Q=mq $，代入数据得：
$ Q=20\ \mathrm{kg}×4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}=9×10^8\ \mathrm{J} $。
（3）发动机做的有用功 $ W=Pt $，先统一单位：$ P=25\ \mathrm{kW}=25×10^3\ \mathrm{W} $，$ t=4\ \mathrm{h}=4×3600\ \mathrm{s} $，则：
$ W=25×10^3\ \mathrm{W}×4×3600\ \mathrm{s}=3.6×10^8\ \mathrm{J} $；
发动机效率 $ \eta=\frac{W}{Q}×100\% $，代入数据得：
$ \eta=\frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{9×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\% $。
【答案】
(1) $ 90\ \mathrm{km/h} $；(2) $ 9×10^8\ \mathrm{J} $；(3) $ 40\% $
【知识点】
平均速度计算、热值与热量计算、热机效率
【点评】
本题结合自驾出行的实际场景，跨学科考查物理基础公式的应用，注重知识与生活的结合，步骤清晰，难度适中。
【难度系数】
0.8
本题是力学与热学结合的跨学科计算题，分三小问逐步求解：第（1）问利用平均速度公式直接计算；第（2）问需先换算汽油体积单位，再通过密度公式求汽油质量，最后用热值公式计算放热；第（3）问先计算发动机做的有用功，再结合总热量求效率，解题时需注意单位统一。
【解析】
（1）根据平均速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，代入路程 $ s=360\ \mathrm{km} $，时间 $ t=4\ \mathrm{h} $，得：
$ v=\frac{360\ \mathrm{km}}{4\ \mathrm{h}}=90\ \mathrm{km/h} $。
（2）先换算汽油体积：$ V=25\ \mathrm{L}=0.025\ \mathrm{m}^3 $；
由密度公式 $ m=\rho V $，得汽油质量：
$ m=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×0.025\ \mathrm{m}^3=20\ \mathrm{kg} $；
汽油完全燃烧放出的热量 $ Q=mq $，代入数据得：
$ Q=20\ \mathrm{kg}×4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}=9×10^8\ \mathrm{J} $。
（3）发动机做的有用功 $ W=Pt $，先统一单位：$ P=25\ \mathrm{kW}=25×10^3\ \mathrm{W} $，$ t=4\ \mathrm{h}=4×3600\ \mathrm{s} $，则：
$ W=25×10^3\ \mathrm{W}×4×3600\ \mathrm{s}=3.6×10^8\ \mathrm{J} $；
发动机效率 $ \eta=\frac{W}{Q}×100\% $，代入数据得：
$ \eta=\frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{9×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=40\% $。
【答案】
(1) $ 90\ \mathrm{km/h} $；(2) $ 9×10^8\ \mathrm{J} $；(3) $ 40\% $
【知识点】
平均速度计算、热值与热量计算、热机效率
【点评】
本题结合自驾出行的实际场景，跨学科考查物理基础公式的应用，注重知识与生活的结合，步骤清晰，难度适中。
【难度系数】
0.8
