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11 某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系.他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1 min记录了杯中水的温度(如表所示).
(1)在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是(图甲)先调整固定
(2)为保证实验结论可靠，实验时应控制两套装置中相同的量：加热时间、水的
(3)通过表中记录的数据，比较煤油和菜籽油两种燃料的热值：
(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并记录了数据，利用公式$Q_{吸}=cm(t-t_{0})$计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值.你认为他的计算结果可靠吗？
(1)在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是(图甲)先调整固定
B
的位置，再调整固定A
的位置.(填“A”或“B”)(2)为保证实验结论可靠，实验时应控制两套装置中相同的量：加热时间、水的
质量
和初温
.(3)通过表中记录的数据，比较煤油和菜籽油两种燃料的热值：
无法比较
(填“煤油大”“菜籽油大”或“无法比较”).(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并记录了数据，利用公式$Q_{吸}=cm(t-t_{0})$计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值.你认为他的计算结果可靠吗？
不可靠
，为什么？煤油和菜籽油不能完全燃烧，且有热量损失(容器、陶土网、铁圈等要吸热，水、容器等向周围环境散热，故无法准确计算燃料的热值)
.答案
11.(1)B A (2)质量 初温 (3)无法比较 (4)不可靠 煤油和菜籽油不能完全燃烧，且有热量损失(容器、陶土网、铁圈等要吸热，水、容器等向周围环境散热，故无法准确计算燃料的热值)
解析
【分析】
本题为探究燃料热值的实验题，解题思路如下：
1. 器材安装顺序：实验需用酒精灯外焰加热，因此先根据酒精灯外焰高度调整下方固定的器材（B），再调整上方的温度计（A），保证加热和测量的准确性。
2. 控制变量：探究热值时，需控制水的质量、初温相同，这样才能通过水升高的温度反映燃料放出热量的多少，遵循控制变量法。
3. 热值比较：热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量，比较时需控制燃料质量相同，题目未明确燃烧燃料的质量，且实验存在热量损失，故无法比较。
4. 热值计算可靠性：实验中燃料无法完全燃烧，且热量会散失到周围环境、被容器吸收，水吸收的热量远小于燃料燃烧放出的热量，因此计算结果不可靠。
【解析】
(1) 安装实验器材时，应先调整固定B（铁圈，用于放置陶土网）的位置，确保酒精灯外焰能加热到陶土网，再调整固定A（温度计）的位置，使温度计玻璃泡完全浸没在水中且不接触容器，故答案为B、A。
(2) 根据控制变量法，探究煤油和菜籽油的热值大小，需控制两套装置中水的质量和初温相同，这样才能通过水升高的温度来判断燃料放出热量的多少，故答案为质量、初温。
(3) 要比较两种燃料的热值，需保证燃烧的燃料质量相同且完全燃烧，题目未说明燃烧的燃料质量是否相等，且实验中存在热量损失，因此无法比较两者热值，故答案为无法比较。
(4) 计算结果不可靠，原因是煤油和菜籽油不可能完全燃烧，且燃烧放出的热量会有一部分被容器、陶土网等吸收，还有一部分散失到周围环境中，水吸收的热量只是燃料燃烧放出热量的一部分，无法准确反映燃料完全燃烧放出的热量，因此不能准确计算热值。
【答案】
(1) B A
(2) 质量 初温
(3) 无法比较
(4) 不可靠 煤油和菜籽油不能完全燃烧，且有热量损失(容器、陶土网、铁圈等要吸热，水、容器等向周围环境散热，故无法准确计算燃料的热值)
【知识点】
燃料的热值、控制变量法
【点评】
本题围绕探究燃料热值的实验展开，考查了器材安装、控制变量法应用、热值比较及实验误差分析，是初中物理热学部分的重点实验，需掌握实验原理和注意事项。
【难度系数】
0.4
本题为探究燃料热值的实验题，解题思路如下：
1. 器材安装顺序：实验需用酒精灯外焰加热，因此先根据酒精灯外焰高度调整下方固定的器材（B），再调整上方的温度计（A），保证加热和测量的准确性。
