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7. 为了比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量,小明用如图甲所示的装置进行实验,图中燃烧皿、烧杯$a$和$b$、温度计均完全相同,烧杯中盛有相同质量的水,实验时,分别点燃放在两个燃烧皿中的酒精和碎纸片,通过陶土网给烧杯加热,直至酒精和碎纸片烧尽。
(1) 你认为图甲中实验装置的器材安装顺序是
(2) 小明设计了一张记录实验数据的表格,其中①②两项内容漏写了,请你帮他补充完整:
①
(3) 实验时,小明发现两支温度计的示数变化不明显,请你分析出现这种现象的可能原因:
(4) 实验时,小明记下了各个时刻$a$、$b$烧杯中水的温度,绘制了如图乙所示的图像,若热损失相同,则可初步判断,充分燃烧相同质量的酒精和碎纸片,
(1) 你认为图甲中实验装置的器材安装顺序是
由下到上
(由下到上/由上到下)。(2) 小明设计了一张记录实验数据的表格,其中①②两项内容漏写了,请你帮他补充完整:
①
燃料燃尽时的水温$T_2/°\mathrm{C}$
;②10 g碎纸片
。(3) 实验时,小明发现两支温度计的示数变化不明显,请你分析出现这种现象的可能原因:
水的质量太大(或酒精和碎纸片的质量太小)
(写一条),为了使两支温度计的示数变化更明显,请提出你的建议:减小水的质量(或增加酒精和碎纸片的质量)
。(4) 实验时,小明记下了各个时刻$a$、$b$烧杯中水的温度,绘制了如图乙所示的图像,若热损失相同,则可初步判断,充分燃烧相同质量的酒精和碎纸片,
酒精
放出的热量多。答案
由下到上
燃料燃尽时的水温$T_2/°\mathrm{C}$
10 g碎纸片
水的
质量太大(或酒精和碎纸片的质量太小)
减小水的质量
(或增加酒精和碎
纸片的质量)
酒精
燃料燃尽时的水温$T_2/°\mathrm{C}$
10 g碎纸片
水的
质量太大(或酒精和碎纸片的质量太小)
减小水的质量
(或增加酒精和碎
纸片的质量)
酒精
解析
【分析】
要解决这道热学实验题，需结合实验原理和操作要求逐步分析：
1. 实验装置安装：需保证酒精灯用外焰加热，因此要从下往上依次确定器材位置，确保加热效果和温度计测量准确；
2. 实验数据记录：本实验通过相同质量的不同燃料燃烧，比较水升高的温度判断放热多少，需记录燃料质量和燃料燃尽时的水温；
3. 温度计示数变化不明显的原因：水升温幅度小，可能是水质量太大或燃料质量太小，改进需减小水质量或增加燃料质量；
4. 实验结论：相同质量的燃料，燃烧后水升温越多，说明放热越多，对应燃料热值越大。
【解析】
(1) 实验装置安装时，需先根据酒精灯外焰的高度确定最下方的位置，再依次向上安装陶土网、烧杯、温度计，保证用外焰加热且温度计玻璃泡浸没在水中，因此安装顺序为由下到上；
(2) 本实验目的是比较相同质量的酒精和碎纸片完全燃烧放出的热量，通过水升高的温度反映放热多少，因此表格需记录：①燃料燃尽时的水温T2/℃（用于比较水吸热后的末温）；②10 g碎纸片（实验中燃料质量相同，均为10g）；
(3) 温度计示数变化不明显，说明水吸收的热量变化小，可能原因是水的质量太大（或酒精和碎纸片的质量太小）；改进建议为减小水的质量（或增加酒精和碎纸片的质量），使水升温更显著；
(4) 由图像可知，相同质量的酒精和碎纸片完全燃烧后，a烧杯（对应酒精）的水温升高更多，热损失相同，说明酒精放出的热量更多，因此判断酒精放出的热量多。
【答案】
由下到上；燃料燃尽时的水温T2/°C；10 g碎纸片；水的质量太大(或酒精和碎纸片的质量太小)；减小水的质量(或增加酒精和碎纸片的质量)；酒精
【知识点】
燃料的热值、热学实验、实验装置组装
【点评】
本题是探究不同燃料放热能力的典型实验，运用转换法将抽象的燃料放热多少转化为直观的水温变化，考查实验装置安装、数据记录、误差分析及结论推导，是初中热学的重点实验题型，需掌握转换法的应用和实验操作要点。
【难度系数】
0.5
要解决这道热学实验题，需结合实验原理和操作要求逐步分析：
1. 实验装置安装：需保证酒精灯用外焰加热，因此要从下往上依次确定器材位置，确保加热效果和温度计测量准确；
2. 实验数据记录：本实验通过相同质量的不同燃料燃烧，比较水升高的温度判断放热多少，需记录燃料质量和燃料燃尽时的水温；
3. 温度计示数变化不明显的原因：水升温幅度小，可能是水质量太大或燃料质量太小，改进需减小水质量或增加燃料质量；
4. 实验结论：相同质量的燃料，燃烧后水升温越多，说明放热越多，对应燃料热值越大。
【解析】
(1) 实验装置安装时，需先根据酒精灯外焰的高度确定最下方的位置，再依次向上安装陶土网、烧杯、温度计，保证用外焰加热且温度计玻璃泡浸没在水中，因此安装顺序为由下到上；
