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6（2025宿迁泗洪期中）某物理实验小组在“探究不同物质吸热情况”的实验中，实验装置如图甲所示。
（1）实验中应取
（2）5 min后发现沙子升温较快，由此可知
（3）图乙中②是沙子加热时温度随时间变化的图线，如果将初温相同的沙子质量增加到原来的1.5倍，不考虑热损失，再绘制出一条温度随时间变化的图线，则为图中的第
（1）实验中应取
质量
（填“质量”或“体积”）相同的沙子和水，两瓷盘在红外灯下加热相同的时间，吸收的热量 相等
（填“相等”或“不相等”）。（2）5 min后发现沙子升温较快，由此可知
水
（填“沙子”或“水”）的吸热能力强。（3）图乙中②是沙子加热时温度随时间变化的图线，如果将初温相同的沙子质量增加到原来的1.5倍，不考虑热损失，再绘制出一条温度随时间变化的图线，则为图中的第
①
（填“①”“②”或“③”）条。答案
6.（1）质量 相等 （2）水 （3）①
解析
【分析】
本题围绕“探究不同物质吸热情况”的实验展开，需结合控制变量法和比热容的相关知识解题：（1）探究不同物质吸热能力时，需控制物质质量相同；同一热源加热相同时间，物质吸收的热量相等。（2）相同质量的不同物质，吸收相同热量时，升温越慢，吸热能力越强。（3）根据比热容公式分析质量变化对温度变化的影响，结合图像判断对应图线。
【解析】
（1）探究不同物质吸热能力，需控制变量，因此应取质量相同的沙子和水；两瓷盘在同一红外灯下加热相同时间，相同热源在相同时间内提供的热量相同，故沙子和水吸收的热量相等。
（2）加热相同时间，沙子升温较快，说明沙子的比热容小，吸热能力弱，因此水的吸热能力强。
（3）根据比热容公式$Q=cm\Delta t$，沙子的比热容$c$不变，质量$m$增加到原来的1.5倍，吸收相同热量$Q$时，温度变化$\Delta t=\frac{Q}{cm}$，则相同时间内沙子升高的温度变为原来的$\frac{1}{1.5}$，升温比原来的沙子（图线②）更慢。观察图乙，升温比②慢的图线为①，因此对应图线是①。
【答案】
（1）质量；相等 （2）水 （3）①
【知识点】
比热容、探究物质吸热能力、控制变量法
【点评】
本题是探究物质吸热能力的典型实验题，重点考查控制变量法和比热容公式的应用，需理解吸热能力与比热容的关系，是初中物理热学的基础题型。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究不同物质吸热情况”的实验展开，需结合控制变量法和比热容的相关知识解题：（1）探究不同物质吸热能力时，需控制物质质量相同；同一热源加热相同时间，物质吸收的热量相等。（2）相同质量的不同物质，吸收相同热量时，升温越慢，吸热能力越强。（3）根据比热容公式分析质量变化对温度变化的影响，结合图像判断对应图线。
【解析】
（1）探究不同物质吸热能力，需控制变量，因此应取质量相同的沙子和水；两瓷盘在同一红外灯下加热相同时间，相同热源在相同时间内提供的热量相同，故沙子和水吸收的热量相等。
（2）加热相同时间，沙子升温较快，说明沙子的比热容小，吸热能力弱，因此水的吸热能力强。
（3）根据比热容公式$Q=cm\Delta t$，沙子的比热容$c$不变，质量$m$增加到原来的1.5倍，吸收相同热量$Q$时，温度变化$\Delta t=\frac{Q}{cm}$，则相同时间内沙子升高的温度变为原来的$\frac{1}{1.5}$，升温比原来的沙子（图线②）更慢。观察图乙，升温比②慢的图线为①，因此对应图线是①。
【答案】
（1）质量；相等 （2）水 （3）①
【知识点】
比热容、探究物质吸热能力、控制变量法
【点评】
本题是探究物质吸热能力的典型实验题，重点考查控制变量法和比热容公式的应用，需理解吸热能力与比热容的关系，是初中物理热学的基础题型。
【难度系数】
0.5
7（2025宿迁泗洪模拟）如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，它此时处于
做功
冲程，其能量转化情况与图丙
（填“乙”或“丙”）相同。如果此汽油机飞轮的转速为3 000 r/min，那么1 s内完成100
个冲程。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，汽油机的工作效率会减小
（填“增大”“不变”或“减小”）。答案
7. 做功 丙 100 减小
解析
【分析】
要解决这道题，需分步骤分析：首先根据汽油机气门状态、活塞运动方向判断冲程；再对比乙、丙的能量转化，确定与做功冲程一致的图；接着利用飞轮转速计算1s内的冲程数；最后根据燃烧不充分的特点判断效率变化。
【解析】
1. 判断冲程：图甲中，汽油机的进气门和排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，符合做功冲程的特征，因此此时处于做功冲程，该冲程将内能转化为机械能。
2. 对比能量转化：乙图是下压活塞对气体做功，将机械能转化为内能；丙图是水蒸气推动塞子，将内能转化为机械能，与做功冲程的能量转化相同，故填丙。
3. 计算冲程数：飞轮转速为3000r/min，换算为1s内飞轮转数：$3000÷60=50r$；四冲程汽油机每转动2圈完成1个工作循环（含4个冲程），因此1s内完成的冲程数为$50×2=100$个。
4. 分析效率：汽油燃烧不充分冒“黑烟”，说明燃料释放的总能量中，转化为有用功的比例降低，因此汽油机的工作效率减小。
【答案】
做功；丙；100；减小
