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9 创新实验 [2025深圳中考] 蓄冷剂是食品运输和保鲜过程中的重要降温试剂。现有A、B两种蓄冷剂，为了探究其蓄冷效果，进行了如下的实验探究：首先将质量均为100 g的两种蓄冷剂分别装入完全相同的冰袋中，然后放入冰箱中冷冻为温度相同的固体。在容器①、②中分别加入质量均为500 g且温度相同的水，将冰袋从冰箱中拿出分别放入容器①、②的水中，并用隔热材料密封，如图甲所示。每隔一定时间通过温度传感器测量蓄冷剂及水的温度，如图乙、丙是记录的A、B两蓄冷剂及容器①、②中水的温度随时间的变化曲线。
(1)由图乙可知，蓄冷剂熔化前温度在升高，其分子热运动速度变
$(2)0 ~ t_1$时间内，水和蓄冷剂之间发生热传递，热传递方向为
$(3)0 ~ t_1$时间内，蓄冷剂
$(4)t_1 ~ t_2$时间内，容器①中水的温度降低10 ℃，若热量全部被蓄冷剂吸收，经过计算，每克蓄冷剂A吸收的热量为
$[ c_{\mathrm{水}} = 4.2 × 10^3 \ \mathrm{J}/(\mathrm{kg} · \mathrm{℃}) ]$
(5)在深圳市内配送蛋糕时，选择蓄冷剂
(1)由图乙可知，蓄冷剂熔化前温度在升高，其分子热运动速度变
大
。$(2)0 ~ t_1$时间内，水和蓄冷剂之间发生热传递，热传递方向为
从水到蓄冷剂
。$(3)0 ~ t_1$时间内，蓄冷剂
A
(填“A”或“B”)吸热更快。$(4)t_1 ~ t_2$时间内，容器①中水的温度降低10 ℃，若热量全部被蓄冷剂吸收，经过计算，每克蓄冷剂A吸收的热量为
210 J
。$[ c_{\mathrm{水}} = 4.2 × 10^3 \ \mathrm{J}/(\mathrm{kg} · \mathrm{℃}) ]$
(5)在深圳市内配送蛋糕时，选择蓄冷剂
A
(填“A”或“B”)更好，理由是A吸热快，快速降温，保鲜效果好
。答案
【答案】(1)大 (2)从水到蓄冷剂 (3)A (4)210 J (5)A A吸热快，快速降温，保鲜效果好
【解析】(2)由题图乙、丙可知，在$0 ~ t_1$时间内，蓄冷剂的温度升高，水的温度降低，故热传递的方向是从温度较高的水向温度较低的蓄冷剂传递。
(3)由题图丙可知，在$0 ~ t_1$时间内，容器①内的水温度下降得多，在水的质量和比热容相同时，容器①内水放出的热量较多，而蓄冷剂A放在①中的水中，故蓄冷剂A吸热更快。
(4)在$t_1 ~ t_2$时间内，容器①内水的温度降低10 ℃放出的热量$Q_{放}=c_{水}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×500×10^{-3}\ \mathrm{kg}×10\ ℃=2.1×10^4\ \mathrm{J}$，则每克蓄冷剂A吸收的热量$Q=\frac{2.1×10^4\ \mathrm{J}}{100}=210\ \mathrm{J}$。
【解析】(2)由题图乙、丙可知，在$0 ~ t_1$时间内，蓄冷剂的温度升高，水的温度降低，故热传递的方向是从温度较高的水向温度较低的蓄冷剂传递。
(3)由题图丙可知，在$0 ~ t_1$时间内，容器①内的水温度下降得多，在水的质量和比热容相同时，容器①内水放出的热量较多，而蓄冷剂A放在①中的水中，故蓄冷剂A吸热更快。
(4)在$t_1 ~ t_2$时间内，容器①内水的温度降低10 ℃放出的热量$Q_{放}=c_{水}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×500×10^{-3}\ \mathrm{kg}×10\ ℃=2.1×10^4\ \mathrm{J}$，则每克蓄冷剂A吸收的热量$Q=\frac{2.1×10^4\ \mathrm{J}}{100}=210\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
本题结合蓄冷剂保鲜的实际场景，围绕热学核心知识点展开解题：
1. 分子热运动：分子热运动的剧烈程度与温度正相关，温度越高，分子热运动速度越大，据此判断蓄冷剂熔化前的分子运动变化；
2. 热传递方向：热传递的条件是存在温度差，热量从高温物体传向低温物体，结合0~t₁时间内水和蓄冷剂的温度变化判断传递方向；