(2) 本实验目的是比较相同质量的酒精和碎纸片完全燃烧放出的热量，通过水升高的温度反映放热多少，因此表格需记录：①燃料燃尽时的水温T2/℃（用于比较水吸热后的末温）；②10 g碎纸片（实验中燃料质量相同，均为10g）；
(3) 温度计示数变化不明显，说明水吸收的热量变化小，可能原因是水的质量太大（或酒精和碎纸片的质量太小）；改进建议为减小水的质量（或增加酒精和碎纸片的质量），使水升温更显著；
(4) 由图像可知，相同质量的酒精和碎纸片完全燃烧后，a烧杯（对应酒精）的水温升高更多，热损失相同，说明酒精放出的热量更多，因此判断酒精放出的热量多。
【答案】
由下到上；燃料燃尽时的水温T2/°C；10 g碎纸片；水的质量太大(或酒精和碎纸片的质量太小)；减小水的质量(或增加酒精和碎纸片的质量)；酒精
【知识点】
燃料的热值、热学实验、实验装置组装
【点评】
本题是探究不同燃料放热能力的典型实验，运用转换法将抽象的燃料放热多少转化为直观的水温变化，考查实验装置安装、数据记录、误差分析及结论推导，是初中热学的重点实验题型，需掌握转换法的应用和实验操作要点。
【难度系数】
0.5
8. [2025 苏州]用煤气炉将 4 kg 的水从 $20\ \mathrm{° C} $加热到 $70\ \mathrm{° C} $，消耗煤气 0.05 kg。已知煤气的热值为$4.2× 10^{7}\ \mathrm{J/kg}$，水的比热容为 $4.2× 10^{3}\ \mathrm{J/(kg·° C)} $。求：
（1）水吸收的热量。
（2）煤气完全燃烧放出的热量。
（3）煤气炉加热的效率。
（1）水吸收的热量。
（2）煤气完全燃烧放出的热量。
（3）煤气炉加热的效率。
答案
解：
(1) 水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg}·°\mathrm{C)}×4\ \mathrm{kg}×(70°\mathrm{C}-20°\mathrm{C})=8.4×10^5\ \mathrm{J}$
(2) 煤气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq=0.05\ \mathrm{kg}×4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^6\ \mathrm{J}$
(3) 煤气炉加热的效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{8.4×10^5\ \mathrm{J}}{2.1×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$
(1) 水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg}·°\mathrm{C)}×4\ \mathrm{kg}×(70°\mathrm{C}-20°\mathrm{C})=8.4×10^5\ \mathrm{J}$
(2) 煤气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq=0.05\ \mathrm{kg}×4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^6\ \mathrm{J}$
(3) 煤气炉加热的效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{8.4×10^5\ \mathrm{J}}{2.1×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$
解析
【分析】
本题是热学基础计算题，解题思路分三步：①计算水吸收的热量，需用吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，其中$\Delta t$为水升高的温度（末温减初温）；②计算煤气完全燃烧放出的热量，用燃料放热公式$Q_{放}=mq$；③煤气炉的加热效率是水吸收的有效热量与煤气完全燃烧总放热的比值，公式为$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$。解题时要注意各物理量单位统一，准确计算温度变化量。
【解析】
解：
(1) 水吸收的热量：
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·°C)}×4\ \mathrm{kg}×(70°\mathrm{C}-20°\mathrm{C})=8.4×10^5\ \mathrm{J}$
