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17. 物理小组的同学们组装了如图甲、乙、丙所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的酒精灯中分别装有两种不同的燃料。
(1)若要比较不同液体的吸热本领，应选
(2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了$50\ °\mathrm{C}$，加热时间较短的液体的比热容较
(3)实验过程中，若消耗质量相同的两种燃料，图甲中温度升高较多，不考虑热损失，则可知燃料
(4)根据图甲和图丙的实验数据，同学们绘制出如图丁所示的图像。由图像可知：液体
(1)若要比较不同液体的吸热本领，应选
甲、丙
两图的实验装置进行实验。(2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了$50\ °\mathrm{C}$，加热时间较短的液体的比热容较
小
。(3)实验过程中，若消耗质量相同的两种燃料，图甲中温度升高较多，不考虑热损失，则可知燃料
1
（选填“1”或“2”）的热值大。(4)根据图甲和图丙的实验数据，同学们绘制出如图丁所示的图像。由图像可知：液体
B
（选填“A”或“B”）的比热容较大。答案
(1)甲、丙 (2)小 (3)1 (4)B
解析
【分析】
要解决这道热学实验题，需结合控制变量法分析实验设计：
1. 比较不同液体的吸热本领时，需控制燃料种类相同（保证相同时间提供的热量一致）、液体质量相同，据此选择实验装置；
2. 当液体升高相同温度时，加热时间越短，说明液体吸收的热量越少，结合热量公式可判断比热容大小；
3. 比较燃料热值时，需控制消耗燃料的质量相同，液体质量相同，液体温度升高越多，说明燃料放出热量越多，热值越大；
4. 分析温度-时间图像时，升高相同温度，加热时间越长，液体吸收热量越多，结合热量公式判断比热容大小。
【解析】
(1) 比较不同液体的吸热本领，需控制燃料种类相同、液体质量相同。甲和丙装置中燃料均为燃料1，液体分别为A、B且质量相同，因此应选甲、丙两图的装置。
(2) 温度计示数升高50℃（Δt相同），加热时间短说明液体吸收的热量Q更少。根据热量公式$Q=cm\Delta t$，液体质量m相同、Δt相同，Q越小则比热容c越小，故加热时间较短的液体比热容较小。
(3) 消耗质量相同的两种燃料，甲中液体温度升高较多，说明相同质量的燃料1放出的热量更多。根据热值的定义（单位质量燃料完全燃烧放出的热量），可知燃料1的热值更大。
(4) 由图丁可知，A、B升高相同温度（从20℃到80℃，Δt=60℃），A用时10min，B用时20min，说明B吸收的热量更多。根据$Q=cm\Delta t$，液体质量m相同、Δt相同，Q越大则c越大，故液体B的比热容较大。
【答案】
(1)甲、丙 (2)小 (3)1 (4)B
【知识点】
比热容、热值、热量计算
【点评】
本题是热学基础实验题，核心考查控制变量法在探究比热容和热值实验中的应用，需明确实验的控制条件，结合热量公式分析问题，难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决这道热学实验题，需结合控制变量法分析实验设计：
1. 比较不同液体的吸热本领时，需控制燃料种类相同（保证相同时间提供的热量一致）、液体质量相同，据此选择实验装置；
2. 当液体升高相同温度时，加热时间越短，说明液体吸收的热量越少，结合热量公式可判断比热容大小；
3. 比较燃料热值时，需控制消耗燃料的质量相同，液体质量相同，液体温度升高越多，说明燃料放出热量越多，热值越大；
4. 分析温度-时间图像时，升高相同温度，加热时间越长，液体吸收热量越多，结合热量公式判断比热容大小。
【解析】
(1) 比较不同液体的吸热本领，需控制燃料种类相同、液体质量相同。甲和丙装置中燃料均为燃料1，液体分别为A、B且质量相同，因此应选甲、丙两图的装置。
(2) 温度计示数升高50℃（Δt相同），加热时间短说明液体吸收的热量Q更少。根据热量公式$Q=cm\Delta t$，液体质量m相同、Δt相同，Q越小则比热容c越小，故加热时间较短的液体比热容较小。
(3) 消耗质量相同的两种燃料，甲中液体温度升高较多，说明相同质量的燃料1放出的热量更多。根据热值的定义（单位质量燃料完全燃烧放出的热量），可知燃料1的热值更大。
(4) 由图丁可知，A、B升高相同温度（从20℃到80℃，Δt=60℃），A用时10min，B用时20min，说明B吸收的热量更多。根据$Q=cm\Delta t$，液体质量m相同、Δt相同，Q越大则c越大，故液体B的比热容较大。
【答案】
(1)甲、丙 (2)小 (3)1 (4)B
【知识点】
比热容、热值、热量计算
【点评】
本题是热学基础实验题，核心考查控制变量法在探究比热容和热值实验中的应用，需明确实验的控制条件，结合热量公式分析问题，难度适中。
【难度系数】
0.7
18.如图甲,小明在吹气球时,被吹大了的气球没能用手握住,呼啸着飞了出去,若他及时捡拾起气球,将会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比
变低
(选填“变高”“变低”或“没有变化”),这是因为当球内气体喷出来时,发生的能量转化情况是内
能转化为机械
能。如图乙
