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8. (2025·泰州泰兴市期中)传统汽车由汽油发动机驱动,若某汽油机的飞轮转速是1 800 r/min,则该汽油机每秒钟对外做功
15
次.新能源车采用电池组提供能量,电池组提供的能量与其质量的比值称为新能源车的电池组能量密度,已知某新能源车的电池组电容量为 $3.6×10^{8}\ \mathrm{J}$,电池组总质量约90 kg.由此可知,能量密度相当于物理量热值
(填“比热容”或“热值”),则该电池组的“能量密度”是$4×10^{6}$
$\mathrm{J/kg}$.答案
8. 15 热值 $4×10^{6}$ 解析:汽油机的飞轮转速是1800 r/min,合30 r/s,由于飞轮转2 r,对外做1次功,所以该汽油机每秒钟对外做功15次.由题意知道,电池组能量密度,即能量与质量的比值,其单位为J/kg,而热值的单位也是J/kg,所以"能量密度"相当于燃料的热值.电池组电容量为$3.6×10^{8}J$,电池组总质量约90 kg,新能源车的"能量密度"$q=\frac {3.6×10^{8}J}{90kg}=4×10^{6}J/kg.$
解析
【分析】
我们分三步来思考这道题：1. 计算汽油机每秒对外做功次数：首先把飞轮转速的单位从r/min换算为r/s，再结合汽油机的工作规律：飞轮每转2圈完成一个工作循环，对外做功1次，就能算出每秒做功次数。2. 判断能量密度对应的物理量：先明确能量密度是能量与质量的比值，单位为J/kg，对比比热容、热值的定义和单位，就能选出匹配的物理量。3. 计算能量密度的数值，直接代入能量密度的定义式，用总能量除以电池总质量即可得到结果。
【解析】
1. 计算每秒对外做功次数：
已知飞轮转速为1800 r/min，换算为每秒的转速：$1800\ \mathrm{r/min} = \frac{1800}{60}\ \mathrm{r/s} = 30\ \mathrm{r/s}$。
汽油机每完成1个工作循环，飞轮转动2周，对外做功1次，因此每秒飞轮转30r时，对外做功的次数为$\frac{30}{2}=15$次。
2. 判断对应物理量：
能量密度的定义是能量与质量的比值，单位为J/kg；其中比热容的单位是$\mathrm{J/(kg·℃)}$，热值是单位质量的燃料完全燃烧释放的热量，单位为J/kg，因此能量密度相当于物理量热值。
3. 计算能量密度数值：
根据能量密度的定义，代入数据得：
$\mathrm{能量密度} = \frac{E}{m} = \frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{90\ \mathrm{kg}} = 4×10^6\ \mathrm{J/kg}$。
【答案】
15；热值；$4×10^{6}$
【知识点】
汽油机工作冲程，热值，比值定义法
【点评】
本题属于热学基础综合题，结合内燃机工作特点和新定义类比值物理量进行考察，难度较低，需要学生准确掌握汽油机飞轮转数和做功次数的对应关系，能够通过单位对比区分比热容和热值的差异，锻炼知识迁移应用的能力。
【难度系数】
0.8
我们分三步来思考这道题：1. 计算汽油机每秒对外做功次数：首先把飞轮转速的单位从r/min换算为r/s，再结合汽油机的工作规律：飞轮每转2圈完成一个工作循环，对外做功1次，就能算出每秒做功次数。2. 判断能量密度对应的物理量：先明确能量密度是能量与质量的比值，单位为J/kg，对比比热容、热值的定义和单位，就能选出匹配的物理量。3. 计算能量密度的数值，直接代入能量密度的定义式，用总能量除以电池总质量即可得到结果。
【解析】
1. 计算每秒对外做功次数：
已知飞轮转速为1800 r/min，换算为每秒的转速：$1800\ \mathrm{r/min} = \frac{1800}{60}\ \mathrm{r/s} = 30\ \mathrm{r/s}$。
汽油机每完成1个工作循环，飞轮转动2周，对外做功1次，因此每秒飞轮转30r时，对外做功的次数为$\frac{30}{2}=15$次。
2. 判断对应物理量：
能量密度的定义是能量与质量的比值，单位为J/kg；其中比热容的单位是$\mathrm{J/(kg·℃)}$，热值是单位质量的燃料完全燃烧释放的热量，单位为J/kg，因此能量密度相当于物理量热值。
3. 计算能量密度数值：
根据能量密度的定义，代入数据得：
$\mathrm{能量密度} = \frac{E}{m} = \frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{90\ \mathrm{kg}} = 4×10^6\ \mathrm{J/kg}$。
【答案】
15；热值；$4×10^{6}$
【知识点】
汽油机工作冲程，热值，比值定义法
【点评】
本题属于热学基础综合题，结合内燃机工作特点和新定义类比值物理量进行考察，难度较低，需要学生准确掌握汽油机飞轮转数和做功次数的对应关系，能够通过单位对比区分比热容和热值的差异，锻炼知识迁移应用的能力。
