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9.[2026·无锡期中]薯片中所含油的质量占薯片总质量的百分比称为该薯片的含油量。小明利用图示的装置测量薯片的含油量,已知水的比热容为$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg· ^{\circ }C)$。
(1)用天平测出10 g薯片和10 g油分别置于燃烧皿中。按图示的方式安装好实验装置后,小明发现少了的测量仪器是
(2)补充完器材后,在甲、乙烧杯中分别装入初温为$20^{\circ }C$、质量为0.2 kg的水。点燃薯片给水加热,当薯片
(3)再点燃图乙中的油,使其燃烧,给水加热。当
(1)用天平测出10 g薯片和10 g油分别置于燃烧皿中。按图示的方式安装好实验装置后,小明发现少了的测量仪器是
温度计
。(2)补充完器材后,在甲、乙烧杯中分别装入初温为$20^{\circ }C$、质量为0.2 kg的水。点燃薯片给水加热,当薯片
完全燃烧
时,读出此时水的温度为$70^{\circ }C$,则该过程中水吸收的热量为$4.2×10^4$
J,测得的薯片热值$q=$$4.2×10^6$
J/kg。(3)再点燃图乙中的油,使其燃烧,给水加热。当
水的温度为70 ℃
时,停止加热,测出此时剩余油的质量为6 g,则薯片的含油量为40
%。实验过程中,由于薯片中的淀粉也被燃烧,释放了部分热量,导致测得的薯片含油量偏大
(填“偏大”“偏小”或“不变”)。答案
9.(1)温度计 (2)完全燃烧；$4.2×10^4$；$4.2×10^6$ (3)水的温度为70 ℃；40；偏大 【点拨】(2)点燃薯片给水加热时，需让薯片完全燃烧；水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t_{水}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·° C)}×0.2\ \mathrm{kg}×(70\ ° \mathrm{C}-20\ ° \mathrm{C})=4.2×10^4\ \mathrm{J}$；薯片的热值$q=\frac{Q_{放}}{m_{薯片}}=\frac{Q_{吸}}{m_{薯片}}=\frac{4.2×10^4\ \mathrm{J}}{10×10^{-3}\ \mathrm{kg}}=4.2×10^6\ \mathrm{J/kg}$。(3)根据题意可知，用油加热与用薯片加热的效果应该相同，所以当水温为70 ℃时，停止加热；剩余油的质量为6 g，说明薯片中的含油的质量$m=10\ \mathrm{g}-6\ \mathrm{g}=4\ \mathrm{g}$；含油量为$\frac{4\ \mathrm{g}}{10\ \mathrm{g}}×100\%=40\%$；由于薯片中的淀粉也被燃烧，释放了部分热量，可知所测含油量偏大。
解析
【分析】
本题是结合热值、热量计算的实验题，需根据实验目的和原理逐步分析：
(1) 实验中要通过水的温度变化计算吸收的热量，据此判断缺少的测量仪器；
(2) 测量燃料热值需让燃料完全燃烧，利用热量公式计算水吸收的热量，再结合热值定义计算薯片热值；
(3) 通过对比实验，使油燃烧后水升高相同温度，计算油的质量得到含油量，同时分析淀粉燃烧对结果的影响。
【解析】
(1) 实验中需要测量水的温度变化，以计算水吸收的热量，因此缺少的测量仪器是温度计。
(2) 测量薯片热值时，需让薯片完全燃烧，才能准确计算其放出的热量；
水吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.2\ \mathrm{kg}×(70℃-20℃)=4.2×10^4\ \mathrm{J}$；
薯片完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量（假设热量全部被水吸收），薯片质量$m_{薯片}=10\ \mathrm{g}=0.01\ \mathrm{kg}$，则薯片的热值：$q=\frac{Q_{放}}{m_{薯片}}=\frac{Q_{吸}}{m_{薯片}}=\frac{4.2×10^4\ \mathrm{J}}{0.01\ \mathrm{kg}}=4.2×10^6\ \mathrm{J/kg}$。
