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15.(8分)某校项目化实验小组利用可乐瓶等材料制作水火箭(如图甲),并进行飞行高度测试,水火箭的结构如图乙所示。将水火箭竖立于地面,用打气筒通过打气管向瓶内打气,当瓶内压强足够大时,瓶塞脱落,水向下喷出,水火箭就接近竖直向上飞。
(1)实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度,可以转换为测量
(2)如图丙所示,小组同学用频闪照相机拍下了水火箭从A处起飞,到达最高点C处的过程,照相机每隔0.2 s曝光一次,从拍摄的照片可以看出,水火箭的运动情况是
(3)以下是水火箭的部分评价量表。
图丁是小组同学实验时水火箭的速度和在空中的上升时间的关系,请结合评价量表的功能性指标,对该水火箭进行评价并说明理由:
(1)实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度,可以转换为测量
水火箭竖直上升到最大高度的时间（或水火箭从发射到落地时间）
来间接反映这个高度。该实验需要的测量工具是秒表
。(2)如图丙所示,小组同学用频闪照相机拍下了水火箭从A处起飞,到达最高点C处的过程,照相机每隔0.2 s曝光一次,从拍摄的照片可以看出,水火箭的运动情况是
变速直线运动
(选填“匀速直线运动”或“变速直线运动”)。(3)以下是水火箭的部分评价量表。
图丁是小组同学实验时水火箭的速度和在空中的上升时间的关系,请结合评价量表的功能性指标,对该水火箭进行评价并说明理由:
优秀,因为水火箭在空中飞行的时间等于8 s
。答案
15.(1)水火箭竖直上升到最大高度的时间（或水火箭从发射到落地时间） 秒表 (2)变速直线运动 (3)优秀,因为水火箭在空中飞行的时间等于8 s
解析
【分析】
本题围绕水火箭实验展开，考查物理实验方法、运动状态判断及图像分析。(1) 利用转换法，将难以直接测量的竖直上升最大高度转换为易测量的飞行时间，需明确转换法的应用逻辑；(2) 通过频闪照片的时间间隔和路程变化，判断相同时间内的路程是否相等，进而确定运动类型；(3) 结合速度-时间图像读取上升时间，对应评价量表的功能性指标进行评价。
【解析】
(1) 由于无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，根据高度与飞行时间的关联，可转换为测量水火箭竖直上升到最大高度的时间（或从发射到落地的时间），测量时间的工具是秒表；
(2) 频闪照相机每隔0.2s曝光一次，即相邻两次曝光的时间间隔相同，从照片中可看出，相同时间间隔内水火箭通过的路程逐渐变大，因此水火箭做变速直线运动；
(3) 观察图丁的速度-时间关系图，可知水火箭在空中的上升时间为8s，结合评价量表的功能性指标，飞行时间长，因此该水火箭的评价为优秀。
【答案】
(1) 水火箭竖直上升到最大高度的时间（或水火箭从发射到落地时间）；秒表
(2) 变速直线运动
(3) 优秀，因为水火箭在空中飞行的时间等于8s
【知识点】
转换法、机械运动、图像分析
【点评】
本题结合项目化实验情境，考查初中物理核心知识点，注重实验方法的应用和图像分析能力，难度适中，符合初中物理的考查要求。
【难度系数】
0.6
本题围绕水火箭实验展开，考查物理实验方法、运动状态判断及图像分析。(1) 利用转换法，将难以直接测量的竖直上升最大高度转换为易测量的飞行时间，需明确转换法的应用逻辑；(2) 通过频闪照片的时间间隔和路程变化，判断相同时间内的路程是否相等，进而确定运动类型；(3) 结合速度-时间图像读取上升时间，对应评价量表的功能性指标进行评价。
【解析】
(1) 由于无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，根据高度与飞行时间的关联，可转换为测量水火箭竖直上升到最大高度的时间（或从发射到落地的时间），测量时间的工具是秒表；
(2) 频闪照相机每隔0.2s曝光一次，即相邻两次曝光的时间间隔相同，从照片中可看出，相同时间间隔内水火箭通过的路程逐渐变大，因此水火箭做变速直线运动；
(3) 观察图丁的速度-时间关系图，可知水火箭在空中的上升时间为8s，结合评价量表的功能性指标，飞行时间长，因此该水火箭的评价为优秀。
【答案】
(1) 水火箭竖直上升到最大高度的时间（或水火箭从发射到落地时间）；秒表
(2) 变速直线运动
(3) 优秀，因为水火箭在空中飞行的时间等于8s
【知识点】
转换法、机械运动、图像分析
【点评】
本题结合项目化实验情境，考查初中物理核心知识点，注重实验方法的应用和图像分析能力，难度适中，符合初中物理的考查要求。
【难度系数】
0.6
四、综合应用题(8分)
16.(陕西中考)氢能因其低碳、高热值、来源广泛等特点，在新能源领域备受青睐。某款氢内燃机汽车的总质量为1.8 t，车轮与地面的总接触面积为0.1 m²。某次测试中，该车匀速直线行驶6 km用时5 min，牵引力做功的功率恒为36 kW，发动机的效率为60%。(g取10 N/kg，氢燃料的热值为$1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}$，假设氢燃料完全燃烧)
(1)该车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少帕？
(2)本次测试中，该车行驶的速度是多少米每秒？受到的牵引力是多少牛？
(3)本次测试中，消耗氢燃料的质量是多少千克？(计算结果保留两位小数)
