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12.小明利用如图14-5甲、乙所示器材,完成两个不同的实验。
(1)“比较不同物质吸收热量的情况”实验。
①在图14-5甲中,虚线框1、2中应选择的器材组合分别是图14-5乙中的
②小明设计了两个方案比较不同物质吸收热量的多少。
方案一:加热相同时间,比较升高的温度。
方案二:升高相同温度,比较加热的时间。
可行的是
(2)“比较质量相同的不同燃料燃烧时放出的热量”实验。
①以下实验条件中要求相同的有
A.烧杯内液体的种类 B.燃料种类
C.加热时间 D.烧杯内液体的质量
②在
(1)“比较不同物质吸收热量的情况”实验。
①在图14-5甲中,虚线框1、2中应选择的器材组合分别是图14-5乙中的
B、C
(选填字母),物质吸收热量的多少是通过加热时间
来反映的。②小明设计了两个方案比较不同物质吸收热量的多少。
方案一:加热相同时间,比较升高的温度。
方案二:升高相同温度,比较加热的时间。
可行的是
两个方案都可行
(选填“方案一”“方案二”或“两个方案都可行”)。(2)“比较质量相同的不同燃料燃烧时放出的热量”实验。
①以下实验条件中要求相同的有
A、D
(选填字母,可多选)。A.烧杯内液体的种类 B.燃料种类
C.加热时间 D.烧杯内液体的质量
②在
燃料燃尽
(选填“燃料燃烧相同时间”或“燃料燃尽”)的过程中,记下了各个时刻烧杯中水的温度,并绘制出了如图14-5丙所示图像,由此可判断燃料a
(选填“a”或“b”)燃烧放出的热量多。在燃料燃烧的过程中,其热值不变
(选填“变大”“变小”或“不变”)。答案
12.(1)①B、C 加热时间 ②两个方案都可行 (2)①A、D ②燃料燃尽 a 不变
解析
【分析】
本题包含两个热学对比实验：一是比较不同物质的吸热情况，二是比较质量相同的不同燃料燃烧放热的多少。对于“比较不同物质吸热”实验，需控制加热装置相同，通过加热时间反映吸热多少，两种比较方案均符合控制变量要求；对于“比较燃料放热”实验，需控制被加热液体的种类和质量相同，通过液体升高的温度判断燃料放热多少，热值是燃料的固有属性，与燃烧情况无关。
【解析】
(1)①“比较不同物质吸收热量的情况”实验中，需用相同的加热装置，甲图虚线框1、2处应放置带温度计和玻璃棒的烧杯（B）及酒精灯（C）；实验中利用转换法，通过加热时间的长短反映物质吸收热量的多少。
②比较不同物质吸热时，方案一：加热相同时间（物质吸热相同），比较升高的温度，温度升高越少，吸热能力越强；方案二：升高相同温度，比较加热时间，加热时间越长，物质吸热越多，因此两个方案都可行。
(2)①“比较质量相同的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，需控制被加热液体的种类（A）和质量（D）相同，燃料种类不同，故选AD。
②实验中需待燃料燃尽，使燃料完全燃烧放出的热量全部被液体吸收；由丙图可知，相同质量的燃料a使液体升高的温度更多，说明燃料a燃烧放出的热量更多；热值是燃料的固有特性，与燃料是否燃烧无关，因此热值不变。
【答案】
(1)①B、C；加热时间 ②两个方案都可行 (2)①AD ②燃料燃尽；a；不变
【知识点】
比热容；热值；热学实验控制变量法
【点评】
本题考查热学中两个核心对比实验，重点考查控制变量法和转换法的应用，是热学基础实验题，需明确实验设计的变量控制逻辑。
【难度系数】
0.6
本题包含两个热学对比实验：一是比较不同物质的吸热情况，二是比较质量相同的不同燃料燃烧放热的多少。对于“比较不同物质吸热”实验，需控制加热装置相同，通过加热时间反映吸热多少，两种比较方案均符合控制变量要求；对于“比较燃料放热”实验，需控制被加热液体的种类和质量相同，通过液体升高的温度判断燃料放热多少，热值是燃料的固有属性，与燃烧情况无关。
【解析】
(1)①“比较不同物质吸收热量的情况”实验中，需用相同的加热装置，甲图虚线框1、2处应放置带温度计和玻璃棒的烧杯（B）及酒精灯（C）；实验中利用转换法，通过加热时间的长短反映物质吸收热量的多少。
②比较不同物质吸热时，方案一：加热相同时间（物质吸热相同），比较升高的温度，温度升高越少，吸热能力越强；方案二：升高相同温度，比较加热时间，加热时间越长，物质吸热越多，因此两个方案都可行。
(2)①“比较质量相同的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，需控制被加热液体的种类（A）和质量（D）相同，燃料种类不同，故选AD。
②实验中需待燃料燃尽，使燃料完全燃烧放出的热量全部被液体吸收；由丙图可知，相同质量的燃料a使液体升高的温度更多，说明燃料a燃烧放出的热量更多；热值是燃料的固有特性，与燃料是否燃烧无关，因此热值不变。