2. 控制变量：探究热值时，需控制水的质量、初温相同，这样才能通过水升高的温度反映燃料放出热量的多少，遵循控制变量法。
3. 热值比较：热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量，比较时需控制燃料质量相同，题目未明确燃烧燃料的质量，且实验存在热量损失，故无法比较。
4. 热值计算可靠性：实验中燃料无法完全燃烧，且热量会散失到周围环境、被容器吸收，水吸收的热量远小于燃料燃烧放出的热量，因此计算结果不可靠。
【解析】
(1) 安装实验器材时，应先调整固定B（铁圈，用于放置陶土网）的位置，确保酒精灯外焰能加热到陶土网，再调整固定A（温度计）的位置，使温度计玻璃泡完全浸没在水中且不接触容器，故答案为B、A。
(2) 根据控制变量法，探究煤油和菜籽油的热值大小，需控制两套装置中水的质量和初温相同，这样才能通过水升高的温度来判断燃料放出热量的多少，故答案为质量、初温。
(3) 要比较两种燃料的热值，需保证燃烧的燃料质量相同且完全燃烧，题目未说明燃烧的燃料质量是否相等，且实验中存在热量损失，因此无法比较两者热值，故答案为无法比较。
(4) 计算结果不可靠，原因是煤油和菜籽油不可能完全燃烧，且燃烧放出的热量会有一部分被容器、陶土网等吸收，还有一部分散失到周围环境中，水吸收的热量只是燃料燃烧放出热量的一部分，无法准确反映燃料完全燃烧放出的热量，因此不能准确计算热值。
【答案】
(1) B A
(2) 质量 初温
(3) 无法比较
(4) 不可靠 煤油和菜籽油不能完全燃烧，且有热量损失(容器、陶土网、铁圈等要吸热，水、容器等向周围环境散热，故无法准确计算燃料的热值)
【知识点】
燃料的热值、控制变量法
【点评】
本题围绕探究燃料热值的实验展开，考查了器材安装、控制变量法应用、热值比较及实验误差分析，是初中物理热学部分的重点实验，需掌握实验原理和注意事项。
【难度系数】
0.4
12 如图所示,在粗糙程度相同的地面上,手推木块向右压缩弹簧;释放木块,木块沿水平地面向左运动;离开弹簧后,木块运动到某一位置停下.下列说法中正确的是(
A.木块在弹簧恢复原状过程中,所受弹力变大
B.木块离开弹簧后,受到的滑动摩擦力变大
C.木块离开弹簧后能继续运动,是因为它有惯性
D.弹簧恢复原状过程中,弹性势能变大
C
).A.木块在弹簧恢复原状过程中,所受弹力变大
B.木块离开弹簧后,受到的滑动摩擦力变大
C.木块离开弹簧后能继续运动,是因为它有惯性
D.弹簧恢复原状过程中,弹性势能变大
答案
12.C
解析
【分析】这是一道力学综合题，需结合弹力、滑动摩擦力、惯性的相关知识逐个分析选项：弹簧弹力与形变量成正比，滑动摩擦力由接触面粗糙程度和压力大小决定，惯性是物体保持原有运动状态的固有属性，逐一判断各选项对错即可。
【解析】
1. 分析选项A：弹簧的弹力遵循胡克定律$ F=kx $，弹簧恢复原状过程中，形变量$ x $逐渐减小，因此所受弹力变小，A错误。
2. 分析选项B：滑动摩擦力公式为$ f=μ N $，木块对地面的压力等于自身重力，地面粗糙程度不变，所以滑动摩擦力大小不变，B错误。
3. 分析选项C：惯性是物体保持原有运动状态的性质，木块离开弹簧后，由于惯性会继续保持向左运动的状态，C正确。
4. 分析选项D：弹性势能与弹性形变程度有关，弹簧恢复原状时，形变程度减小，弹性势能变小，D错误。
综上，正确选项为C。
【答案】C
【知识点】弹力、滑动摩擦力、惯性
【点评】本题考查力学基础概念，需准确掌握各物理量的决定因素，属于常见基础题型，难度适中。
【难度系数】0.7
【解析】
1. 分析选项A：弹簧的弹力遵循胡克定律$ F=kx $，弹簧恢复原状过程中，形变量$ x $逐渐减小，因此所受弹力变小，A错误。
2. 分析选项B：滑动摩擦力公式为$ f=μ N $，木块对地面的压力等于自身重力，地面粗糙程度不变，所以滑动摩擦力大小不变，B错误。
3. 分析选项C：惯性是物体保持原有运动状态的性质，木块离开弹簧后，由于惯性会继续保持向左运动的状态，C正确。
4. 分析选项D：弹性势能与弹性形变程度有关，弹簧恢复原状时，形变程度减小，弹性势能变小，D错误。
综上，正确选项为C。
【答案】C
【知识点】弹力、滑动摩擦力、惯性
【点评】本题考查力学基础概念，需准确掌握各物理量的决定因素，属于常见基础题型，难度适中。
【难度系数】0.7
13（2023·广州中考）以下过程不发生物态变化.初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同热量,甲的末温比乙的低;那么,初温相同的甲、乙放出相同热量,则(
A.甲的末温比乙的低,但无法判断甲、乙比热容哪一个大