16.(陕西中考)氢能因其低碳、高热值、来源广泛等特点，在新能源领域备受青睐。某款氢内燃机汽车的总质量为1.8 t，车轮与地面的总接触面积为0.1 m²。某次测试中，该车匀速直线行驶6 km用时5 min，牵引力做功的功率恒为36 kW，发动机的效率为60%。(g取10 N/kg，氢燃料的热值为$1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}$，假设氢燃料完全燃烧)
(1)该车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少帕？
(2)本次测试中，该车行驶的速度是多少米每秒？受到的牵引力是多少牛？
(3)本次测试中，消耗氢燃料的质量是多少千克？(计算结果保留两位小数)
答案
16.(1)该车静止在水平地面上时,对地面的压强 $p=\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{1.8×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}}{0.1\ \mathrm{m}^2}=1.8×10^5\ \mathrm{Pa}$
(2)本次测试中,该车行驶的速度 $v=\frac{s}{t}=\frac{6\ 000\ \mathrm{m}}{5×60\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{m/s}$,牵引力做功的功率恒为36 kW,由 $P=\frac{W}{t},W=Fs$ 得,$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv$,则受到的牵引力 $F=\frac{P}{v}=\frac{36\ 000\ \mathrm{W}}{20\ \mathrm{m/s}}=1\ 800\ \mathrm{N}$
(3)牵引力做功$W=Pt=36\ 000\ \mathrm{W}×5×60\ \mathrm{s}=1.08×10^7\ \mathrm{J}$,由 $\eta=\frac{W}{Q_\mathrm{放}}$得,氢燃料完全燃烧放出的热量$Q_\mathrm{放}=\frac{W}{\eta}=\frac{1.08×10^7\ \mathrm{J}}{60\%}=1.8×10^7\ \mathrm{J}$,本次测试中,消耗氢燃料的质量 $m_\mathrm{氢}=\frac{Q_\mathrm{放}}{q_\mathrm{氢}}=\frac{1.8×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}}\approx0.13\ \mathrm{kg}$
(2)本次测试中,该车行驶的速度 $v=\frac{s}{t}=\frac{6\ 000\ \mathrm{m}}{5×60\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{m/s}$,牵引力做功的功率恒为36 kW,由 $P=\frac{W}{t},W=Fs$ 得,$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv$,则受到的牵引力 $F=\frac{P}{v}=\frac{36\ 000\ \mathrm{W}}{20\ \mathrm{m/s}}=1\ 800\ \mathrm{N}$
(3)牵引力做功$W=Pt=36\ 000\ \mathrm{W}×5×60\ \mathrm{s}=1.08×10^7\ \mathrm{J}$,由 $\eta=\frac{W}{Q_\mathrm{放}}$得,氢燃料完全燃烧放出的热量$Q_\mathrm{放}=\frac{W}{\eta}=\frac{1.08×10^7\ \mathrm{J}}{60\%}=1.8×10^7\ \mathrm{J}$,本次测试中,消耗氢燃料的质量 $m_\mathrm{氢}=\frac{Q_\mathrm{放}}{q_\mathrm{氢}}=\frac{1.8×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}}\approx0.13\ \mathrm{kg}$
解析
【分析】
本题为力学与热学结合的综合应用题，分三小问逐步求解：第(1)问利用静止时压力等于重力，结合压强公式计算；第(2)问先通过路程和时间算速度，再由功率与速度的关系求牵引力；第(3)问先算牵引力做功，再结合效率求总热量，最后用热值公式算氢燃料质量，需注意单位统一。
【解析】
(1) 该车静止在水平地面上时，对地面的压力等于自身重力，即$ F = G = mg $。
已知总质量$ m = 1.8\ \mathrm{t} = 1.8×10^3\ \mathrm{kg} $，$ g = 10\ \mathrm{N/kg} $，接触面积$ S = 0.1\ \mathrm{m}^2 $，根据压强公式：
$ p = \frac{F}{S} = \frac{G}{S} = \frac{mg}{S} = \frac{1.8×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}}{0.1\ \mathrm{m}^2} = 1.8×10^5\ \mathrm{Pa} $。
(2) 行驶路程$ s = 6\ \mathrm{km} = 6000\ \mathrm{m} $，时间$ t = 5\ \mathrm{min} = 5×60\ \mathrm{s} = 300\ \mathrm{s} $，根据速度公式：
$ v = \frac{s}{t} = \frac{6000\ \mathrm{m}}{300\ \mathrm{s}} = 20\ \mathrm{m/s} $。
