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20. 中国的载人航天技术已经取得了举世瞩目的成就，其中返回技术已经处于世界领先水平，嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球，如图所示为其着陆轨迹简化图，AB段返回器离地球越来越远，它的重力势能
变大
（选填“变大”“变小”或“不变”，下同）；BC段返回器的机械能不变
；CD段返回器的机械能变小
。答案
20.变大 不变 变小
解析
【分析】要解决这道题，需明确重力势能的影响因素和机械能变化的判断方法：重力势能与质量、高度有关，质量不变时高度越高重力势能越大；机械能变化取决于是否受除重力外的阻力做功，只有重力做功时机械能不变，有阻力做功时机械能减小。需分三段轨迹逐一分析。
【解析】1. AB段：返回器质量不变，离地球越来越远，高度逐渐增大，根据重力势能的规律，质量一定时高度越高重力势能越大，因此AB段重力势能变大；2. BC段：返回器穿出大气层，此过程几乎不受空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，所以BC段机械能不变；3. CD段：返回器再次进入大气层，与空气摩擦，克服阻力做功，机械能转化为内能，因此CD段机械能变小。
【答案】变大 不变 变小
【知识点】重力势能、机械能守恒、机械能转化
【点评】本题结合航天返回的实际场景，将物理基础概念与科技应用结合，考查学生对重力势能和机械能变化规律的理解，注重知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】0.3
【解析】1. AB段：返回器质量不变，离地球越来越远，高度逐渐增大，根据重力势能的规律，质量一定时高度越高重力势能越大，因此AB段重力势能变大；2. BC段：返回器穿出大气层，此过程几乎不受空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，所以BC段机械能不变；3. CD段：返回器再次进入大气层，与空气摩擦，克服阻力做功，机械能转化为内能，因此CD段机械能变小。
【答案】变大 不变 变小
【知识点】重力势能、机械能守恒、机械能转化
【点评】本题结合航天返回的实际场景，将物理基础概念与科技应用结合，考查学生对重力势能和机械能变化规律的理解，注重知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】0.3
21. 小方家有 A、B 两款燃气灶。为比较哪款更节能，他进行了研究：发现同样将 1 kg 的水由 20 ℃加热到 100 ℃，A 款燃气灶消耗了 0.021 m³ 的燃气，B 款燃气灶消耗了 0.032 m³ 的燃气。此过程中通过
热传递
增加水的内能。A
（选填“A”或“B”）款燃气灶更节能，其加热效率为40%
。[$c_{\mathrm{水}}=4.2× 10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}· °\mathrm{C})$，$q_{\mathrm{燃气}}=4.0× 10^{7}\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3$]答案
21.热传递 A 40%
解析
【分析】首先，改变物体内能的方式有做功和热传递，加热水时燃气的热量传递给水，属于能量转移，据此确定第一空；要比较燃气灶的节能性，需计算加热效率，效率为水吸收的热量与燃气完全燃烧放出热量的比值，分别计算A、B两款的效率，效率高的更节能，再代入公式计算A款的加热效率即可。
【解析】1. 改变内能的方式：加热水过程中，燃气燃烧释放的热量转移到水中，是通过热传递增加水的内能；2. 计算水吸收的热量：$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1\ \mathrm{kg}×(100℃-20℃)=3.36×10^5\ \mathrm{J}$；3. 计算A款燃气灶燃气完全燃烧放出的热量：$Q_{\mathrm{放A}}=V_A q_{\mathrm{燃气}}=0.021\ \mathrm{m}^3×4.0×10^7\ \mathrm{J/m}^3=8.4×10^5\ \mathrm{J}$；4. 计算A款的加热效率：$\eta_A=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放A}}}×100\%=\frac{3.36×10^5\ \mathrm{J}}{8.4×10^5\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$；5. 对比B款效率可知，A款效率更高，更节能。