(2) 煤气完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=m_{煤气}q=0.05\ \mathrm{kg}×4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^6\ \mathrm{J}$
(3) 煤气炉加热的效率：
$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{8.4×10^5\ \mathrm{J}}{2.1×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$
【答案】
(1) $8.4×10^5\ \mathrm{J}$；(2) $2.1×10^6\ \mathrm{J}$；(3) $40\%$
【知识点】
热量计算、热值、热效率
【点评】
本题考查热学中热量、燃料放热及加热效率的基础计算，属于中考常考的基础题型，只要牢记相关公式，注意温度变化量的计算，即可正确解答，难度较低。
【难度系数】
0.8
本题是热学基础计算题，解题思路分三步：①计算水吸收的热量，需用吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，其中$\Delta t$为水升高的温度（末温减初温）；②计算煤气完全燃烧放出的热量，用燃料放热公式$Q_{放}=mq$；③煤气炉的加热效率是水吸收的有效热量与煤气完全燃烧总放热的比值，公式为$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$。解题时要注意各物理量单位统一，准确计算温度变化量。
【解析】
解：
(1) 水吸收的热量：
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·°C)}×4\ \mathrm{kg}×(70°\mathrm{C}-20°\mathrm{C})=8.4×10^5\ \mathrm{J}$
(2) 煤气完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=m_{煤气}q=0.05\ \mathrm{kg}×4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.1×10^6\ \mathrm{J}$
(3) 煤气炉加热的效率：
$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{8.4×10^5\ \mathrm{J}}{2.1×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$
【答案】
(1) $8.4×10^5\ \mathrm{J}$；(2) $2.1×10^6\ \mathrm{J}$；(3) $40\%$
【知识点】
热量计算、热值、热效率
【点评】
本题考查热学中热量、燃料放热及加热效率的基础计算，属于中考常考的基础题型，只要牢记相关公式，注意温度变化量的计算，即可正确解答，难度较低。
【难度系数】
0.8
9. [2024 达州]在标准大气压下,小明用天然气灶将质量为1 kg 的水,从$20\ °\mathrm{C}$加热到沸腾,水吸收的热量是
$3.36×10^{5}$
J。他家天然气热水器的热效率是70%,他某次洗澡耗水20 kg,热水器进水温度是$22\ °\mathrm{C}$,出水温度是$42\ °\mathrm{C}$,他这次洗澡消耗天然气$0.075$
$\mathrm{m}^{3}$。已知水的比热容是$4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$,天然气的热值是$3.2×10^{7}\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^{3}$。答案
$3.36×10^5$
0.075
0.075
解析
【分析】首先明确水吸收热量的计算公式为$Q_{吸}=cm\Delta t$，标准大气压下水的沸点为$100°\mathrm{C}$，据此计算第一空；对于第二空，先计算洗澡时水吸收的热量，再根据热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$求出天然气完全燃烧放出的热量，最后结合天然气热值公式$Q_{放}=Vq$计算消耗天然气体积。
【解析】
1. 计算水吸收的热量（第一空）：