(3) 实验中需让油燃烧后，水的温度也达到70℃，这样油放出的热量与薯片燃烧时水吸收的热量相等；
燃烧的油的质量：$m_{油}=10\ \mathrm{g}-6\ \mathrm{g}=4\ \mathrm{g}$，则薯片的含油量：$\frac{4\ \mathrm{g}}{10\ \mathrm{g}}×100\%=40\%$；
由于薯片中的淀粉也被燃烧释放热量，导致测得的总热量偏大，计算出的油的质量偏大，因此含油量偏大。
【答案】
(1) 温度计；(2) 完全燃烧；$4.2×10^4$；$4.2×10^6$；(3) 水的温度为70℃；40；偏大
【知识点】
热量计算、热值、含油量计算
【点评】
本题考查热值与热量的综合应用，需理解实验原理，掌握相关公式的应用，同时能分析实验误差，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题是结合热值、热量计算的实验题，需根据实验目的和原理逐步分析：
(1) 实验中要通过水的温度变化计算吸收的热量，据此判断缺少的测量仪器；
(2) 测量燃料热值需让燃料完全燃烧，利用热量公式计算水吸收的热量，再结合热值定义计算薯片热值；
(3) 通过对比实验，使油燃烧后水升高相同温度，计算油的质量得到含油量，同时分析淀粉燃烧对结果的影响。
【解析】
(1) 实验中需要测量水的温度变化，以计算水吸收的热量，因此缺少的测量仪器是温度计。
(2) 测量薯片热值时，需让薯片完全燃烧，才能准确计算其放出的热量；
水吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.2\ \mathrm{kg}×(70℃-20℃)=4.2×10^4\ \mathrm{J}$；
薯片完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量（假设热量全部被水吸收），薯片质量$m_{薯片}=10\ \mathrm{g}=0.01\ \mathrm{kg}$，则薯片的热值：$q=\frac{Q_{放}}{m_{薯片}}=\frac{Q_{吸}}{m_{薯片}}=\frac{4.2×10^4\ \mathrm{J}}{0.01\ \mathrm{kg}}=4.2×10^6\ \mathrm{J/kg}$。
(3) 实验中需让油燃烧后，水的温度也达到70℃，这样油放出的热量与薯片燃烧时水吸收的热量相等；
燃烧的油的质量：$m_{油}=10\ \mathrm{g}-6\ \mathrm{g}=4\ \mathrm{g}$，则薯片的含油量：$\frac{4\ \mathrm{g}}{10\ \mathrm{g}}×100\%=40\%$；
由于薯片中的淀粉也被燃烧释放热量，导致测得的总热量偏大，计算出的油的质量偏大，因此含油量偏大。
【答案】
(1) 温度计；(2) 完全燃烧；$4.2×10^4$；$4.2×10^6$；(3) 水的温度为70℃；40；偏大
【知识点】
热量计算、热值、含油量计算
【点评】
本题考查热值与热量的综合应用，需理解实验原理，掌握相关公式的应用，同时能分析实验误差，难度适中。
【难度系数】
0.5
10. 小明看到下面的这则新闻，若该汽车行驶过程中，牵引力保持1400 N不变，已知$q_{氢}=1.4×10^8$ J/kg，求：
氢能源汽车准备开跑
跨时代核心科技——氢燃料发动机，采用全新绿色氢能源，真正实现零排放。
氢能源汽车加满5 kg氢可跑约400 km!
(1)5 kg氢完全燃烧放出的热量。
(2)该汽车行驶400 km牵引力所做的功。
(3)该汽车氢燃料发动机的效率。
(4)(质疑意识 )小明查阅大量资料，总结出各种内燃机的效率范围如下表所示，据此判断，(3)中算出的效率是否符合表格内容？
氢能源汽车准备开跑
跨时代核心科技——氢燃料发动机，采用全新绿色氢能源，真正实现零排放。
氢能源汽车加满5 kg氢可跑约400 km!
