3. 小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用甲、乙两种物质进行对比实验,甲、乙的质量关系为$m_{甲} ＜ m_{乙}$。他对实验数据进行了处理,得到如图14 - 8所示的图像。实验中,两种物质在相同时间内放出的热量相等。
(1)乙所在环境的温度可能是( )。
A. $0°C$
B. $20°C$
C. $70°C$
D. 无法确定
(2)由图可知,乙在第$5min$时的内能________(选填“大于”“小于”或“等于”)第$10min$时的内能。
(3)关于甲、乙的比热容情况,下列判断中正确的是( )。
A. 甲更大
B. 乙更大
C. 无法判断
]

A
大于
A

【解析】
(1) 热传递的条件是存在温度差，乙最终温度稳定在$10°C$，说明乙所在环境温度不高于$10°C$，选项中只有$0°C$符合，故选A。
(2) 乙在第5min到第10min过程中持续放热，温度降低，内能减小，因此乙在第5min时的内能大于第10min时的内能。
(3) 相同时间内甲、乙放出热量相等，20min内，甲的温度变化$\Delta t_{甲}=60°C - 30°C=30°C$，乙的温度变化$\Delta t_{乙}=60°C - 10°C=50°C$，且$m_{甲} ＜ m_{乙}$。根据$Q_{放}=cm\Delta t$变形得$c=\frac{Q_{放}}{m\Delta t}$，$Q_{放}$相同，$m$越小、$\Delta t$越小，比热容$c$越大，故甲的比热容更大，选A。
【答案】
(1) A
(2) 大于
(3) A
【知识点】
热传递条件、内能与温度关系、比热容公式应用
【点评】
本题结合图像考查物质放热能力的探究，需综合运用热传递条件、内能变化规律及比热容公式分析，侧重对图像解读和公式应用能力的考查。
【难度系数】
0.6

4. 把一块质量为$10g$的铁块放在火炉里烧相当长的时间后,立即投入温度为$20°C$、质量为$20g$的水中,平衡后的温度是$75°C$。若不计热量损失,求火炉的温度。$[c_{铁} = 0.46×10^{3}J/(kg·°C)]$

解：
水吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t_{0水})$，其中$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg·^{\circ}C)$，$m_{水}=0.02kg$，$t=75^{\circ}C$，$t_{0水}=20^{\circ}C$，则$Q_{吸}=4.2×10^{3}×0.02×(75 - 20)=4.62×10^{3}J$。 不计热量损失，铁块放出的热量$Q_{放}=Q_{吸}=4.62×10^{3}J$。 由$Q_{放}=c_{铁}m_{铁}(t_{0铁}-t)$得，火炉温度$t_{0铁}=\frac{Q_{放}}{c_{铁}m_{铁}} + t$，其中$c_{铁}=0.46×10^{3}J/(kg·^{\circ}C)$，$m_{铁}=0.01kg$，代入数据得$t_{0铁}=\frac{4.62×10^{3}}{0.46×10^{3}×0.01} + 75≈1079.35^{\circ}C$。 1079.35℃

【解析】
1. 计算水吸收的热量：
已知$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg·°C)$，$m_{水}=20g=0.02kg$，$t=75°C$，$t_{0水}=20°C$，根据吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t_{0水})$，代入数据得：
$Q_{吸}=4.2×10^{3}J/(kg·°C)×0.02kg×(75°C - 20°C)=4.62×10^{3}J$。
2. 不计热量损失，铁块放出的热量等于水吸收的热量，即$Q_{放}=Q_{吸}=4.62×10^{3}J$。
3. 计算火炉的温度（即铁块的初温$t_{0铁}$）：
已知$c_{铁}=0.46×10^{3}J/(kg·°C)$，$m_{铁}=10g=0.01kg$，根据放热公式$Q_{放}=c_{铁}m_{铁}(t_{0铁}-t)$变形得：
$t_{0铁}=\frac{Q_{放}}{c_{铁}m_{铁}} + t$，代入数据得：
$t_{0铁}=\frac{4.62×10^{3}J}{0.46×10^{3}J/(kg·°C)×0.01kg} + 75°C≈1079.35°C$。
【答案】
1079.35℃
【知识点】
热平衡方程、热量计算
【点评】
本题考查热平衡原理的应用，解题时需熟练运用吸热、放热公式，注意单位统一，明确铁块的初温即为火炉的温度。
【难度系数】
0.6