B.甲的末温比乙的高,但无法判断甲、乙比热容哪一个大
C.甲的末温比乙的高,且可以判断甲、乙比热容哪一个大
D.无法判断甲、乙的末温哪一个高,且无法判断甲、乙比热容哪一个大
B
).A.甲的末温比乙的低,但无法判断甲、乙比热容哪一个大
B.甲的末温比乙的高,但无法判断甲、乙比热容哪一个大
C.甲的末温比乙的高,且可以判断甲、乙比热容哪一个大
D.无法判断甲、乙的末温哪一个高,且无法判断甲、乙比热容哪一个大
答案
13.B
解析
【分析】要解决这道题，需利用热量计算公式$Q=cm\Delta t$分两步分析：第一步，分析吸收相同热量时的温度变化，得出甲、乙的$cm$乘积关系；第二步，分析放出相同热量时的温度变化，结合题目未给出质量的条件判断比热容能否确定。首先，题目明确甲、乙初温相同，吸收相同热量$Q$，甲末温比乙低，说明甲升高的温度更小，结合热量公式可推导$cm$的大小关系；再分析放出相同热量时的温度变化，最终结合质量未知的条件判断选项。
【解析】根据热量公式$Q=cm\Delta t$，步骤如下：
1. 吸收相同热量的分析：已知甲、乙初温相同，吸收热量$Q$相同，甲末温比乙低，因此甲升高的温度$\Delta t_{甲}=t_{末甲}-t_{初}$，乙升高的温度$\Delta t_{乙}=t_{末乙}-t_{初}$，可得$\Delta t_{甲}＜\Delta t_{乙}$。
由$Q=cm\Delta t$变形得$cm=\frac{Q}{\Delta t}$，因$Q$相同，$\Delta t$越小则$cm$越大，故$cm_{甲}＞cm_{乙}$。
2. 放出相同热量的分析：甲、乙初温相同，放出热量$Q_{放}$相同，由$Q_{放}=cm\Delta t_{放}$变形得$\Delta t_{放}=\frac{Q_{放}}{cm}$。
因$Q_{放}$相同，且$cm_{甲}＞cm_{乙}$，故$\Delta t_{放甲}=\frac{Q_{放}}{cm_{甲}}＜\Delta t_{放乙}=\frac{Q_{放}}{cm_{乙}}$，即甲降低的温度小于乙降低的温度。
因此，甲的末温$=t_{初}-\Delta t_{放甲}$，乙的末温$=t_{初}-\Delta t_{放乙}$，可得甲的末温比乙高。
但题目未给出甲、乙的质量$m$，仅能确定$cm$的乘积关系，无法单独判断比热容$c$的大小。
综上，答案为B。
【答案】B
【知识点】比热容、热量的计算
【点评】本题考查热量公式的灵活应用，易错点是忽略题目未给出甲、乙的质量关系，不能将$cm$的乘积关系等同于比热容的大小关系，需仔细审题。
【难度系数】0.5
【解析】根据热量公式$Q=cm\Delta t$，步骤如下：
1. 吸收相同热量的分析：已知甲、乙初温相同，吸收热量$Q$相同，甲末温比乙低，因此甲升高的温度$\Delta t_{甲}=t_{末甲}-t_{初}$，乙升高的温度$\Delta t_{乙}=t_{末乙}-t_{初}$，可得$\Delta t_{甲}＜\Delta t_{乙}$。
由$Q=cm\Delta t$变形得$cm=\frac{Q}{\Delta t}$，因$Q$相同，$\Delta t$越小则$cm$越大，故$cm_{甲}＞cm_{乙}$。
2. 放出相同热量的分析：甲、乙初温相同，放出热量$Q_{放}$相同，由$Q_{放}=cm\Delta t_{放}$变形得$\Delta t_{放}=\frac{Q_{放}}{cm}$。
因$Q_{放}$相同，且$cm_{甲}＞cm_{乙}$，故$\Delta t_{放甲}=\frac{Q_{放}}{cm_{甲}}＜\Delta t_{放乙}=\frac{Q_{放}}{cm_{乙}}$，即甲降低的温度小于乙降低的温度。
因此，甲的末温$=t_{初}-\Delta t_{放甲}$，乙的末温$=t_{初}-\Delta t_{放乙}$，可得甲的末温比乙高。
但题目未给出甲、乙的质量$m$，仅能确定$cm$的乘积关系，无法单独判断比热容$c$的大小。
综上，答案为B。
【答案】B
【知识点】比热容、热量的计算
【点评】本题考查热量公式的灵活应用，易错点是忽略题目未给出甲、乙的质量关系，不能将$cm$的乘积关系等同于比热容的大小关系，需仔细审题。
【难度系数】0.5
14 如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于
（第14题）
做功
冲程，该冲程将内能
转化为机械能。若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功10
次，曲轴转过20
圈。（第14题）答案
14.做功 内能 10 20