标准大气压下，水的沸点为$100°\mathrm{C}$，水升高的温度$\Delta t_1=100°\mathrm{C}-20°\mathrm{C}=80°\mathrm{C}$，
根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，得水吸收的热量：
$Q_{吸1}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·°C)} ×1\ \mathrm{kg} ×80°\mathrm{C}=3.36×10^5\ \mathrm{J}$。
2. 计算洗澡消耗的天然气体积（第二空）：
洗澡时水升高的温度$\Delta t_2=42°\mathrm{C}-22°\mathrm{C}=20°\mathrm{C}$，
洗澡时水吸收的热量：
$Q_{吸2}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·°C)} ×20\ \mathrm{kg} ×20°\mathrm{C}=1.68×10^6\ \mathrm{J}$；
已知热水器热效率$\eta=70\%=0.7$，由$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$得，天然气完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=\frac{Q_{吸2}}{\eta}=\frac{1.68×10^6\ \mathrm{J}}{0.7}=2.4×10^6\ \mathrm{J}$；
又因为$Q_{放}=Vq$，所以消耗天然气的体积：
$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2.4×10^6\ \mathrm{J}}{3.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.075\ \mathrm{m^3}$。
【答案】$3.36×10^5$；$0.075$
【知识点】热量计算、热效率应用
【点评】本题考查热量计算与热效率的综合应用，关键是掌握吸热公式、热效率公式及燃料放热公式的灵活运用，需注意标准大气压下水的沸点为$100°\mathrm{C}$这一隐含条件。
【难度系数】0.5
【解析】
1. 计算水吸收的热量（第一空）：
标准大气压下，水的沸点为$100°\mathrm{C}$，水升高的温度$\Delta t_1=100°\mathrm{C}-20°\mathrm{C}=80°\mathrm{C}$，
根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$，得水吸收的热量：
$Q_{吸1}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·°C)} ×1\ \mathrm{kg} ×80°\mathrm{C}=3.36×10^5\ \mathrm{J}$。
2. 计算洗澡消耗的天然气体积（第二空）：
洗澡时水升高的温度$\Delta t_2=42°\mathrm{C}-22°\mathrm{C}=20°\mathrm{C}$，
洗澡时水吸收的热量：
$Q_{吸2}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·°C)} ×20\ \mathrm{kg} ×20°\mathrm{C}=1.68×10^6\ \mathrm{J}$；
已知热水器热效率$\eta=70\%=0.7$，由$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$得，天然气完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=\frac{Q_{吸2}}{\eta}=\frac{1.68×10^6\ \mathrm{J}}{0.7}=2.4×10^6\ \mathrm{J}$；
又因为$Q_{放}=Vq$，所以消耗天然气的体积：
$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2.4×10^6\ \mathrm{J}}{3.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.075\ \mathrm{m^3}$。
【答案】$3.36×10^5$；$0.075$
【知识点】热量计算、热效率应用
【点评】本题考查热量计算与热效率的综合应用，关键是掌握吸热公式、热效率公式及燃料放热公式的灵活运用，需注意标准大气压下水的沸点为$100°\mathrm{C}$这一隐含条件。