(1)5 kg氢完全燃烧放出的热量。
(2)该汽车行驶400 km牵引力所做的功。
(3)该汽车氢燃料发动机的效率。
(4)(
否
（填“是”或“否”）。答案
10.【解】(1)5 kg氢完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq_{氢}=5\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=7×10^8\ \mathrm{J}$。
(2)牵引力所做的功$W_{有用}=Fs=1\ 400\ \mathrm{N}×400×10^3\ \mathrm{m}=5.6×10^8\ \mathrm{J}$。
(3)该汽车氢燃料发动机的效率$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}=\frac{5.6×10^8\ \mathrm{J}}{7×10^8\ \mathrm{J}}=80\%$。
(4)否
(2)牵引力所做的功$W_{有用}=Fs=1\ 400\ \mathrm{N}×400×10^3\ \mathrm{m}=5.6×10^8\ \mathrm{J}$。
(3)该汽车氢燃料发动机的效率$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}=\frac{5.6×10^8\ \mathrm{J}}{7×10^8\ \mathrm{J}}=80\%$。
(4)否
解析
【分析】
要解决本题，需分步骤运用相关物理公式计算，再结合表格数据判断效率是否符合范围：
1. 计算氢完全燃烧放出的热量，需用到燃料热值公式$Q_{放}=mq$；
2. 计算牵引力做的功，需用到功的公式$W=Fs$，注意路程单位换算为米；
3. 计算发动机效率，需用到效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$；
4. 将算出的效率与表格中氢燃料发动机的效率范围对比，判断是否符合。
【解析】
解：
(1) 5 kg氢完全燃烧放出的热量：
根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq_{氢}$，代入数据得：
$Q_{放}=5\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=7×10^8\ \mathrm{J}$；
(2) 汽车行驶路程$s=400\ \mathrm{km}=400×10^3\ \mathrm{m}=4×10^5\ \mathrm{m}$，
牵引力做的功：
根据功的公式$W_{有用}=Fs$，代入数据得：
$W_{有用}=1400\ \mathrm{N}×4×10^5\ \mathrm{m}=5.6×10^8\ \mathrm{J}$；
(3) 氢燃料发动机的效率：
根据效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，代入数据得：
$\eta=\frac{5.6×10^8\ \mathrm{J}}{7×10^8\ \mathrm{J}}=80\%$；
(4) 由表格可知，氢燃料发动机效率范围为35%~50%，计算得出的效率为80%，不在该范围内，因此填“否”。
【答案】
(1) $7×10^8\ \mathrm{J}$；(2) $5.6×10^8\ \mathrm{J}$；(3) 80%；(4) 否
【知识点】
燃料热值计算、功的计算、热机效率
【点评】
本题综合考查热值、功、热机效率的计算，需注意单位换算，核心是公式的正确应用，最后结合表格数据判断，难度适中，重点考查学生对基础公式的掌握和应用能力。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需分步骤运用相关物理公式计算，再结合表格数据判断效率是否符合范围：
1. 计算氢完全燃烧放出的热量，需用到燃料热值公式$Q_{放}=mq$；
2. 计算牵引力做的功，需用到功的公式$W=Fs$，注意路程单位换算为米；
3. 计算发动机效率，需用到效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$；
4. 将算出的效率与表格中氢燃料发动机的效率范围对比，判断是否符合。
【解析】
解：
(1) 5 kg氢完全燃烧放出的热量：
根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq_{氢}$，代入数据得：
$Q_{放}=5\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=7×10^8\ \mathrm{J}$；
(2) 汽车行驶路程$s=400\ \mathrm{km}=400×10^3\ \mathrm{m}=4×10^5\ \mathrm{m}$，
牵引力做的功：
根据功的公式$W_{有用}=Fs$，代入数据得：
$W_{有用}=1400\ \mathrm{N}×4×10^5\ \mathrm{m}=5.6×10^8\ \mathrm{J}$；
(3) 氢燃料发动机的效率：
根据效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，代入数据得：
$\eta=\frac{5.6×10^8\ \mathrm{J}}{7×10^8\ \mathrm{J}}=80\%$；
(4) 由表格可知，氢燃料发动机效率范围为35%~50%，计算得出的效率为80%，不在该范围内，因此填“否”。
【答案】
(1) $7×10^8\ \mathrm{J}$；(2) $5.6×10^8\ \mathrm{J}$；(3) 80%；(4) 否
【知识点】
燃料热值计算、功的计算、热机效率
【点评】
本题综合考查热值、功、热机效率的计算，需注意单位换算，核心是公式的正确应用，最后结合表格数据判断，难度适中，重点考查学生对基础公式的掌握和应用能力。
【难度系数】
0.5