[解析]内燃机的火花塞产生电火花是做功冲程.四个冲程中只有做功冲程是将内能转化为机械能.每个工作循环由四个冲程组成，而这四个冲程中只有一个做功冲程对外做功.汽油机的一个工作循环中曲轴转两圈.
[解析]内燃机的火花塞产生电火花是做功冲程.四个冲程中只有做功冲程是将内能转化为机械能.每个工作循环由四个冲程组成，而这四个冲程中只有一个做功冲程对外做功.汽油机的一个工作循环中曲轴转两圈.
解析
【分析】要判断汽油机的冲程，需结合气门状态、活塞运动方向和火花塞工作情况分析；再根据四冲程汽油机的工作规律（一个工作循环含4个冲程，对外做功1次，曲轴转2圈）计算做功次数和曲轴转数。
【解析】1. 判断冲程：图中汽油机的两个气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，符合做功冲程的特征，因此处于做功冲程。2. 能量转化：做功冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，将内能转化为机械能。3. 计算相关量：四冲程汽油机一个工作循环对应4个冲程，对外做功1次，曲轴转2圈。每秒完成40个冲程，则每秒工作循环数为40÷4=10个，故对外做功10次，曲轴转过的圈数为10×2=20圈。
【答案】做功；内能；10；20
【知识点】汽油机冲程判断；内能转化；四冲程工作规律
【点评】本题考查四冲程汽油机的核心知识点，需掌握冲程判断方法和工作循环的基本规律，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
【解析】1. 判断冲程：图中汽油机的两个气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，符合做功冲程的特征，因此处于做功冲程。2. 能量转化：做功冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，将内能转化为机械能。3. 计算相关量：四冲程汽油机一个工作循环对应4个冲程，对外做功1次，曲轴转2圈。每秒完成40个冲程，则每秒工作循环数为40÷4=10个，故对外做功10次，曲轴转过的圈数为10×2=20圈。
【答案】做功；内能；10；20
【知识点】汽油机冲程判断；内能转化；四冲程工作规律
【点评】本题考查四冲程汽油机的核心知识点，需掌握冲程判断方法和工作循环的基本规律，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
15 生活垃圾的热值为$3× 10^{6}\ \mathrm{J/kg}$，某垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧$1000\ \mathrm{t}$生活垃圾，放出热量
$3×10^{12}$
$\mathrm{J}$；若放出热量的$42\%$用来加热水供给附近小区，在1标准大气压下，每天可将$3.75×10^6$
$\mathrm{kg}$的水由$20\ °\mathrm{C}$恰好加热至沸腾。$[c_{\mathrm{水}}=4.2× 10^{3}\ \mathrm{J/(kg}·°\mathrm{C)}]$答案
15.$3×10^{12}$ $3.75×10^6$
[解析]生活垃圾的质量为$m=1\,000\ \mathrm{t}=1×10^6\ \mathrm{kg}$，生活垃圾的热值为$q=3×10^6\ \mathrm{J/kg}$，完全燃烧放出的热量为$Q_{\mathrm{放}}=mq=1×10^6\ \mathrm{kg}×3×10^6\ \mathrm{J/kg}=3×10^{12}\ \mathrm{J}$；放出热量的42%用来加热水，水吸收的热量为$Q_{\mathrm{吸}}=\eta Q_{\mathrm{放}}=42\%×3×10^{12}\ \mathrm{J}=1.26×10^{12}\ \mathrm{J}$，1标准大气压下，水的沸点是$100\ \mathrm{℃}$，由$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t$得，水的质量为$m_{\mathrm{水}}=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c\Delta t}=\frac{1.26×10^{12}\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×(100\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃})}=3.75×10^6\ \mathrm{kg}$.