【难度系数】0.5
10. 近年来,我国部分省份开始推广使用乙醇汽油,乙醇汽油由乙醇与汽油以$1:9$的体积比混合而成,已知汽油的热值$q_{汽油}$取$3.3× 10^{7}\ \mathrm{J/L}$,乙醇的热值$q_{乙醇}$取$2.4× 10^{7}\ \mathrm{J/L}$,设混合后总体积不变,请计算乙醇汽油的热值。
答案
解：设乙醇汽油的体积为V，由于混合后总体积不变，根据Q=qV得，
汽油完全燃烧放出的热量$Q_{汽油}=V×90\%× q_{汽油}=0.9Vq_{汽油}$，
乙醇完全燃烧放出的热量$Q_{乙醇}=V×10\%× q_{乙醇}=0.1Vq_{乙醇}$，
所以，乙醇汽油的热值
$ q_{乙醇汽油}=\frac{Q_{汽油}+Q_{乙醇}}{V}=\frac{0.9Vq_{汽油}+0.1Vq_{乙醇}}{V}=0.9q_{汽油}+0.1q_{乙醇}$
$ =0.9×3.3×10^7\ \mathrm{J/L}+0.1×2.4×10^7\ \mathrm{J/L}=3.21×10^7\ \mathrm{J/L}$
汽油完全燃烧放出的热量$Q_{汽油}=V×90\%× q_{汽油}=0.9Vq_{汽油}$，
乙醇完全燃烧放出的热量$Q_{乙醇}=V×10\%× q_{乙醇}=0.1Vq_{乙醇}$，
所以，乙醇汽油的热值
$ q_{乙醇汽油}=\frac{Q_{汽油}+Q_{乙醇}}{V}=\frac{0.9Vq_{汽油}+0.1Vq_{乙醇}}{V}=0.9q_{汽油}+0.1q_{乙醇}$
$ =0.9×3.3×10^7\ \mathrm{J/L}+0.1×2.4×10^7\ \mathrm{J/L}=3.21×10^7\ \mathrm{J/L}$
解析
【分析】首先明确热值的定义：单位体积的燃料完全燃烧放出的热量，混合燃料的热值等于总热量与总体积的比值。乙醇汽油中乙醇与汽油体积比为1:9，因此总体积中汽油占90%、乙醇占10%。设乙醇汽油总体积为V，分别计算汽油和乙醇完全燃烧放出的热量，两者之和为总热量，再除以总体积V，即可得到乙醇汽油的热值。
【解析】设乙醇汽油的总体积为V，混合后总体积不变，则汽油体积为0.9V，乙醇体积为0.1V。
根据热量公式$Q=qV$，汽油完全燃烧放出的热量：$Q_{汽油}=q_{汽油}×0.9V$；
乙醇完全燃烧放出的热量：$Q_{乙醇}=q_{乙醇}×0.1V$；
乙醇汽油的热值为总热量与总体积的比值：
$q_{乙醇汽油}=\frac{Q_{汽油}+Q_{乙醇}}{V}=\frac{0.9Vq_{汽油}+0.1Vq_{乙醇}}{V}=0.9q_{汽油}+0.1q_{乙醇}$；
代入数值计算：
$q_{乙醇汽油}=0.9×3.3×10^7\ \mathrm{J/L}+0.1×2.4×10^7\ \mathrm{J/L}=2.97×10^7\ \mathrm{J/L}+0.24×10^7\ \mathrm{J/L}=3.21×10^7\ \mathrm{J/L}$。
【答案】$3.21×10^7\ \mathrm{J/L}$
【知识点】热值的计算、热量公式$Q=qV$
【点评】本题考查混合燃料热值的计算，核心是理解热值的定义，将混合燃料的总热量除以总体积得到热值，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.7
【解析】设乙醇汽油的总体积为V，混合后总体积不变，则汽油体积为0.9V，乙醇体积为0.1V。
根据热量公式$Q=qV$，汽油完全燃烧放出的热量：$Q_{汽油}=q_{汽油}×0.9V$；
乙醇完全燃烧放出的热量：$Q_{乙醇}=q_{乙醇}×0.1V$；
乙醇汽油的热值为总热量与总体积的比值：
$q_{乙醇汽油}=\frac{Q_{汽油}+Q_{乙醇}}{V}=\frac{0.9Vq_{汽油}+0.1Vq_{乙醇}}{V}=0.9q_{汽油}+0.1q_{乙醇}$；
代入数值计算：
$q_{乙醇汽油}=0.9×3.3×10^7\ \mathrm{J/L}+0.1×2.4×10^7\ \mathrm{J/L}=2.97×10^7\ \mathrm{J/L}+0.24×10^7\ \mathrm{J/L}=3.21×10^7\ \mathrm{J/L}$。
【答案】$3.21×10^7\ \mathrm{J/L}$
【知识点】热值的计算、热量公式$Q=qV$
【点评】本题考查混合燃料热值的计算，核心是理解热值的定义，将混合燃料的总热量除以总体积得到热值，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.7