【答案】热传递；A；40%
【知识点】内能的改变、热效率计算
【点评】本题考查内能改变的方式及燃气灶热效率的计算，属于基础应用题型，需掌握相关概念和公式即可解答。
【难度系数】0.6
【解析】1. 改变内能的方式：加热水过程中，燃气燃烧释放的热量转移到水中，是通过热传递增加水的内能；2. 计算水吸收的热量：$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1\ \mathrm{kg}×(100℃-20℃)=3.36×10^5\ \mathrm{J}$；3. 计算A款燃气灶燃气完全燃烧放出的热量：$Q_{\mathrm{放A}}=V_A q_{\mathrm{燃气}}=0.021\ \mathrm{m}^3×4.0×10^7\ \mathrm{J/m}^3=8.4×10^5\ \mathrm{J}$；4. 计算A款的加热效率：$\eta_A=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放A}}}×100\%=\frac{3.36×10^5\ \mathrm{J}}{8.4×10^5\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$；5. 对比B款效率可知，A款效率更高，更节能。
【答案】热传递；A；40%
【知识点】内能的改变、热效率计算
【点评】本题考查内能改变的方式及燃气灶热效率的计算，属于基础应用题型，需掌握相关概念和公式即可解答。
【难度系数】0.6
22. 小明在玻璃试管内装入20 g沙子，将温度计插在沙子中，用力晃动多次，发现温度计的示数变大了0.3 ℃，这说明沙子的内能
[$c_{\mathrm{沙子}}=1.2× 10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}· \mathrm{℃})$]
增大
（选填“增大”“减小”或“不变”）了，这主要是通过做功
的方式改变沙子的内能，在这个过程中沙子相当于吸收7.2
J的热量。[$c_{\mathrm{沙子}}=1.2× 10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}· \mathrm{℃})$]
答案
22.增大 做功 7.2
解析
【分析】首先，内能与温度相关，温度升高则内能增大，温度计示数变大说明沙子温度升高，可判断内能变化；改变内能的方式有做功和热传递，晃动沙子时是机械能转化为内能，属于做功改变内能；计算吸收的热量需用热量公式，注意质量单位换算为千克后代入计算。
【解析】1. 温度升高是内能增大的外在表现，温度计示数变大，说明沙子的内能增大；2. 晃动沙子时，人对沙子做功，将机械能转化为内能，因此是通过做功的方式改变沙子的内能；3. 根据热量计算公式$Q=cm\Delta t$，先换算质量：$m=20\ \mathrm{g}=0.02\ \mathrm{kg}$，代入数据得$Q=1.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.02\ \mathrm{kg}×0.3\ \mathrm{℃}=7.2\ \mathrm{J}$。
【答案】增大 做功 7.2
【知识点】内能的改变方式、热量计算
【点评】本题考查内能的相关基础知识点，涵盖内能与温度的关系、改变内能的两种方式及热量计算，难度较低，需注意质量单位的换算细节。
【难度系数】0.8
【解析】1. 温度升高是内能增大的外在表现，温度计示数变大，说明沙子的内能增大；2. 晃动沙子时，人对沙子做功，将机械能转化为内能，因此是通过做功的方式改变沙子的内能；3. 根据热量计算公式$Q=cm\Delta t$，先换算质量：$m=20\ \mathrm{g}=0.02\ \mathrm{kg}$，代入数据得$Q=1.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.02\ \mathrm{kg}×0.3\ \mathrm{℃}=7.2\ \mathrm{J}$。
【答案】增大 做功 7.2
【知识点】内能的改变方式、热量计算
【点评】本题考查内能的相关基础知识点，涵盖内能与温度的关系、改变内能的两种方式及热量计算，难度较低，需注意质量单位的换算细节。