[解析]生活垃圾的质量为$m=1\,000\ \mathrm{t}=1×10^6\ \mathrm{kg}$，生活垃圾的热值为$q=3×10^6\ \mathrm{J/kg}$，完全燃烧放出的热量为$Q_{\mathrm{放}}=mq=1×10^6\ \mathrm{kg}×3×10^6\ \mathrm{J/kg}=3×10^{12}\ \mathrm{J}$；放出热量的42%用来加热水，水吸收的热量为$Q_{\mathrm{吸}}=\eta Q_{\mathrm{放}}=42\%×3×10^{12}\ \mathrm{J}=1.26×10^{12}\ \mathrm{J}$，1标准大气压下，水的沸点是$100\ \mathrm{℃}$，由$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t$得，水的质量为$m_{\mathrm{水}}=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c\Delta t}=\frac{1.26×10^{12}\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×(100\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃})}=3.75×10^6\ \mathrm{kg}$.
解析
【分析】
这道题是热量计算的基础应用题，解题思路分两步：第一步先统一生活垃圾的质量单位，利用燃料完全燃烧放热公式计算总放出热量；第二步根据效率算出被水吸收的热量，结合1标准大气压下水的沸点（100℃），利用吸热公式求出水的质量，核心是公式应用和单位换算。
【解析】
1. 单位换算：生活垃圾质量$m=1000\ \mathrm{t}=1000×10^3\ \mathrm{kg}=1×10^6\ \mathrm{kg}$；
2. 计算生活垃圾完全燃烧放出的热量：根据公式$Q_{\mathrm{放}}=mq$，代入数据得$Q_{\mathrm{放}}=1×10^6\ \mathrm{kg}×3×10^6\ \mathrm{J/kg}=3×10^{12}\ \mathrm{J}$；
3. 计算水吸收的热量：由题意，水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=\eta Q_{\mathrm{放}}=42\%×3×10^{12}\ \mathrm{J}=1.26×10^{12}\ \mathrm{J}$；
4. 计算水的质量：1标准大气压下水的沸点为$100\ \mathrm{℃}$，温度变化$\Delta t=100\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃}=80\ \mathrm{℃}$；根据吸热公式$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t$，变形得$m_{\mathrm{水}}=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}\Delta t}$，代入数据：$m_{\mathrm{水}}=\frac{1.26×10^{12}\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×80\ \mathrm{℃}}=3.75×10^6\ \mathrm{kg}$。
【答案】
$3×10^{12}$；$3.75×10^6$
【知识点】
燃料热值计算、热量的计算
【点评】
本题考查热值公式和吸热公式的基础应用，关键是单位换算和隐含条件（1标准大气压下水的沸点）的挖掘，属于常规基础题，难度适中。
【难度系数】
0.6
这道题是热量计算的基础应用题，解题思路分两步：第一步先统一生活垃圾的质量单位，利用燃料完全燃烧放热公式计算总放出热量；第二步根据效率算出被水吸收的热量，结合1标准大气压下水的沸点（100℃），利用吸热公式求出水的质量，核心是公式应用和单位换算。
【解析】
1. 单位换算：生活垃圾质量$m=1000\ \mathrm{t}=1000×10^3\ \mathrm{kg}=1×10^6\ \mathrm{kg}$；
2. 计算生活垃圾完全燃烧放出的热量：根据公式$Q_{\mathrm{放}}=mq$，代入数据得$Q_{\mathrm{放}}=1×10^6\ \mathrm{kg}×3×10^6\ \mathrm{J/kg}=3×10^{12}\ \mathrm{J}$；
3. 计算水吸收的热量：由题意，水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=\eta Q_{\mathrm{放}}=42\%×3×10^{12}\ \mathrm{J}=1.26×10^{12}\ \mathrm{J}$；