(选填“乙”或“丙”)中汽油机的工作过程与这一过程中能量的转化是一致的。若某四冲程汽油机在工作时曲轴转速为3 600 r/min,则火花塞每秒点火30
次。答案
变低 内 机械 乙 30
解析
【分析】
要解答本题，需分三步思考：①分析气球喷气时的内能变化与能量转化：气体对外做功时，自身内能减少，温度降低，能量从内能转化为机械能；②判断汽油机冲程：根据气门状态和活塞运动方向，区分做功冲程与排气冲程，匹配对应的能量转化；③计算汽油机点火次数：结合曲轴转速，依据四冲程汽油机的工作规律（每2转完成1个工作循环，对应1次做功）计算每秒点火次数。
【解析】
1. 气球喷气时，球内气体对外做功，内能转化为机械能，自身内能减小，温度降低，因此喷气嘴部温度变低，能量转化为内能转化为机械能。
2. 观察汽油机冲程：乙图中两气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，能量转化为内能转化为机械能，与气球喷气的能量转化一致；丙图中排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，不符合要求。
3. 曲轴转速为3600 r/min，换算为每秒转速是3600÷60=60 r/s。四冲程汽油机每2转完成1个工作循环，每个循环火花塞点火1次，因此每秒点火次数为60÷2=30次。
【答案】
变低 内 机械 乙 30
【知识点】
内能改变、汽油机冲程、热机能量转化
【点评】
本题结合生活实例考查内能变化、汽油机工作原理，需掌握气体对外做功的内能变化规律、汽油机各冲程的判断方法及转速与做功次数的关系，属于基础应用类题目，注重知识点的实际运用。
【难度系数】
0.6
要解答本题，需分三步思考：①分析气球喷气时的内能变化与能量转化：气体对外做功时，自身内能减少，温度降低，能量从内能转化为机械能；②判断汽油机冲程：根据气门状态和活塞运动方向，区分做功冲程与排气冲程，匹配对应的能量转化；③计算汽油机点火次数：结合曲轴转速，依据四冲程汽油机的工作规律（每2转完成1个工作循环，对应1次做功）计算每秒点火次数。
【解析】
1. 气球喷气时，球内气体对外做功，内能转化为机械能，自身内能减小，温度降低，因此喷气嘴部温度变低，能量转化为内能转化为机械能。
2. 观察汽油机冲程：乙图中两气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，能量转化为内能转化为机械能，与气球喷气的能量转化一致；丙图中排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，不符合要求。
3. 曲轴转速为3600 r/min，换算为每秒转速是3600÷60=60 r/s。四冲程汽油机每2转完成1个工作循环，每个循环火花塞点火1次，因此每秒点火次数为60÷2=30次。
【答案】
变低 内 机械 乙 30
【知识点】
内能改变、汽油机冲程、热机能量转化
【点评】
本题结合生活实例考查内能变化、汽油机工作原理，需掌握气体对外做功的内能变化规律、汽油机各冲程的判断方法及转速与做功次数的关系，属于基础应用类题目，注重知识点的实际运用。
【难度系数】
0.6
19. 小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是$10\ °\mathrm{C}$，洗澡时热水器输出热水的温度设定为$40\ °\mathrm{C}$。如果小芳洗一次澡用热水$0.05\ \mathrm{m}^3$，水的比热容是$4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$。
（1）水从热水器中吸收多少热量？
（2）若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，则需要消耗多少天然气？（天然气的热值$q$取$4×10^7\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3$）
（1）水从热水器中吸收多少热量？
（2）若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，则需要消耗多少天然气？（天然气的热值$q$取$4×10^7\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3$）
答案
(1)$Q_{吸}=cm\Delta t = c\rho V_0\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×0.05\ \mathrm{m^3}×(40\ ℃-10\ ℃)=6.3×10^6\ \mathrm{J}$。
(2)$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{Q_{吸}}{\eta q}=\frac{6.3×10^6\ \mathrm{J}}{70\%×4×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.225\ \mathrm{m^3}$。
(2)$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{Q_{吸}}{\eta q}=\frac{6.3×10^6\ \mathrm{J}}{70\%×4×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.225\ \mathrm{m^3}$。