【难度系数】
0.8
9. 新趋势 跨学科实践 释放化学能的过程不断地发生在人体内,食物也是一种“燃料”,营养成分在人体细胞里与氧结合,提供细胞组织所需的能量.某品牌饼干的营养成分表上标有“每 100 g 能量 1 960 kJ”,该标识的含义与
热值
(填“热量”“比热容”或“热值”)相似,小华吃了一块 15 g 的这种饼干,进入体内的化学能是$2.94×10^{5}$
J,进入体内的化学能如果用来烧水,可以让 10 kg 的水温度升高7
$°C$.$[c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg· °C)]$答案
9. 热值 $2.94×10^{5}$ 7 解析:饼干的营养成分表上标有"每100 g能量1960 kJ",含义为每100 g饼干能够提供的能量为1960 kJ,可表达为$1.96×10^{7}J/kg$;热值表示1 kg燃料完全燃烧时放出的热量,故其含义与热值相似.吃一块15 g的这种饼干获得的能量$Q=1.96×10^{7}J/kg×15×10^{-3}kg=2.94×10^{5}J$.根据题意,水吸收的热量$Q_{吸}=Q=2.94×10^{5}J$,由$Q=cmΔt$知道,水升高的温度$Δt=\frac {Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac {2.94×10^{5}J}{4.2×10^{3}J/(kg· ^{\circ }C)×10kg}=7^{\circ }C.$
解析
【分析】
首先第一步先辨析三个备选物理量的定义：热量是热传递过程中转移的能量多少，比热容是单位质量的物质升高1℃所吸收的热量，热值是单位质量的燃料完全燃烧时释放的热量，题目里标识的是每100g饼干完全氧化能释放的总能量，和热值的定义逻辑完全匹配，因此第一个空选热值。第二步计算15g饼干对应的化学能：先把每100g对应1960kJ的参数换算为单位质量的饼干可释放的能量，再乘以15g的质量，注意统一单位为国际单位制的千克和焦耳，即可得到总化学能。第三步计算水升高的温度：已知水的质量、水的比热容，假设全部化学能都被水吸收，直接套用吸热公式Q吸=c水m水Δt，变形后代入数值就能算出温度升高量。
【解析】
1. 概念辨析：
标识“每100g能量1960kJ”的含义是质量为100g的饼干完全氧化释放的能量为1960kJ，热值的物理意义是单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量，因此该标识的含义与热值相似。
2. 计算15g饼干进入体内的化学能：
先换算单位：1960kJ=1.96×10⁶J，100g=0.1kg，可得每千克饼干可提供的能量为：
$q=\frac{1.96×10^6\ \mathrm{J}}{0.1\ \mathrm{kg}}=1.96×10^7\ \mathrm{J/kg}$
15g=0.015kg，因此15g饼干释放的化学能：
$Q = qm = 1.96×10^7\ \mathrm{J/kg} × 0.015\ \mathrm{kg} = 2.94×10^5\ \mathrm{J}$
3. 计算水升高的温度：
由题意可知水吸收的热量$Q_吸=Q=2.94×10^5\ \mathrm{J}$，根据吸热公式$Q_吸=c_水m_水Δt$，变形得：
$Δt=\frac{Q_吸}{c_水m_水}=\frac{2.94×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×10\ \mathrm{kg}}=7℃$
【答案】
热值；$2.94×10^{5}$；7
【知识点】
热值的定义；比热容吸热计算；单位换算
【点评】
本题是结合生活场景的跨学科基础题，以食品营养成分表为载体，既考查学生对热值、比热容、热量三个易混热学概念的辨析能力，也考查了吸热公式的简单应用，解题时只要注意质量、能量的单位统一，就能顺利得到正确结果，整体难度较低。
【难度系数】
0.7
首先第一步先辨析三个备选物理量的定义：热量是热传递过程中转移的能量多少，比热容是单位质量的物质升高1℃所吸收的热量，热值是单位质量的燃料完全燃烧时释放的热量，题目里标识的是每100g饼干完全氧化能释放的总能量，和热值的定义逻辑完全匹配，因此第一个空选热值。第二步计算15g饼干对应的化学能：先把每100g对应1960kJ的参数换算为单位质量的饼干可释放的能量，再乘以15g的质量，注意统一单位为国际单位制的千克和焦耳，即可得到总化学能。第三步计算水升高的温度：已知水的质量、水的比热容，假设全部化学能都被水吸收，直接套用吸热公式Q吸=c水m水Δt，变形后代入数值就能算出温度升高量。
【解析】
1. 概念辨析：
标识“每100g能量1960kJ”的含义是质量为100g的饼干完全氧化释放的能量为1960kJ，热值的物理意义是单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量，因此该标识的含义与热值相似。