已知功率$ P = 36\ \mathrm{kW} = 36000\ \mathrm{W} $，由$ P = \frac{W}{t} $、$ W = Fs $得$ P = Fv $，变形得牵引力：
$ F = \frac{P}{v} = \frac{36000\ \mathrm{W}}{20\ \mathrm{m/s}} = 1800\ \mathrm{N} $。
(3) 牵引力做的有用功：
$ W = Pt = 36000\ \mathrm{W}×300\ \mathrm{s} = 1.08×10^7\ \mathrm{J} $。
发动机效率$ \eta = 60\% $，由$ \eta = \frac{W}{Q_{\mathrm{放}}} $得，氢燃料完全燃烧放出的热量：
$ Q_{\mathrm{放}} = \frac{W}{\eta} = \frac{1.08×10^7\ \mathrm{J}}{60\%} = 1.8×10^7\ \mathrm{J} $。
已知氢燃料热值$ q = 1.4×10^8\ \mathrm{J/kg} $，由$ Q_{\mathrm{放}} = mq $得，消耗氢燃料的质量：
$ m_{\mathrm{氢}} = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{q} = \frac{1.8×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}} \approx 0.13\ \mathrm{kg} $。
【答案】
(1) $ 1.8×10^5\ \mathrm{Pa} $；(2) 行驶速度$ 20\ \mathrm{m/s} $，牵引力$ 1800\ \mathrm{N} $；(3) $ 0.13\ \mathrm{kg} $
【知识点】
压强计算、功率与牵引力的关系、热值与热效率
【点评】
本题考查力学与热学基础公式的综合应用，需注意单位换算（如吨转千克、分钟转秒、千瓦转瓦），是中考常见的中档综合题，侧重公式的灵活运用。
【难度系数】
0.6
本题为力学与热学结合的综合应用题，分三小问逐步求解：第(1)问利用静止时压力等于重力，结合压强公式计算；第(2)问先通过路程和时间算速度，再由功率与速度的关系求牵引力；第(3)问先算牵引力做功，再结合效率求总热量，最后用热值公式算氢燃料质量，需注意单位统一。
【解析】
(1) 该车静止在水平地面上时，对地面的压力等于自身重力，即$ F = G = mg $。
已知总质量$ m = 1.8\ \mathrm{t} = 1.8×10^3\ \mathrm{kg} $，$ g = 10\ \mathrm{N/kg} $，接触面积$ S = 0.1\ \mathrm{m}^2 $，根据压强公式：
$ p = \frac{F}{S} = \frac{G}{S} = \frac{mg}{S} = \frac{1.8×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}}{0.1\ \mathrm{m}^2} = 1.8×10^5\ \mathrm{Pa} $。
(2) 行驶路程$ s = 6\ \mathrm{km} = 6000\ \mathrm{m} $，时间$ t = 5\ \mathrm{min} = 5×60\ \mathrm{s} = 300\ \mathrm{s} $，根据速度公式：
$ v = \frac{s}{t} = \frac{6000\ \mathrm{m}}{300\ \mathrm{s}} = 20\ \mathrm{m/s} $。
已知功率$ P = 36\ \mathrm{kW} = 36000\ \mathrm{W} $，由$ P = \frac{W}{t} $、$ W = Fs $得$ P = Fv $，变形得牵引力：
$ F = \frac{P}{v} = \frac{36000\ \mathrm{W}}{20\ \mathrm{m/s}} = 1800\ \mathrm{N} $。
(3) 牵引力做的有用功：
$ W = Pt = 36000\ \mathrm{W}×300\ \mathrm{s} = 1.08×10^7\ \mathrm{J} $。
发动机效率$ \eta = 60\% $，由$ \eta = \frac{W}{Q_{\mathrm{放}}} $得，氢燃料完全燃烧放出的热量：
$ Q_{\mathrm{放}} = \frac{W}{\eta} = \frac{1.08×10^7\ \mathrm{J}}{60\%} = 1.8×10^7\ \mathrm{J} $。
已知氢燃料热值$ q = 1.4×10^8\ \mathrm{J/kg} $，由$ Q_{\mathrm{放}} = mq $得，消耗氢燃料的质量：
$ m_{\mathrm{氢}} = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{q} = \frac{1.8×10^7\ \mathrm{J}}{1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}} \approx 0.13\ \mathrm{kg} $。
【答案】
(1) $ 1.8×10^5\ \mathrm{Pa} $；(2) 行驶速度$ 20\ \mathrm{m/s} $，牵引力$ 1800\ \mathrm{N} $；(3) $ 0.13\ \mathrm{kg} $
【知识点】
压强计算、功率与牵引力的关系、热值与热效率
【点评】
本题考查力学与热学基础公式的综合应用，需注意单位换算（如吨转千克、分钟转秒、千瓦转瓦），是中考常见的中档综合题，侧重公式的灵活运用。
【难度系数】
0.6