【答案】
(1)①B、C；加热时间 ②两个方案都可行 (2)①AD ②燃料燃尽；a；不变
【知识点】
比热容；热值；热学实验控制变量法
【点评】
本题考查热学中两个核心对比实验，重点考查控制变量法和转换法的应用，是热学基础实验题，需明确实验设计的变量控制逻辑。
【难度系数】
0.6
13.休渔政策有利于海洋渔业持续、稳定、高质量发展。某型号渔船部分参数如表所示。(g取10 N/kg)
(1)求该渔船满载时，它受到的浮力。
(2)求该渔船满载时，船底受到海水的压强。($\rho_{海水}$取$1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$)
(3)为方便保鲜，现需要将质量为$3×10^3\ \mathrm{kg}$、温度为$19\ °\mathrm{C}$的海水降低到$4\ °\mathrm{C}$，求此过程放出的热量。[$c_{海水}$取$4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·}°\mathrm{C)}$]
(4)若发动机以额定动力输出功率运行1 h，消耗燃油60 kg，求内能转化为机械能的效率。($q_{油}$取$4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}$)
(1)求该渔船满载时，它受到的浮力。
(2)求该渔船满载时，船底受到海水的压强。($\rho_{海水}$取$1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$)
(3)为方便保鲜，现需要将质量为$3×10^3\ \mathrm{kg}$、温度为$19\ °\mathrm{C}$的海水降低到$4\ °\mathrm{C}$，求此过程放出的热量。[$c_{海水}$取$4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·}°\mathrm{C)}$]
(4)若发动机以额定动力输出功率运行1 h，消耗燃油60 kg，求内能转化为机械能的效率。($q_{油}$取$4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}$)
答案
13.(1)$2×10^6\ \mathrm{N}$ (2)$2.1×10^4\ \mathrm{Pa}$ (3)$1.89×10^8\ \mathrm{J}$ (4)$40\%$
解析
【分析】
本题为力学与热学的基础综合计算题，解题思路如下：
1. 第(1)问：渔船满载时漂浮，根据阿基米德原理，浮力等于排开海水的重力，需先换算排水量单位，再用公式$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$计算浮力；
2. 第(2)问：船底海水压强用液体压强公式$p=\rho_{海水}gh$，代入最大吃水深度计算；
3. 第(3)问：海水降温放热用公式$Q_{放}=c_{海水}m\Delta t$，$\Delta t$为初温与末温的差值；
4. 第(4)问：发动机效率为有用功与燃油总放热的比值，先计算发动机1h做的有用功$W=Pt$，再算燃油放热$Q_{放}'=m_{油}q_{油}$，最后用$\eta=\frac{W}{Q_{放}'}×100\%$求效率。
【解析】
(1) 渔船满载时，排水量$m_{排}=200\ \mathrm{t}=2×10^5\ \mathrm{kg}$，根据阿基米德原理：
$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g=2×10^5\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=2×10^6\ \mathrm{N}$；
(2) 船底受到海水的压强：
$p=\rho_{海水}gh=1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}×2.1\ \mathrm{m}=2.1×10^4\ \mathrm{Pa}$；
(3) 海水降温放出的热量，$\Delta t=19°\mathrm{C}-4°\mathrm{C}=15°\mathrm{C}$：
$Q_{放}=c_{海水}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·° C)}×3×10^3\ \mathrm{kg}×15°\mathrm{C}=1.89×10^8\ \mathrm{J}$；