2. 计算15g饼干进入体内的化学能：
先换算单位：1960kJ=1.96×10⁶J，100g=0.1kg，可得每千克饼干可提供的能量为：
$q=\frac{1.96×10^6\ \mathrm{J}}{0.1\ \mathrm{kg}}=1.96×10^7\ \mathrm{J/kg}$
15g=0.015kg，因此15g饼干释放的化学能：
$Q = qm = 1.96×10^7\ \mathrm{J/kg} × 0.015\ \mathrm{kg} = 2.94×10^5\ \mathrm{J}$
3. 计算水升高的温度：
由题意可知水吸收的热量$Q_吸=Q=2.94×10^5\ \mathrm{J}$，根据吸热公式$Q_吸=c_水m_水Δt$，变形得：
$Δt=\frac{Q_吸}{c_水m_水}=\frac{2.94×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×10\ \mathrm{kg}}=7℃$
【答案】
热值；$2.94×10^{5}$；7
【知识点】
热值的定义；比热容吸热计算；单位换算
【点评】
本题是结合生活场景的跨学科基础题，以食品营养成分表为载体，既考查学生对热值、比热容、热量三个易混热学概念的辨析能力，也考查了吸热公式的简单应用，解题时只要注意质量、能量的单位统一，就能顺利得到正确结果，整体难度较低。
【难度系数】
0.7
10. (2025·苏州四区期中)汽油发动机工作时,汽油必须和吸进的空气成适当比例,才能形成可以有效燃烧的混合气,这就是空燃比(可燃混合气中空气质量与燃油质量之比),某总排量为2.0 L发动机的空燃比为 22 : 1,混合燃气的密度为1.5 kg/m³,则发动机做一次功,燃料燃烧产生的热量为
6000
J,该四冲程发动机曲轴每分钟转速为 3 000 转时,此时汽车输出的机械功率为 50 kW,此时该发动机的效率是 33.3
%.(最后一空结果保留一位小数,已知汽油的热值为$4.6×10^{7}\ \mathrm{J/kg}$)答案
10. 6000 33.3 解析:一个工作循环吸入混合物的质量为$m=ρV=1.5kg/m^{3}×2×10^{-3}m^{3}=3×10^{-3}kg$,则一个工作循环吸入汽油的质量为$m_{汽油}=\frac {1}{22+1}×3×10^{-3}kg=\frac {3}{23}×10^{-3}kg$,则发动机做一次功,燃料燃烧产生的热量为$Q=m_{汽油}q=\frac {3}{23}×10^{-3}kg×4.6×10^{7}J/kg=6000J$;汽油机一个工作循环飞轮转2圈,对外做功一次.该四冲程发动机曲轴每分钟转速为3000转时,则每秒转50圈,对外做功25次,则1 s内汽油燃烧释放的热量为$Q_{放}=25Q=25×6000J=1.5×10^{5}J$,发动机1 s内做功为$W=Pt=50000W×1s=5×10^{4}J$,所以此时该发动机的效率为$η=\frac {W}{Q_{放}}=\frac {5×10^{4}J}{1.5×10^{5}J}×100\% \approx 33.3\% .$
解析
【分析】
这是一道热学综合计算题，解题思路分两步推进：第一步求单次做功燃料燃烧的放热量，首先明确发动机排量就是单次吸入混合气的体积，利用密度公式m=ρV算出混合气总质量；再结合空燃比的定义（空气质量与燃油质量比为22:1），可知燃油质量占混合气总质量的1/(22+1)，算出单次做功消耗的汽油质量，最后用热值公式Q=mq即可得到对应热量。第二步求发动机效率，先回忆四冲程汽油机的工作规律：曲轴每转2圈对外做功1次，结合给出的曲轴转速算出单位时间内的做功次数，得到单位时间内燃料燃烧的总放热；再通过功率公式W=Pt算出单位时间内输出的有用机械功，代入热机效率公式即可得到结果。
【解析】
1. 计算发动机做一次功燃料燃烧产生的热量：
发动机排量$V=2.0\ \mathrm{L}=2.0×10^{-3}\ \mathrm{m^3}$，混合燃气密度$\rho=1.5\ \mathrm{kg/m^3}$，
单次工作循环吸入混合气的总质量：
$m_{\mathrm{混}}=\rho V=1.5\ \mathrm{kg/m^3} × 2.0×10^{-3}\ \mathrm{m^3}=3×10^{-3}\ \mathrm{kg}$
由空燃比为$22:1$，可得单次吸入的汽油质量：
$m_{\mathrm{汽油}}=\frac{1}{22+1}× m_{\mathrm{混}}=\frac{3×10^{-3}\ \mathrm{kg}}{23}$
代入汽油热值$q=4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}$，单次做功燃料燃烧放热：
$Q=m_{\mathrm{汽油}}q=\frac{3×10^{-3}\ \mathrm{kg}}{23}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=6000\ \mathrm{J}$
2. 计算发动机的效率：