【难度系数】0.8
23. 请补全下面知识结构图。
答案
23.（1）转移 （2）做功 （3）弹性势能
解析
【分析】要补全知识结构图，需结合内能、机械能的相关概念分析：首先，热传递是改变内能的方式，其实质是内能的转移；其次，做功也是改变内能的方式，其实质是能量的转化；最后，机械能包含动能和势能，势能分为重力势能和弹性势能，因此动能可与弹性势能相互转化。
【解析】1. 热传递改变内能时，内能从高温物体转移到低温物体，过程中内能形式未变，仅发生转移，故（1）填“转移”；2. 做功改变内能时，是内能与其他形式能量的相互转化，对应能量转化过程，故（2）填“做功”；3. 机械能中的势能分为重力势能和弹性势能，因此动能除与重力势能转化外，还可与弹性势能相互转化，故（3）填“弹性势能”。
【答案】（1）转移；（2）做功；（3）弹性势能
【知识点】内能的改变、机械能的转化
【点评】本题考查内能与机械能的基础概念，属于初中物理的基础识记类题目，侧重对核心概念实质的理解，难度较低。
【难度系数】0.7
【解析】1. 热传递改变内能时，内能从高温物体转移到低温物体，过程中内能形式未变，仅发生转移，故（1）填“转移”；2. 做功改变内能时，是内能与其他形式能量的相互转化，对应能量转化过程，故（2）填“做功”；3. 机械能中的势能分为重力势能和弹性势能，因此动能除与重力势能转化外，还可与弹性势能相互转化，故（3）填“弹性势能”。
【答案】（1）转移；（2）做功；（3）弹性势能
【知识点】内能的改变、机械能的转化
【点评】本题考查内能与机械能的基础概念，属于初中物理的基础识记类题目，侧重对核心概念实质的理解，难度较低。
【难度系数】0.7
24. 如图所示的实验，在橡胶塞受到水蒸气的压力冲出的过程中，下列说法正确的是 （
A.试管口出现的“白雾”是气体
B.水蒸气对外做功，内能增加
C.水蒸气的温度升高
D.这个实验展示了汽油机的工作原理
D
）A.试管口出现的“白雾”是气体
B.水蒸气对外做功，内能增加
C.水蒸气的温度升高
D.这个实验展示了汽油机的工作原理
答案
24.D
解析
【分析】
本题考查内能的改变和热机的工作原理，解题时需先明确实验过程的能量转化：水蒸气推动橡胶塞冲出时，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，水蒸气自身内能会减少，温度降低。再逐一分析各选项，判断正误。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：试管口的“白雾”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，属于液态物质，并非气体，A错误；
2. 选项B：水蒸气推动橡胶塞冲出，对外做功，其内能会减小，而非增加，B错误；
3. 选项C：水蒸气对外做功，内能减小，温度会降低，而非升高，C错误；
4. 选项D：该实验中内能转化为机械能，与汽油机做功冲程的能量转化（内能转化为机械能）一致，展示了汽油机的工作原理，D正确。
【答案】
D
【知识点】
内能的改变；热机的工作原理
【点评】
本题结合实验场景考查内能与热机的基础知识点，需明确实验中的能量转化关系，属于基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题考查内能的改变和热机的工作原理，解题时需先明确实验过程的能量转化：水蒸气推动橡胶塞冲出时，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，水蒸气自身内能会减少，温度降低。再逐一分析各选项，判断正误。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：试管口的“白雾”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，属于液态物质，并非气体，A错误；
2. 选项B：水蒸气推动橡胶塞冲出，对外做功，其内能会减小，而非增加，B错误；
3. 选项C：水蒸气对外做功，内能减小，温度会降低，而非升高，C错误；
4. 选项D：该实验中内能转化为机械能，与汽油机做功冲程的能量转化（内能转化为机械能）一致，展示了汽油机的工作原理，D正确。
【答案】
D
【知识点】
内能的改变；热机的工作原理
【点评】
本题结合实验场景考查内能与热机的基础知识点，需明确实验中的能量转化关系，属于基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