4. 计算水的质量：1标准大气压下水的沸点为$100\ \mathrm{℃}$，温度变化$\Delta t=100\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃}=80\ \mathrm{℃}$；根据吸热公式$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t$，变形得$m_{\mathrm{水}}=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}\Delta t}$，代入数据：$m_{\mathrm{水}}=\frac{1.26×10^{12}\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×80\ \mathrm{℃}}=3.75×10^6\ \mathrm{kg}$。
【答案】
$3×10^{12}$；$3.75×10^6$
【知识点】
燃料热值计算、热量的计算
【点评】
本题考查热值公式和吸热公式的基础应用，关键是单位换算和隐含条件（1标准大气压下水的沸点）的挖掘，属于常规基础题，难度适中。
【难度系数】
0.6
16 根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验。在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连，当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热容计算出水增加的内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
(1)为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有
(2)兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因是
(3)改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。
实验序号 | 重物质量/kg | 下降高度/m | 升高温度/℃
1 | 20 | 5 | 0.5
2 | 20 | 10 | 1.0
3 | 20 | 15 | 1.5
4 | 10 | 10 | 0.5
5 | 30 | 10 | 1.5
6 | 40 | 10 | 2.0
若使容器内相同质量水的温度升高$2.5°\mathrm{C}$，则25 kg的重物需下降
(1)为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有
刻度尺、温度计
。(2)兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因是
滑轮存在摩擦
。(3)改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。
实验序号 | 重物质量/kg | 下降高度/m | 升高温度/℃
1 | 20 | 5 | 0.5
2 | 20 | 10 | 1.0
3 | 20 | 15 | 1.5
4 | 10 | 10 | 0.5
5 | 30 | 10 | 1.5
6 | 40 | 10 | 2.0
若使容器内相同质量水的温度升高$2.5°\mathrm{C}$，则25 kg的重物需下降
20
m。答案
16.(1)刻度尺、温度计 (2)滑轮存在摩擦 (3)20
[解析](1)实验中需要用刻度尺测量重物下降的高度、用温度计测量水升高的温度.(2)在实验的过程中，由于滑轮存在摩擦、液体会散热等情况，使得水内能的增加量小于重物做功的大小.(3)由实验1、2、3数据可知，在重物质量一定时(20 kg)，水温升高量与重物下降高度之比$\frac{\Delta t}{h}=\frac{0.5\ \mathrm{℃}}{5\ \mathrm{m}}=\frac{1.0\ \mathrm{℃}}{10\ \mathrm{m}}=\frac{1.5\ \mathrm{℃}}{15\ \mathrm{m}}=0.1\ \mathrm{℃/m}$，即在重物质量一定时，水温升高量与重物下降高度成正比；由实验4、5、6数据可知，在下降高度一定时(10 m)，水温升高量与重物质量之比$\frac{\Delta t}{m}=\frac{0.5\ \mathrm{℃}}{10\ \mathrm{kg}}=\frac{1.5\ \mathrm{℃}}{30\ \mathrm{kg}}=\frac{2.0\ \mathrm{℃}}{40\ \mathrm{kg}}=0.05\ \mathrm{℃/kg}$，即在下降高度一定时，水温升高量与重物质量成正比；所以，$\Delta t=kmh$，由实验2数据$1.0\ \mathrm{℃}=k×20\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{m}$，解得$k=\frac{1}{200}\ \mathrm{℃/(m·kg)}$，若使容器内相同质量水的温度升高$2.5\ \mathrm{℃}$，则25 kg的重物需下降的高度$h=\frac{\Delta t}{km}=\frac{2.5\ \mathrm{℃}}{\frac{1}{200}\ \mathrm{℃/(m·kg)}×25\ \mathrm{kg}}=20\ \mathrm{m}$.