四冲程发动机曲轴每转2圈对外做功1次，曲轴转速为$3000\ \mathrm{r/min}$，则每分钟对外做功$\frac{3000}{2}=1500$次，每秒对外做功$\frac{1500}{60}=25$次。
1s内燃料燃烧释放的总热量：
$Q_{\mathrm{放总}}=25× Q=25×6000\ \mathrm{J}=1.5×10^5\ \mathrm{J}$
汽车输出机械功率$P=50\ \mathrm{kW}=5×10^4\ \mathrm{W}$，1s内输出的有用机械功：
$W=Pt=5×10^4\ \mathrm{W}×1\ \mathrm{s}=5×10^4\ \mathrm{J}$
发动机的效率：
$\eta=\frac{W}{Q_{\mathrm{放总}}}×100\%=\frac{5×10^4\ \mathrm{J}}{1.5×10^5\ \mathrm{J}}×100\%\approx33.3\%$
【答案】
6000；33.3
【知识点】
密度计算，热值公式，热机效率
【点评】
本题是热机模块的典型综合计算题，两处高频易错点需要注意：一是容易误解空燃比的定义，误将燃油占混合气的比例算为1/22，忽略混合气总质量是空气和燃油质量之和；二是容易混淆四冲程曲轴转数和做功次数的对应关系，误以为曲轴转1圈就对外做功1次，导致总放热计算错误，解题时要准确把握概念定义和四冲程汽油机的工作规律。
【难度系数】
0.4
这是一道热学综合计算题，解题思路分两步推进：第一步求单次做功燃料燃烧的放热量，首先明确发动机排量就是单次吸入混合气的体积，利用密度公式m=ρV算出混合气总质量；再结合空燃比的定义（空气质量与燃油质量比为22:1），可知燃油质量占混合气总质量的1/(22+1)，算出单次做功消耗的汽油质量，最后用热值公式Q=mq即可得到对应热量。第二步求发动机效率，先回忆四冲程汽油机的工作规律：曲轴每转2圈对外做功1次，结合给出的曲轴转速算出单位时间内的做功次数，得到单位时间内燃料燃烧的总放热；再通过功率公式W=Pt算出单位时间内输出的有用机械功，代入热机效率公式即可得到结果。
【解析】
1. 计算发动机做一次功燃料燃烧产生的热量：
发动机排量$V=2.0\ \mathrm{L}=2.0×10^{-3}\ \mathrm{m^3}$，混合燃气密度$\rho=1.5\ \mathrm{kg/m^3}$，
单次工作循环吸入混合气的总质量：
$m_{\mathrm{混}}=\rho V=1.5\ \mathrm{kg/m^3} × 2.0×10^{-3}\ \mathrm{m^3}=3×10^{-3}\ \mathrm{kg}$
由空燃比为$22:1$，可得单次吸入的汽油质量：
$m_{\mathrm{汽油}}=\frac{1}{22+1}× m_{\mathrm{混}}=\frac{3×10^{-3}\ \mathrm{kg}}{23}$
代入汽油热值$q=4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}$，单次做功燃料燃烧放热：
$Q=m_{\mathrm{汽油}}q=\frac{3×10^{-3}\ \mathrm{kg}}{23}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=6000\ \mathrm{J}$
2. 计算发动机的效率：
四冲程发动机曲轴每转2圈对外做功1次，曲轴转速为$3000\ \mathrm{r/min}$，则每分钟对外做功$\frac{3000}{2}=1500$次，每秒对外做功$\frac{1500}{60}=25$次。
1s内燃料燃烧释放的总热量：
$Q_{\mathrm{放总}}=25× Q=25×6000\ \mathrm{J}=1.5×10^5\ \mathrm{J}$
汽车输出机械功率$P=50\ \mathrm{kW}=5×10^4\ \mathrm{W}$，1s内输出的有用机械功：
$W=Pt=5×10^4\ \mathrm{W}×1\ \mathrm{s}=5×10^4\ \mathrm{J}$
发动机的效率：
$\eta=\frac{W}{Q_{\mathrm{放总}}}×100\%=\frac{5×10^4\ \mathrm{J}}{1.5×10^5\ \mathrm{J}}×100\%\approx33.3\%$
【答案】
6000；33.3
【知识点】
密度计算，热值公式，热机效率
【点评】
本题是热机模块的典型综合计算题，两处高频易错点需要注意：一是容易误解空燃比的定义，误将燃油占混合气的比例算为1/22，忽略混合气总质量是空气和燃油质量之和；二是容易混淆四冲程曲轴转数和做功次数的对应关系，误以为曲轴转1圈就对外做功1次，导致总放热计算错误，解题时要准确把握概念定义和四冲程汽油机的工作规律。
【难度系数】
0.4
11. (2025·南京金陵汇文中学月考)小李想测量蜡烛的热值$q$,他利用如图所示的装置进行测量,$A$容器内装有$150\ \mathrm{g}$的水,防风罩$B$的下端开了通气孔.