25. 如图所示是冷水与热水混合时温度随时间变化的图像，假设在热传递过程中没有热损失，由图中信息可知，热水放出的热量与冷水吸收的热量之比、热水与冷水的质量之比分别是（
A.$1:1,1:2$
B.$2:1,1:1$
C.$1:2,1:1$
D.$1:1,2:1$
A
）A.$1:1,1:2$
B.$2:1,1:1$
C.$1:2,1:1$
D.$1:1,2:1$
答案
25.A
解析
【分析】
要解决这道题，首先明确热传递过程中无热损失时，热水放出的热量等于冷水吸收的热量，由此先确定热量之比；再从图像提取热水和冷水的初温、末温，计算各自温度变化量；最后利用热量公式$Q=cm\Delta t$，结合比热容相同的条件，推导热水与冷水的质量之比。
【解析】
1. 热传递无热损失，根据能量守恒，热水放出的热量全部被冷水吸收，即$Q_{放}=Q_{吸}$，所以热水放出的热量与冷水吸收的热量之比为$1:1$。
2. 从图像可知：热水（甲）初温$t_{甲初}=80℃$，末温$t_{末}=40℃$，温度变化量$\Delta t_{甲}=80℃-40℃=40℃$；冷水（乙）初温$t_{乙初}=20℃$，末温$t_{末}=40℃$，温度变化量$\Delta t_{乙}=40℃-20℃=20℃$。
3. 根据热量公式$Q=cm\Delta t$，因都是水，比热容$c_{水}$相同，且$Q_{放}=Q_{吸}$，故$c_{水}m_{甲}\Delta t_{甲}=c_{水}m_{乙}\Delta t_{乙}$，约去$c_{水}$得：$\frac{m_{甲}}{m_{乙}}=\frac{\Delta t_{乙}}{\Delta t_{甲}}=\frac{20℃}{40℃}=\frac{1}{2}$，即热水与冷水的质量之比为$1:2$。
综上，符合条件的是选项A。
【答案】
A
【知识点】
热平衡方程、热量计算、比热容
【点评】
本题考查热传递中热量的计算，核心是利用无热损失时$Q_{放}=Q_{吸}$的规律，结合图像提取温度变化量，难度不大，属于热学基础题，需掌握热量公式的应用。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，首先明确热传递过程中无热损失时，热水放出的热量等于冷水吸收的热量，由此先确定热量之比；再从图像提取热水和冷水的初温、末温，计算各自温度变化量；最后利用热量公式$Q=cm\Delta t$，结合比热容相同的条件，推导热水与冷水的质量之比。
【解析】
1. 热传递无热损失，根据能量守恒，热水放出的热量全部被冷水吸收，即$Q_{放}=Q_{吸}$，所以热水放出的热量与冷水吸收的热量之比为$1:1$。
2. 从图像可知：热水（甲）初温$t_{甲初}=80℃$，末温$t_{末}=40℃$，温度变化量$\Delta t_{甲}=80℃-40℃=40℃$；冷水（乙）初温$t_{乙初}=20℃$，末温$t_{末}=40℃$，温度变化量$\Delta t_{乙}=40℃-20℃=20℃$。
3. 根据热量公式$Q=cm\Delta t$，因都是水，比热容$c_{水}$相同，且$Q_{放}=Q_{吸}$，故$c_{水}m_{甲}\Delta t_{甲}=c_{水}m_{乙}\Delta t_{乙}$，约去$c_{水}$得：$\frac{m_{甲}}{m_{乙}}=\frac{\Delta t_{乙}}{\Delta t_{甲}}=\frac{20℃}{40℃}=\frac{1}{2}$，即热水与冷水的质量之比为$1:2$。
综上，符合条件的是选项A。
【答案】
A
【知识点】
热平衡方程、热量计算、比热容
【点评】
本题考查热传递中热量的计算，核心是利用无热损失时$Q_{放}=Q_{吸}$的规律，结合图像提取温度变化量，难度不大，属于热学基础题，需掌握热量公式的应用。
【难度系数】
0.6
26. 如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。
(1) 比较不同燃料的热值，可以选择
(2) 比较液体a和液体b的吸热能力
① 在设计实验方案时，以下需要控制的变量，你认为其中多余的是
A. 采用的加热方式 B. 燃料的质量
C. 液体a和液体b的质量 D. 盛放液体a和液体b的容器
② 实验时，记录数据如下表：
人们通常用两种方法来比较液体a和液体b的吸热能力。方法A：加热相同的时间，比较升高的温度；方法B：升高相同的温度，比较加热的时间。物理学用比热容描述物质的吸热能力，这种方法与方法
③ 如果用“单位质量的某种物质吸收（或放出）1 J的热量所升高（或降低）的温度$\Delta t$”来比较物质的这种物理属性，用符号$K$来表示，则液体a的$K$值