解析
【分析】
本题分为两小问，第（1）问求水吸收的热量，需先利用密度公式将热水体积转换为质量，再代入吸热公式计算；第（2）问需结合热效率公式求出天然气完全燃烧释放的总热量，再利用热值公式计算消耗天然气的体积。解题时要注意单位统一，明确各公式的适用条件。
【解析】
（1）计算热水的质量：
水的密度$\rho=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$，热水体积$V=0.05\ \mathrm{m^3}$，由$\rho=\frac{m}{V}$得，热水质量$m=\rho V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×0.05\ \mathrm{m^3}=50\ \mathrm{kg}$。
水升高的温度$\Delta t=40\ \mathrm{℃}-10\ \mathrm{℃}=30\ \mathrm{℃}$。
根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，代入数据得：
$Q_{吸}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×50\ \mathrm{kg}×30\ \mathrm{℃}=6.3×10^6\ \mathrm{J}$。
（2）已知热效率$\eta=70\%$，由$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$得，天然气完全燃烧释放的热量$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{6.3×10^6\ \mathrm{J}}{70\%}=9×10^6\ \mathrm{J}$。
根据热值公式$Q_{放}=qV$，得消耗天然气的体积$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{9×10^6\ \mathrm{J}}{4×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.225\ \mathrm{m^3}$。
【答案】
(1) $6.3×10^6\ \mathrm{J}$；(2) $0.225\ \mathrm{m^3}$
【知识点】
热量计算、热值计算、热效率应用
【点评】
本题是热学基础综合计算题，考查密度公式、吸热公式、热值公式及热效率公式的应用，解题关键是熟练掌握公式并注意单位换算，属于常规易得分题型。
【难度系数】
0.6
本题分为两小问，第（1）问求水吸收的热量，需先利用密度公式将热水体积转换为质量，再代入吸热公式计算；第（2）问需结合热效率公式求出天然气完全燃烧释放的总热量，再利用热值公式计算消耗天然气的体积。解题时要注意单位统一，明确各公式的适用条件。
【解析】
（1）计算热水的质量：
水的密度$\rho=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$，热水体积$V=0.05\ \mathrm{m^3}$，由$\rho=\frac{m}{V}$得，热水质量$m=\rho V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×0.05\ \mathrm{m^3}=50\ \mathrm{kg}$。
水升高的温度$\Delta t=40\ \mathrm{℃}-10\ \mathrm{℃}=30\ \mathrm{℃}$。
根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，代入数据得：
$Q_{吸}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×50\ \mathrm{kg}×30\ \mathrm{℃}=6.3×10^6\ \mathrm{J}$。
（2）已知热效率$\eta=70\%$，由$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$得，天然气完全燃烧释放的热量$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{6.3×10^6\ \mathrm{J}}{70\%}=9×10^6\ \mathrm{J}$。
根据热值公式$Q_{放}=qV$，得消耗天然气的体积$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{9×10^6\ \mathrm{J}}{4×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.225\ \mathrm{m^3}$。
【答案】
(1) $6.3×10^6\ \mathrm{J}$；(2) $0.225\ \mathrm{m^3}$
【知识点】
热量计算、热值计算、热效率应用
【点评】
本题是热学基础综合计算题，考查密度公式、吸热公式、热值公式及热效率公式的应用，解题关键是熟练掌握公式并注意单位换算，属于常规易得分题型。
【难度系数】
0.6