(1)为完成实验,还需要的测量工具是
(2)实验中小李是通过测量
(3)实验中水的温度升高内能增加,这是通过
(4)实验前后小李测量的数据如表所示,则蜡烛的热值约为
(5)小李跟同学讨论后,认为实验中测出的蜡烛的热值跟真实值相比
(1)为完成实验,还需要的测量工具是
温度计
和(托盘)天平
.(2)实验中小李是通过测量
水吸收的热量
(填“加热时间”或“水吸收的热量”)间接测量蜡烛燃烧放出的热量.(3)实验中水的温度升高内能增加,这是通过
热传递
的方式改变物体的内能.(4)实验前后小李测量的数据如表所示,则蜡烛的热值约为
$1.575×10^{7}$
$\mathrm{J/kg}$.(5)小李跟同学讨论后,认为实验中测出的蜡烛的热值跟真实值相比
偏小
(填“偏大”“偏小”或“相等”).答案
11. (1)温度计 (托盘)天平 (2)水吸收的热量 (3)热传递 (4)$1.575×10^{7}$ (5)偏小
解析:(1)要完成本实验,需要测量水的温度与水和蜡烛的质量,因此还需要温度计与天平.
(2)由于蜡烛燃烧放出的热量不能直接测量,实验中是通过水吸收的热量来间接测量蜡烛燃烧放出的热量,即认为蜡烛燃烧放出的热量全部被水吸收.
(3)实验中,蜡烛燃烧放出热量,热量通过热传递的方式传递给水,使水的内能增加,温度升高.
(4)根据表格数据可知,水吸收的热量为$Q_{吸}=cmΔt=4.2×10^{3}J/(kg· ^{\circ }C)×0.15kg×(40^{\circ }C-25^{\circ }C)=9450J$,蜡烛燃烧的质量为$m_{蜡烛}=m_{1}-m_{2}=20.6g-20g=0.6g=0.6×10^{-3}kg$,如果不计热量损失,蜡烛的热值约为$q=\frac {Q_{放}}{m_{蜡烛}}=\frac {Q_{吸}}{m_{蜡烛}}=\frac {9450J}{0.6×10^{-3}kg}=1.575×10^{7}J/kg.$
(5)在实验过程中,蜡烛燃烧放出的热量不可能全部被水吸收,会有热量散失到周围环境中,即水吸收的热量比蜡烛放出的热量要少,而在计算时,使用水吸收的热量来代替蜡烛燃烧放出的热量,故计算出的热值会比真实值偏小.
解析:(1)要完成本实验,需要测量水的温度与水和蜡烛的质量,因此还需要温度计与天平.
(2)由于蜡烛燃烧放出的热量不能直接测量,实验中是通过水吸收的热量来间接测量蜡烛燃烧放出的热量,即认为蜡烛燃烧放出的热量全部被水吸收.
(3)实验中,蜡烛燃烧放出热量,热量通过热传递的方式传递给水,使水的内能增加,温度升高.
(4)根据表格数据可知,水吸收的热量为$Q_{吸}=cmΔt=4.2×10^{3}J/(kg· ^{\circ }C)×0.15kg×(40^{\circ }C-25^{\circ }C)=9450J$,蜡烛燃烧的质量为$m_{蜡烛}=m_{1}-m_{2}=20.6g-20g=0.6g=0.6×10^{-3}kg$,如果不计热量损失,蜡烛的热值约为$q=\frac {Q_{放}}{m_{蜡烛}}=\frac {Q_{吸}}{m_{蜡烛}}=\frac {9450J}{0.6×10^{-3}kg}=1.575×10^{7}J/kg.$
(5)在实验过程中,蜡烛燃烧放出的热量不可能全部被水吸收,会有热量散失到周围环境中,即水吸收的热量比蜡烛放出的热量要少,而在计算时,使用水吸收的热量来代替蜡烛燃烧放出的热量,故计算出的热值会比真实值偏小.