[解析](1)实验中需要用刻度尺测量重物下降的高度、用温度计测量水升高的温度.(2)在实验的过程中，由于滑轮存在摩擦、液体会散热等情况，使得水内能的增加量小于重物做功的大小.(3)由实验1、2、3数据可知，在重物质量一定时(20 kg)，水温升高量与重物下降高度之比$\frac{\Delta t}{h}=\frac{0.5\ \mathrm{℃}}{5\ \mathrm{m}}=\frac{1.0\ \mathrm{℃}}{10\ \mathrm{m}}=\frac{1.5\ \mathrm{℃}}{15\ \mathrm{m}}=0.1\ \mathrm{℃/m}$，即在重物质量一定时，水温升高量与重物下降高度成正比；由实验4、5、6数据可知，在下降高度一定时(10 m)，水温升高量与重物质量之比$\frac{\Delta t}{m}=\frac{0.5\ \mathrm{℃}}{10\ \mathrm{kg}}=\frac{1.5\ \mathrm{℃}}{30\ \mathrm{kg}}=\frac{2.0\ \mathrm{℃}}{40\ \mathrm{kg}}=0.05\ \mathrm{℃/kg}$，即在下降高度一定时，水温升高量与重物质量成正比；所以，$\Delta t=kmh$，由实验2数据$1.0\ \mathrm{℃}=k×20\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{m}$，解得$k=\frac{1}{200}\ \mathrm{℃/(m·kg)}$，若使容器内相同质量水的温度升高$2.5\ \mathrm{℃}$，则25 kg的重物需下降的高度$h=\frac{\Delta t}{km}=\frac{2.5\ \mathrm{℃}}{\frac{1}{200}\ \mathrm{℃/(m·kg)}×25\ \mathrm{kg}}=20\ \mathrm{m}$.
解析
【分析】
本题围绕验证能量转化与守恒定律的实验设置三个问题：第(1)问需根据实验目的确定缺失的测量工具；第(2)问从能量损耗角度分析实验误差的原因；第(3)问需分析实验数据，总结水温升高量与重物质量、下降高度的正比关系，推导公式后计算目标高度。
【解析】
(1) 实验中需要测量重物下降的高度，需用刻度尺；还需要测量水升高的温度，需用温度计，已有测质量的电子天平，因此还需要刻度尺、温度计。
(2) 重物下降做功时，部分能量会因滑轮存在摩擦、水向外散热、转轴与叶片间的摩擦等损耗，导致水内能的增加量小于重物做功的大小，例如滑轮存在摩擦。
(3) 分析实验数据：①重物质量一定时，水温升高量与重物下降高度成正比；②下降高度一定时，水温升高量与重物质量成正比，因此可得关系$\Delta t = kmh$。代入实验2数据（$\Delta t=1.0℃$，$m=20kg$，$h=10m$），解得$k=\frac{1}{200}℃/(m·kg)$。当$\Delta t=2.5℃$，$m=25kg$时，代入公式得$h=\frac{\Delta t}{km}=\frac{2.5℃}{\frac{1}{200}℃/(m·kg)×25kg}=20m$。
【答案】
(1) 刻度尺、温度计；(2) 滑轮存在摩擦（合理即可）；(3) 20
【知识点】
能量守恒定律、测量工具的使用、热量计算
【点评】
本题是验证能量转化与守恒的实验题，综合考查测量工具选择、实验误差分析及数据规律探究，要求学生能从实验数据中提炼变量关系，注重实验探究能力的考查，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕验证能量转化与守恒定律的实验设置三个问题：第(1)问需根据实验目的确定缺失的测量工具；第(2)问从能量损耗角度分析实验误差的原因；第(3)问需分析实验数据，总结水温升高量与重物质量、下降高度的正比关系，推导公式后计算目标高度。
【解析】
(1) 实验中需要测量重物下降的高度，需用刻度尺；还需要测量水升高的温度，需用温度计，已有测质量的电子天平，因此还需要刻度尺、温度计。
(2) 重物下降做功时，部分能量会因滑轮存在摩擦、水向外散热、转轴与叶片间的摩擦等损耗，导致水内能的增加量小于重物做功的大小，例如滑轮存在摩擦。
(3) 分析实验数据：①重物质量一定时，水温升高量与重物下降高度成正比；②下降高度一定时，水温升高量与重物质量成正比，因此可得关系$\Delta t = kmh$。代入实验2数据（$\Delta t=1.0℃$，$m=20kg$，$h=10m$），解得$k=\frac{1}{200}℃/(m·kg)$。当$\Delta t=2.5℃$，$m=25kg$时，代入公式得$h=\frac{\Delta t}{km}=\frac{2.5℃}{\frac{1}{200}℃/(m·kg)×25kg}=20m$。
【答案】
(1) 刻度尺、温度计；(2) 滑轮存在摩擦（合理即可）；(3) 20
【知识点】
能量守恒定律、测量工具的使用、热量计算
【点评】
本题是验证能量转化与守恒的实验题，综合考查测量工具选择、实验误差分析及数据规律探究，要求学生能从实验数据中提炼变量关系，注重实验探究能力的考查，难度适中。
【难度系数】
0.6