- 热机
发动机是把其他能量转化为________的机器,其中能将燃料燃烧时释放的________转化为________的发动机则称为________。
燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机,叫做________。
- 汽油机工作原理
四冲程汽油机工作时的能量转化是怎样的？
汽油机的燃料是________。四冲程汽油机的工作原理如下。
(a)吸气冲程：旋转的曲轴通过连杆带动活塞,使活塞从气缸上部向下运动,________开启,________通过进气道进入缸内。
(b)压缩冲程：两个气阀________,活塞在曲轴带动下,从气缸下部向上运动,缸内混合气体被________,________能转化为________能,因此,内能增加、温度升高、压强增大。
(c)做功冲程：压缩冲程结束后做功冲程开始时,气缸顶部的________发出电火花,缸内气体爆发性燃烧,高温高压气体迅速膨胀,使活塞向________运动,________能转化为________能。
(d)排气冲程：曲轴因为________继续转动使活塞上升,________打开,将燃烧后的废气排出缸外。
- 柴油机工作原理
柴油机与汽油机有哪些异同点？
柴油机的燃料是________。
不同点：柴油机气缸顶部为________；吸气冲程中,进入柴油机气缸的只有________；压缩冲程中,柴油机气缸内气体被压缩的程度比汽油机更________,缸内气体的温度更________,压强更________；压缩冲程末,柴油机的________喷出雾状柴油,进行________点火。
相同点：四冲程柴油机与汽油机的工作原理都是________、______、______、______四个冲程的不断循环。
- 内燃机的利用
生产生活中如何利用汽油机和柴油机？
汽油机作为动力装置大多用在________、______等交通工具上；柴油机多用于________、______、______、______等。

机械能
内能
机械能
热机
内燃机
汽油
进气阀
汽油和空气的混合物
关闭
压缩
机械
内
火花塞
下
内
机械
惯性
排气阀
柴油
喷油嘴
空气
大
高
大
喷油嘴
压燃式
吸气
压缩
做功
排气
小汽车
飞机
载重汽车
火车
轮船
拖拉机

【解析】
本题考查热机、汽油机及柴油机的基础知识点，需结合热机能量转化、内燃机定义、四冲程工作过程及汽油机与柴油机的异同点进行分析填空：
1. 热机部分：发动机是将其他形式能量转化为机械能的装置，热机是把燃料燃烧释放的内能转化为机械能的发动机，燃料直接在气缸内燃烧产生动力的热机为内燃机。
2. 汽油机工作原理：
燃料为汽油，吸气冲程进气阀开启，汽油和空气的混合物进入气缸；
压缩冲程两个气阀关闭，混合气体被压缩，机械能转化为内能；
做功冲程火花塞点火，活塞向下运动，内能转化为机械能；
排气冲程依靠曲轴惯性转动，排气阀打开排出废气。
3. 柴油机部分：燃料为柴油，与汽油机的不同点在于气缸顶部是喷油嘴，吸气冲程仅吸入空气，压缩程度更大，缸内温度、压强更高，采用压燃式点火；相同点是均为吸气、压缩、做功、排气四个冲程循环工作。
4. 内燃机利用：汽油机多用于小汽车、飞机等交通工具，柴油机多用于载重汽车、火车、轮船、拖拉机等。
【答案】
机械能
内能；机械能；热机
内燃机
汽油
(a)进气阀；汽油和空气的混合物
(b)关闭；压缩；机械；内
(c)火花塞；下；内；机械
(d)惯性；排气阀
柴油
喷油嘴；空气；大；高；大；喷油嘴；压燃式
吸气；压缩；做功；排气
小汽车；飞机；载重汽车；火车；轮船；拖拉机
【知识点】
热机的定义与分类；汽油机四冲程工作原理；汽油机与柴油机异同点
【点评】
本题为热机相关基础填空题，涵盖热机核心定义、汽油机四冲程能量转化、柴油机与汽油机的异同及应用场景等知识点，侧重对基础知识的记忆与理解，是热机部分的入门考点。
【难度系数】
0.8