解析
【分析】
这是一道测量蜡烛热值的热学实验题，我们可以顺着实验原理逐步推导解题思路：
1. 首先回忆热值的定义式$q=\frac{Q_{放}}{m}$，要计算蜡烛热值，需要测量蜡烛燃烧放出的热量、燃烧掉的蜡烛质量；本实验用水吸收热量等效替代蜡烛放出的热量，根据$Q_{吸}=cm\Delta t$，已知水的比热容的前提下，还需要测量水的质量和水的温度变化，由此就能推导出需要的测量工具。
2. 第二问要注意，蜡烛的燃烧放热速率不是恒定值，无法通过加热时间反映放热多少，因此只能通过测量水吸收的热量间接得到蜡烛的放热量。
3. 第三问区分改变内能的两种方式：做功是能量的转化，热传递是能量的转移，这里热量从火焰转移到水，属于热传递。
4. 第四问先代入吸热公式算出水吸收的热量，再算出燃烧掉的蜡烛质量，代入热值公式即可得到结果。
5. 第五问做误差分析：实际实验中蜡烛燃烧的热量不可能全部被水吸收，有部分散失到环境、被装置吸收，计算时用偏小的水吸收的热量代替蜡烛实际放出的总热量，得到的热值自然小于真实值。
【解析】
(1) 本实验需要测量水的温度变化来计算水吸收的热量，还需要测量水和蜡烛的质量，因此还需要的测量工具是温度计和托盘天平。
(2) 蜡烛燃烧放出的热量无法直接测量，且蜡烛燃烧的放热速率不恒定，不能用加热时间反映放热多少，因此实验中通过测量水吸收的热量间接测量蜡烛燃烧放出的热量。
(3) 蜡烛燃烧释放的热量传递给水，水的温度升高、内能增加，该过程是能量的转移，属于热传递改变物体的内能。
(4) 计算过程如下：
水的质量$m_{水}=150\ \mathrm{g}=0.15\ \mathrm{kg}$，水的温度变化$\Delta t=40°\mathrm{C}-25°\mathrm{C}=15°\mathrm{C}$，
根据吸热公式可得水吸收的热量：
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^{3}\mathrm{J/(kg· ^{\circ }C)}×0.15\mathrm{kg}×15°\mathrm{C}=9450\mathrm{J}$；
燃烧掉的蜡烛质量$m_{蜡}=20.6\mathrm{g}-20\mathrm{g}=0.6\mathrm{g}=0.6×10^{-3}\mathrm{kg}$，
假设热量全部被水吸收，即$Q_{放}=Q_{吸}$，因此蜡烛的热值：
$q=\frac{Q_{放}}{m_{蜡}}=\frac{9450\mathrm{J}}{0.6×10^{-3}\mathrm{kg}}=1.575×10^{7}\mathrm{J/kg}$。
(5) 实验过程中存在热量散失，蜡烛燃烧放出的总热量远大于水吸收的热量，计算时用偏小的$Q_{吸}$代替实际的$Q_{放}$，代入的放热数值偏小，因此测得的热值和真实值相比偏小。
【答案】
(1) 温度计；(托盘)天平
(2) 水吸收的热量
(3) 热传递
(4) $1.575×10^{7}$
(5) 偏小
【知识点】
燃料热值测量；热传递改变内能；吸热公式计算
【点评】
本题是热学测量燃料热值的经典实验题，覆盖了实验器材选择、转换法应用、内能改变方式、公式计算、误差分析多个考点，易错点是第二问容易误选加热时间，要注意本实验中蜡烛放热速率不恒定，无法用加热时间等效放热多少，误差分析部分理清“代入计算的放热量”和“蜡烛实际总放热量”的大小关系，就能得到正确结论。
【难度系数】
0.7
这是一道测量蜡烛热值的热学实验题，我们可以顺着实验原理逐步推导解题思路：
1. 首先回忆热值的定义式$q=\frac{Q_{放}}{m}$，要计算蜡烛热值，需要测量蜡烛燃烧放出的热量、燃烧掉的蜡烛质量；本实验用水吸收热量等效替代蜡烛放出的热量，根据$Q_{吸}=cm\Delta t$，已知水的比热容的前提下，还需要测量水的质量和水的温度变化，由此就能推导出需要的测量工具。
2. 第二问要注意，蜡烛的燃烧放热速率不是恒定值，无法通过加热时间反映放热多少，因此只能通过测量水吸收的热量间接得到蜡烛的放热量。
3. 第三问区分改变内能的两种方式：做功是能量的转化，热传递是能量的转移，这里热量从火焰转移到水，属于热传递。
4. 第四问先代入吸热公式算出水吸收的热量，再算出燃烧掉的蜡烛质量，代入热值公式即可得到结果。
5. 第五问做误差分析：实际实验中蜡烛燃烧的热量不可能全部被水吸收，有部分散失到环境、被装置吸收，计算时用偏小的水吸收的热量代替蜡烛实际放出的总热量，得到的热值自然小于真实值。
【解析】
(1) 本实验需要测量水的温度变化来计算水吸收的热量，还需要测量水和蜡烛的质量，因此还需要的测量工具是温度计和托盘天平。
(2) 蜡烛燃烧放出的热量无法直接测量，且蜡烛燃烧的放热速率不恒定，不能用加热时间反映放热多少，因此实验中通过测量水吸收的热量间接测量蜡烛燃烧放出的热量。
(3) 蜡烛燃烧释放的热量传递给水，水的温度升高、内能增加，该过程是能量的转移，属于热传递改变物体的内能。
(4) 计算过程如下：