(4) 发动机1h做的有用功：$W=Pt=280×10^3\ \mathrm{W}×3600\ \mathrm{s}=1.008×10^9\ \mathrm{J}$；
60kg燃油完全燃烧放出的热量：$Q_{放}'=m_{油}q_{油}=60\ \mathrm{kg}×4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.52×10^9\ \mathrm{J}$；
效率：$\eta=\frac{W}{Q_{放}'}×100\%=\frac{1.008×10^9\ \mathrm{J}}{2.52×10^9\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
【答案】
(1) $2×10^6\ \mathrm{N}$；(2) $2.1×10^4\ \mathrm{Pa}$；(3) $1.89×10^8\ \mathrm{J}$；(4) $40\%$
【知识点】
浮力计算、液体压强、热机效率
【点评】
本题各小问均对应物理基础公式的直接应用，考查学生对公式的掌握和单位换算能力，属于常规基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题为力学与热学的基础综合计算题，解题思路如下：
1. 第(1)问：渔船满载时漂浮，根据阿基米德原理，浮力等于排开海水的重力，需先换算排水量单位，再用公式$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$计算浮力；
2. 第(2)问：船底海水压强用液体压强公式$p=\rho_{海水}gh$，代入最大吃水深度计算；
3. 第(3)问：海水降温放热用公式$Q_{放}=c_{海水}m\Delta t$，$\Delta t$为初温与末温的差值；
4. 第(4)问：发动机效率为有用功与燃油总放热的比值，先计算发动机1h做的有用功$W=Pt$，再算燃油放热$Q_{放}'=m_{油}q_{油}$，最后用$\eta=\frac{W}{Q_{放}'}×100\%$求效率。
【解析】
(1) 渔船满载时，排水量$m_{排}=200\ \mathrm{t}=2×10^5\ \mathrm{kg}$，根据阿基米德原理：
$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g=2×10^5\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=2×10^6\ \mathrm{N}$；
(2) 船底受到海水的压强：
$p=\rho_{海水}gh=1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}×2.1\ \mathrm{m}=2.1×10^4\ \mathrm{Pa}$；
(3) 海水降温放出的热量，$\Delta t=19°\mathrm{C}-4°\mathrm{C}=15°\mathrm{C}$：
$Q_{放}=c_{海水}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·° C)}×3×10^3\ \mathrm{kg}×15°\mathrm{C}=1.89×10^8\ \mathrm{J}$；
(4) 发动机1h做的有用功：$W=Pt=280×10^3\ \mathrm{W}×3600\ \mathrm{s}=1.008×10^9\ \mathrm{J}$；
60kg燃油完全燃烧放出的热量：$Q_{放}'=m_{油}q_{油}=60\ \mathrm{kg}×4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.52×10^9\ \mathrm{J}$；
效率：$\eta=\frac{W}{Q_{放}'}×100\%=\frac{1.008×10^9\ \mathrm{J}}{2.52×10^9\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$。
【答案】
(1) $2×10^6\ \mathrm{N}$；(2) $2.1×10^4\ \mathrm{Pa}$；(3) $1.89×10^8\ \mathrm{J}$；(4) $40\%$
【知识点】
浮力计算、液体压强、热机效率
【点评】
本题各小问均对应物理基础公式的直接应用，考查学生对公式的掌握和单位换算能力，属于常规基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