【知识点】
汽油机冲程、能量转化、热机效率
【点评】
本题考查汽油机的工作原理、能量转化及热机效率，需掌握四冲程的判断方法、飞轮转速与冲程的关系，属于基础综合题，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需分步骤分析：首先根据汽油机气门状态、活塞运动方向判断冲程；再对比乙、丙的能量转化，确定与做功冲程一致的图；接着利用飞轮转速计算1s内的冲程数；最后根据燃烧不充分的特点判断效率变化。
【解析】
1. 判断冲程：图甲中，汽油机的进气门和排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，符合做功冲程的特征，因此此时处于做功冲程，该冲程将内能转化为机械能。
2. 对比能量转化：乙图是下压活塞对气体做功，将机械能转化为内能；丙图是水蒸气推动塞子，将内能转化为机械能，与做功冲程的能量转化相同，故填丙。
3. 计算冲程数：飞轮转速为3000r/min，换算为1s内飞轮转数：$3000÷60=50r$；四冲程汽油机每转动2圈完成1个工作循环（含4个冲程），因此1s内完成的冲程数为$50×2=100$个。
4. 分析效率：汽油燃烧不充分冒“黑烟”，说明燃料释放的总能量中，转化为有用功的比例降低，因此汽油机的工作效率减小。
【答案】
做功；丙；100；减小
【知识点】
汽油机冲程、能量转化、热机效率
【点评】
本题考查汽油机的工作原理、能量转化及热机效率，需掌握四冲程的判断方法、飞轮转速与冲程的关系，属于基础综合题，难度适中。
【难度系数】
0.5
8 氢能源公交车，与传统公交车相比，氢能源公交车最大的特点是“零污染、零排放”，产物仅为电、热和水，实现了真正意义的零排放，氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。$[c_{水}=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C}), q_{氢}=1.4×10^8\ \mathrm{J}/\mathrm{kg}, 标准大气压环境]$问：
（1）质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若这些热量的70%被质量为200 kg、温度为25 °C的水吸收，则水升高的温度为多少？
（3）若本次投放运营的氢能公交车发动机的热率为50%，如果完全燃烧0.6 kg的氢燃料，则这些热量能让该氢能公交车以42 kW的恒定功率匀速行驶多长时间？
（1）质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若这些热量的70%被质量为200 kg、温度为25 °C的水吸收，则水升高的温度为多少？
（3）若本次投放运营的氢能公交车发动机的热率为50%，如果完全燃烧0.6 kg的氢燃料，则这些热量能让该氢能公交车以42 kW的恒定功率匀速行驶多长时间？
答案
8.（1）0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
$Q_{放}=mq_{氢}=0.6\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=8.4×10^7\ \mathrm{J}.$
（2）由题知，水吸收的热量 $Q_{吸}=70\% ×Q_{放}=70\%×8.4×10^7\ \mathrm{J}=5.88×10^7\ \mathrm{J},$
水升高的温度
$\Delta t = \frac{Q_{吸}}{c_{水} m} = \frac{5.88×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·\mathrm{° C})×200\ \mathrm{kg}} =70\ \mathrm{° C}.$
（3）公交车的功率为 $P=42\ \mathrm{kW}=4.2×10^4\ \mathrm{W},$
公交车所做的功 $W=50\% ×Q_{放}=50\% ×8.4×10^7\ \mathrm{J}=4.2×10^7\ \mathrm{J},$
公交车行驶时间 $t=\frac{W}{P}=\frac{4.2×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^4\ \mathrm{W}}=1\,000\ \mathrm{s}.$
$Q_{放}=mq_{氢}=0.6\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=8.4×10^7\ \mathrm{J}.$
（2）由题知，水吸收的热量 $Q_{吸}=70\% ×Q_{放}=70\%×8.4×10^7\ \mathrm{J}=5.88×10^7\ \mathrm{J},$
水升高的温度
$\Delta t = \frac{Q_{吸}}{c_{水} m} = \frac{5.88×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·\mathrm{° C})×200\ \mathrm{kg}} =70\ \mathrm{° C}.$
（3）公交车的功率为 $P=42\ \mathrm{kW}=4.2×10^4\ \mathrm{W},$
公交车所做的功 $W=50\% ×Q_{放}=50\% ×8.4×10^7\ \mathrm{J}=4.2×10^7\ \mathrm{J},$