水的质量$m_{水}=150\ \mathrm{g}=0.15\ \mathrm{kg}$，水的温度变化$\Delta t=40°\mathrm{C}-25°\mathrm{C}=15°\mathrm{C}$，
根据吸热公式可得水吸收的热量：
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^{3}\mathrm{J/(kg· ^{\circ }C)}×0.15\mathrm{kg}×15°\mathrm{C}=9450\mathrm{J}$；
燃烧掉的蜡烛质量$m_{蜡}=20.6\mathrm{g}-20\mathrm{g}=0.6\mathrm{g}=0.6×10^{-3}\mathrm{kg}$，
假设热量全部被水吸收，即$Q_{放}=Q_{吸}$，因此蜡烛的热值：
$q=\frac{Q_{放}}{m_{蜡}}=\frac{9450\mathrm{J}}{0.6×10^{-3}\mathrm{kg}}=1.575×10^{7}\mathrm{J/kg}$。
(5) 实验过程中存在热量散失，蜡烛燃烧放出的总热量远大于水吸收的热量，计算时用偏小的$Q_{吸}$代替实际的$Q_{放}$，代入的放热数值偏小，因此测得的热值和真实值相比偏小。
【答案】
(1) 温度计；(托盘)天平
(2) 水吸收的热量
(3) 热传递
(4) $1.575×10^{7}$
(5) 偏小
【知识点】
燃料热值测量；热传递改变内能；吸热公式计算
【点评】
本题是热学测量燃料热值的经典实验题，覆盖了实验器材选择、转换法应用、内能改变方式、公式计算、误差分析多个考点，易错点是第二问容易误选加热时间，要注意本实验中蜡烛放热速率不恒定，无法用加热时间等效放热多少，误差分析部分理清“代入计算的放热量”和“蜡烛实际总放热量”的大小关系，就能得到正确结论。
【难度系数】
0.7
12. 小明利用如图装置,可完成以下两个探究实验:
实验一:“探究不同物质吸热升温的现象”.
实验二:“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”.
(1)“探究不同物质吸热升温的现象”的实验,甲、乙虚线框中应选择的器材组合是
(2)“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”的实验,正确选择实验器材,燃料燃烧放出热量的多少是通过比较
实验一:“探究不同物质吸热升温的现象”.
实验二:“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”.
(1)“探究不同物质吸热升温的现象”的实验,甲、乙虚线框中应选择的器材组合是
B、C
(填字母),物质吸收热量的多少是通过比较加热时间的长短
(填“温度计升高的示数”或“加热时间的长短”)来反映的,小明设计了两个方案比较不同物质吸热升温的性质,方案一:加热相同时间,比较升高的温度;方案二:升高相同的温度,比较加热的时间.你认为两方案都
(填“方案一”“方案二”或“两方案都”)可行.(2)“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”的实验,正确选择实验器材,燃料燃烧放出热量的多少是通过比较
温度计升高的示数
(填“温度计升高的示数”或“加热时间的长短”)来反映的,若实验过程中燃料还未燃尽时,某一烧杯内水就沸腾了,此时小明立即在该烧杯中添加了少量水继续实验,直至燃料燃尽后测量水温.这样操作是否可行?不可行
,理由是实验中烧杯内水的质量应相同
.答案
12. (1)B、C 加热时间的长短 两方案都 (2)温度计升高的示数 不可行 实验中烧杯内水的质量应相同
解析:(1)为了比较不同物质的吸热本领的大小,需要燃烧相同的燃料,加热相同的时间,比较质量和初温相同的不同物质升高的温度,应选择B、C两套装置.因为实验所用的热源相同,即在相同时间内放出的热量相同,那么物质在相同时间内吸收的热量也相同,则加热时间越长,吸收的热量也越多.小明设计的两个方案都可行,因为不同物质在加热时间相同即吸收相同热量时,温度升高不同的话,说明吸热能力不同;而在升高相同温度时,吸收的热量即加热时间不同的话,也说明吸热能力不同.
(2)在比较不同燃料热值的实验中,应控制燃料燃烧的质量相同,燃料种类不同,通过比较温度计升高的示数反映燃料燃烧放出热量的多少.实验中,燃料未燃尽,烧杯中的液体便沸腾了,于是往烧杯中添加同种液体,这样的操作不可行,因为实验中要保持两个烧杯中的液体质量相同.
解析:(1)为了比较不同物质的吸热本领的大小,需要燃烧相同的燃料,加热相同的时间,比较质量和初温相同的不同物质升高的温度,应选择B、C两套装置.因为实验所用的热源相同,即在相同时间内放出的热量相同,那么物质在相同时间内吸收的热量也相同,则加热时间越长,吸收的热量也越多.小明设计的两个方案都可行,因为不同物质在加热时间相同即吸收相同热量时,温度升高不同的话,说明吸热能力不同;而在升高相同温度时,吸收的热量即加热时间不同的话,也说明吸热能力不同.