(1) 比较不同燃料的热值，可以选择
甲、丙
两个装置；燃料燃尽后通过记录液体升高的温度
（选填“加热时间”或“液体升高的温度”）来比较两种燃料热值大小。(2) 比较液体a和液体b的吸热能力
① 在设计实验方案时，以下需要控制的变量，你认为其中多余的是
B
（填字母）。A. 采用的加热方式 B. 燃料的质量
C. 液体a和液体b的质量 D. 盛放液体a和液体b的容器
② 实验时，记录数据如下表：
人们通常用两种方法来比较液体a和液体b的吸热能力。方法A：加热相同的时间，比较升高的温度；方法B：升高相同的温度，比较加热的时间。物理学用比热容描述物质的吸热能力，这种方法与方法
B
（选填“A”或“B”）是相同的。若液体a的比热容为$4.2× 10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}· °\mathrm{C})$，由表格数据可知，液体b的比热容是$2.1×10^3$
$\mathrm{J}/(\mathrm{kg}· °\mathrm{C})$。③ 如果用“单位质量的某种物质吸收（或放出）1 J的热量所升高（或降低）的温度$\Delta t$”来比较物质的这种物理属性，用符号$K$来表示，则液体a的$K$值
小于
（选填“大于”“小于”或“等于”）液体b的$K$值。答案
26.（1）甲、丙 液体升高的温度 （2）① B ② B $2.1×10^3$ ③ 小于
解析
【分析】
解决本题需运用控制变量法和转换法分析热学实验：（1）比较不同燃料的热值，需控制被加热液体的种类、质量相同，改变燃料种类，据此选装置；热值大小无法直接观察，通过液体升高的温度反映燃料放热多少，进而比较热值。（2）探究液体吸热能力时，需控制加热方式、液体质量、容器等变量，结合比热容的定义和公式Q=cmΔt分析各问题。
【解析】
（1）比较不同燃料的热值，应控制液体种类和质量相同，燃料种类不同，故选甲、丙两装置；燃料燃尽后，热值越大的燃料放出热量越多，相同液体升高的温度越高，因此通过记录液体升高的温度比较两种燃料热值大小。
（2）①探究液体吸热能力时，需控制加热方式相同（保证相同时间供热相同）、液体质量相同、容器相同，燃料的质量无需控制，故多余的是B选项；②物理学中用比热容描述吸热能力，比热容是单位质量的物质升高1℃吸收的热量，对应“升高相同温度，比较加热时间（吸收热量）”的方法B；根据Q=cmΔt，当m、Δt相同时，Q与c成正比，由实验数据可知，升高相同温度时a的加热时间是b的2倍，即Q_a=2Q_b，故c_b=c_a/2=2.1×10³ J/(kg·℃)；③由题意K=Δt/(Q/m)，结合Q=cmΔt得K=1/c，比热容越大K越小，a的比热容大于b，故a的K值小于b的。
【答案】
（1）甲、丙；液体升高的温度 （2）①B；②B；2.1×10³；③小于
【知识点】
热值、比热容
【点评】
本题考查热学核心实验，重点考查控制变量法和转换法的应用，需明确实验设计的变量控制逻辑，属于热学基础实验题，难度适中。
【难度系数】
0.5
解决本题需运用控制变量法和转换法分析热学实验：（1）比较不同燃料的热值，需控制被加热液体的种类、质量相同，改变燃料种类，据此选装置；热值大小无法直接观察，通过液体升高的温度反映燃料放热多少，进而比较热值。（2）探究液体吸热能力时，需控制加热方式、液体质量、容器等变量，结合比热容的定义和公式Q=cmΔt分析各问题。
【解析】
（1）比较不同燃料的热值，应控制液体种类和质量相同，燃料种类不同，故选甲、丙两装置；燃料燃尽后，热值越大的燃料放出热量越多，相同液体升高的温度越高，因此通过记录液体升高的温度比较两种燃料热值大小。
（2）①探究液体吸热能力时，需控制加热方式相同（保证相同时间供热相同）、液体质量相同、容器相同，燃料的质量无需控制，故多余的是B选项；②物理学中用比热容描述吸热能力，比热容是单位质量的物质升高1℃吸收的热量，对应“升高相同温度，比较加热时间（吸收热量）”的方法B；根据Q=cmΔt，当m、Δt相同时，Q与c成正比，由实验数据可知，升高相同温度时a的加热时间是b的2倍，即Q_a=2Q_b，故c_b=c_a/2=2.1×10³ J/(kg·℃)；③由题意K=Δt/(Q/m)，结合Q=cmΔt得K=1/c，比热容越大K越小，a的比热容大于b，故a的K值小于b的。
【答案】
（1）甲、丙；液体升高的温度 （2）①B；②B；2.1×10³；③小于
【知识点】
热值、比热容
【点评】
本题考查热学核心实验，重点考查控制变量法和转换法的应用，需明确实验设计的变量控制逻辑，属于热学基础实验题，难度适中。
【难度系数】
0.5