公交车行驶时间 $t=\frac{W}{P}=\frac{4.2×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^4\ \mathrm{W}}=1\,000\ \mathrm{s}.$
解析
【分析】
本题分三小问，分别考查热值、热量计算及功率效率的应用：
1. 第一问求氢燃料完全燃烧放热，直接用热值公式$Q_{放}=mq$，代入氢的质量和热值即可；
2. 第二问水吸收的热量是氢放热的70%，再利用吸热公式$Q_{吸}=cmΔt$变形求水升高的温度，需结合标准大气压下水的沸点验证温度合理性；
3. 第三问先根据效率求出公交车做的有用功，再用功率公式$P=\frac{W}{t}$变形求行驶时间，注意功率单位的换算（kW转W）。
【解析】
（1）质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=mq_{氢}=0.6\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=8.4×10^7\ \mathrm{J}.$
（2）水吸收的热量：
$Q_{吸}=70\%×Q_{放}=70\%×8.4×10^7\ \mathrm{J}=5.88×10^7\ \mathrm{J},$
由$Q_{吸}=c_{水}mΔt$得水升高的温度：
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m}=\frac{5.88×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·°C)}×200\ \mathrm{kg}}=70\ \mathrm{°C}.$
（3）公交车的功率换算：$P=42\ \mathrm{kW}=4.2×10^4\ \mathrm{W},$
公交车做的有用功：$W=50\%×Q_{放}=50\%×8.4×10^7\ \mathrm{J}=4.2×10^7\ \mathrm{J},$
由$P=\frac{W}{t}$得行驶时间：
$t=\frac{W}{P}=\frac{4.2×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^4\ \mathrm{W}}=1000\ \mathrm{s}.$
【答案】
（1）$8.4×10^7\ \mathrm{J}$；（2）$70\ \mathrm{°C}$；（3）$1000\ \mathrm{s}$
【知识点】
热值计算、热量与温度变化、功率与效率计算
【点评】
本题以氢能源公交车为背景，综合考查热学与力学的相关计算，涉及热值公式、吸热公式、效率公式及功率公式，需注意单位换算和标准大气压下水的沸点限制，是一道中等难度的综合题，能有效考查学生对公式的应用能力。
【难度系数】
0.5
本题分三小问，分别考查热值、热量计算及功率效率的应用：
1. 第一问求氢燃料完全燃烧放热，直接用热值公式$Q_{放}=mq$，代入氢的质量和热值即可；
2. 第二问水吸收的热量是氢放热的70%，再利用吸热公式$Q_{吸}=cmΔt$变形求水升高的温度，需结合标准大气压下水的沸点验证温度合理性；
3. 第三问先根据效率求出公交车做的有用功，再用功率公式$P=\frac{W}{t}$变形求行驶时间，注意功率单位的换算（kW转W）。
【解析】
（1）质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=mq_{氢}=0.6\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=8.4×10^7\ \mathrm{J}.$
（2）水吸收的热量：
$Q_{吸}=70\%×Q_{放}=70\%×8.4×10^7\ \mathrm{J}=5.88×10^7\ \mathrm{J},$
由$Q_{吸}=c_{水}mΔt$得水升高的温度：
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m}=\frac{5.88×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·°C)}×200\ \mathrm{kg}}=70\ \mathrm{°C}.$
（3）公交车的功率换算：$P=42\ \mathrm{kW}=4.2×10^4\ \mathrm{W},$
公交车做的有用功：$W=50\%×Q_{放}=50\%×8.4×10^7\ \mathrm{J}=4.2×10^7\ \mathrm{J},$
由$P=\frac{W}{t}$得行驶时间：
$t=\frac{W}{P}=\frac{4.2×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^4\ \mathrm{W}}=1000\ \mathrm{s}.$
【答案】
（1）$8.4×10^7\ \mathrm{J}$；（2）$70\ \mathrm{°C}$；（3）$1000\ \mathrm{s}$
【知识点】
热值计算、热量与温度变化、功率与效率计算
【点评】
本题以氢能源公交车为背景，综合考查热学与力学的相关计算，涉及热值公式、吸热公式、效率公式及功率公式，需注意单位换算和标准大气压下水的沸点限制，是一道中等难度的综合题，能有效考查学生对公式的应用能力。
【难度系数】
0.5