(2)在比较不同燃料热值的实验中,应控制燃料燃烧的质量相同,燃料种类不同,通过比较温度计升高的示数反映燃料燃烧放出热量的多少.实验中,燃料未燃尽,烧杯中的液体便沸腾了,于是往烧杯中添加同种液体,这样的操作不可行,因为实验中要保持两个烧杯中的液体质量相同.
解析
【分析】
首先明确两个实验的核心控制变量要求：第一问探究不同物质吸热升温的实验，需要保证热源完全相同，相同时间内放出的热量一致，仅改变被加热的物质种类，据此选择对应器材；实验中用转换法把不易直接测量的吸热多少转化为易测量的加热时间，两个比较方案分别从“同吸热比升温”和“同升温比吸热”两个角度判断吸热能力，均成立。第二问比较不同燃料放热的实验，需要控制被加热的液体是同质量的同种物质，仅改变燃料种类，把燃料放热多少转化为液体升高的温度，实验全程要保证液体质量不变，中途加水会破坏控制变量的要求，因此操作不可行。
【解析】
(1) 探究不同物质吸热升温的实验，需控制热源（燃料）完全相同，被加热的物质为质量相等的不同种类物质，因此甲、乙虚线框应选择B、C的器材组合。由于相同热源单位时间内放出的热量相等，因此物质吸收热量的多少可以通过加热时间的长短来反映，加热时间越长，物质吸收的热量越多。方案一：加热相同时间即两种物质吸收的热量相等，比较升高的温度，升温越小说明吸热能力越强；方案二：升高相同的温度，比较加热的时间，加热时间越长说明物质吸收的热量越多，吸热能力越强，因此两个方案都可行。
(2) 比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量的实验，需控制被加热的液体为质量、初温完全相同的同种液体，燃料种类不同，燃料燃烧放出的热量全部被液体吸收，因此燃料放热的多少可以通过比较温度计升高的示数来反映。若实验中途往烧杯中添加少量水，会导致该烧杯内水的总质量与另一烧杯的水质量不相等，没有控制水的质量相同，不符合控制变量的实验要求，因此该操作不可行。
【答案】
(1)B、C 加热时间的长短 两方案都 (2)温度计升高的示数 不可行 实验中烧杯内水的质量应相同
【知识点】
控制变量法；转换法；热学探究实验
【点评】
本题对比了初中热学两个经典探究实验的设计逻辑，重点考察控制变量法和转换法在热学实验中的应用，区分两个实验中转换物理量的差异，易错点是忽略实验过程中控制液体质量不变的细节要求，能帮助学生理清相似热学实验的不同设计思路。
【难度系数】
0.6
首先明确两个实验的核心控制变量要求：第一问探究不同物质吸热升温的实验，需要保证热源完全相同，相同时间内放出的热量一致，仅改变被加热的物质种类，据此选择对应器材；实验中用转换法把不易直接测量的吸热多少转化为易测量的加热时间，两个比较方案分别从“同吸热比升温”和“同升温比吸热”两个角度判断吸热能力，均成立。第二问比较不同燃料放热的实验，需要控制被加热的液体是同质量的同种物质，仅改变燃料种类，把燃料放热多少转化为液体升高的温度，实验全程要保证液体质量不变，中途加水会破坏控制变量的要求，因此操作不可行。
【解析】
(1) 探究不同物质吸热升温的实验，需控制热源（燃料）完全相同，被加热的物质为质量相等的不同种类物质，因此甲、乙虚线框应选择B、C的器材组合。由于相同热源单位时间内放出的热量相等，因此物质吸收热量的多少可以通过加热时间的长短来反映，加热时间越长，物质吸收的热量越多。方案一：加热相同时间即两种物质吸收的热量相等，比较升高的温度，升温越小说明吸热能力越强；方案二：升高相同的温度，比较加热的时间，加热时间越长说明物质吸收的热量越多，吸热能力越强，因此两个方案都可行。
(2) 比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量的实验，需控制被加热的液体为质量、初温完全相同的同种液体，燃料种类不同，燃料燃烧放出的热量全部被液体吸收，因此燃料放热的多少可以通过比较温度计升高的示数来反映。若实验中途往烧杯中添加少量水，会导致该烧杯内水的总质量与另一烧杯的水质量不相等，没有控制水的质量相同，不符合控制变量的实验要求，因此该操作不可行。
【答案】
(1)B、C 加热时间的长短 两方案都 (2)温度计升高的示数 不可行 实验中烧杯内水的质量应相同
【知识点】
控制变量法；转换法；热学探究实验
【点评】
本题对比了初中热学两个经典探究实验的设计逻辑，重点考察控制变量法和转换法在热学实验中的应用，区分两个实验中转换物理量的差异，易错点是忽略实验过程中控制液体质量不变的细节要求，能帮助学生理清相似热学实验的不同设计思路。
【难度系数】
0.6