3. 吸热快慢判断：相同时间内，水放出热量越多，说明蓄冷剂吸热越快，利用Q放=cmΔt，结合水的质量、比热容相同，通过温度变化量判断放热多少，进而确定蓄冷剂的吸热快慢；
4. 热量计算：利用Q放=c水m水Δt计算水放出的热量，因热量全部被蓄冷剂吸收，用总热量除以蓄冷剂A的质量，得到每克A吸收的热量；
5. 实际应用：结合蓄冷剂需快速降温保鲜的需求，选择吸热更快的蓄冷剂。
【解析】
(1) 分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子热运动速度越大，因此蓄冷剂熔化前温度升高，其分子热运动速度变大；
(2) 热传递方向是从温度高的物体到温度低的物体，0~t₁时间内，蓄冷剂温度升高、水温度降低，说明水温度高于蓄冷剂，故热传递方向为从水到蓄冷剂；
(3) 0~t₁时间内，水的质量和比热容相同，根据Q放=cmΔt，容器①内水的温度下降更多，放出的热量更多，而蓄冷剂A放在容器①中，因此蓄冷剂A吸热更快；
(4) 容器①中水的质量m=500g=0.5kg，温度降低Δt=10℃，水放出的热量Q放=c水mΔt=4.2×10³J/(kg·℃)×0.5kg×10℃=2.1×10⁴J，热量全部被蓄冷剂A吸收，A的质量为100g，故每克蓄冷剂A吸收的热量Q=2.1×10⁴J/100g=210J；
(5) 配送蛋糕需要快速降温保鲜，蓄冷剂A吸热更快，能快速降低环境温度，保鲜效果好，因此选择A。
【答案】
(1)大 (2)从水到蓄冷剂 (3)A (4)210 J (5)A；A吸热快，快速降温，保鲜效果好
【知识点】
分子热运动、热传递、热量计算
【点评】
本题结合生活实际考查热学基础知识点，既需要学生掌握分子热运动、热传递的基本概念，也需熟练运用热量公式进行计算，同时能将物理知识联系实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题结合蓄冷剂保鲜的实际场景，围绕热学核心知识点展开解题：
1. 分子热运动：分子热运动的剧烈程度与温度正相关，温度越高，分子热运动速度越大，据此判断蓄冷剂熔化前的分子运动变化；
2. 热传递方向：热传递的条件是存在温度差，热量从高温物体传向低温物体，结合0~t₁时间内水和蓄冷剂的温度变化判断传递方向；
3. 吸热快慢判断：相同时间内，水放出热量越多，说明蓄冷剂吸热越快，利用Q放=cmΔt，结合水的质量、比热容相同，通过温度变化量判断放热多少，进而确定蓄冷剂的吸热快慢；
4. 热量计算：利用Q放=c水m水Δt计算水放出的热量，因热量全部被蓄冷剂吸收，用总热量除以蓄冷剂A的质量，得到每克A吸收的热量；
5. 实际应用：结合蓄冷剂需快速降温保鲜的需求，选择吸热更快的蓄冷剂。
【解析】
(1) 分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子热运动速度越大，因此蓄冷剂熔化前温度升高，其分子热运动速度变大；
(2) 热传递方向是从温度高的物体到温度低的物体，0~t₁时间内，蓄冷剂温度升高、水温度降低，说明水温度高于蓄冷剂，故热传递方向为从水到蓄冷剂；
(3) 0~t₁时间内，水的质量和比热容相同，根据Q放=cmΔt，容器①内水的温度下降更多，放出的热量更多，而蓄冷剂A放在容器①中，因此蓄冷剂A吸热更快；
(4) 容器①中水的质量m=500g=0.5kg，温度降低Δt=10℃，水放出的热量Q放=c水mΔt=4.2×10³J/(kg·℃)×0.5kg×10℃=2.1×10⁴J，热量全部被蓄冷剂A吸收，A的质量为100g，故每克蓄冷剂A吸收的热量Q=2.1×10⁴J/100g=210J；
(5) 配送蛋糕需要快速降温保鲜，蓄冷剂A吸热更快，能快速降低环境温度，保鲜效果好，因此选择A。
【答案】
(1)大 (2)从水到蓄冷剂 (3)A (4)210 J (5)A；A吸热快，快速降温，保鲜效果好
【知识点】
分子热运动、热传递、热量计算
【点评】
本题结合生活实际考查热学基础知识点，既需要学生掌握分子热运动、热传递的基本概念，也需熟练运用热量公式进行计算，同时能将物理知识联系实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
10 [2025齐齐哈尔中考节选]如图,我国某舰艇圆满完成首次航行试验任务,为我国海军建设和发展注入新动力。若某段航行过程中,该舰艇在平静的海面上平稳地匀速直线航行了30 km,发动机做的有用功为$6×10^{11}$ J。已知:该舰艇所用燃料的热值$q=4×10^{7}$ J/kg。求:
(1)该段航行过程中,发动机提供的前进的动力是多少牛。
(2)若该舰艇发动机的效率为30%,则该段航行过程中,消耗燃料的质量是多少千克。
(1)该段航行过程中,发动机提供的前进的动力是多少牛。
(2)若该舰艇发动机的效率为30%,则该段航行过程中,消耗燃料的质量是多少千克。
答案
解:(1)该段航行过程中，发动机提供的前进的动力$F=\frac{W_{有用}}{s}=\frac{6×10^{11}\ \mathrm{J}}{30×10^3\ \mathrm{m}}=2×10^7\ \mathrm{N}$。
(2)该段航行燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{6×10^{11}\ \mathrm{J}}{30\%}=2×10^{12}\ \mathrm{J}$，则消耗燃料的质量$m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2×10^{12}\ \mathrm{J}}{4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=5×10^4\ \mathrm{kg}$。
(2)该段航行燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{6×10^{11}\ \mathrm{J}}{30\%}=2×10^{12}\ \mathrm{J}$，则消耗燃料的质量$m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2×10^{12}\ \mathrm{J}}{4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=5×10^4\ \mathrm{kg}$。
解析
【分析】
要解决这道题，需分两步分析：
1. 第一问求发动机的动力：已知发动机做的有用功和航行距离，根据功的计算公式$W=Fs$，变形可得动力$F=\frac{W}{s}$，需先将距离单位换算为米再计算。
2. 第二问求消耗燃料的质量：已知发动机效率和有用功，先根据效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$求出燃料完全燃烧放出的总热量$Q_{放}$，再根据热值公式$Q_{放}=mq$，变形得$m=\frac{Q_{放}}{q}$，代入数据计算即可。
【解析】
解：(1) 航行距离$s=30\ \mathrm{km}=30×10^3\ \mathrm{m}$，有用功$W_{有用}=6×10^{11}\ \mathrm{J}$。
根据功的公式$W=Fs$，可得发动机的动力：
$F=\frac{W_{有用}}{s}=\frac{6×10^{11}\ \mathrm{J}}{30×10^3\ \mathrm{m}}=2×10^7\ \mathrm{N}$。
(2) 发动机效率$\eta=30\%$，根据效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，可得燃料完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{6×10^{11}\ \mathrm{J}}{30\%}=2×10^{12}\ \mathrm{J}$。
已知燃料热值$q=4×10^7\ \mathrm{J/kg}$，根据热值公式$Q_{放}=mq$，可得消耗燃料的质量：
$m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2×10^{12}\ \mathrm{J}}{4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=5×10^4\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1) $2×10^7\ \mathrm{N}$；(2) $5×10^4\ \mathrm{kg}$
【知识点】
功的计算、热机效率、热值的计算
【点评】
本题是力学与热学结合的基础计算题，考查功、效率、热值公式的应用，解题关键是熟练掌握公式并注意单位换算，难度适中，属于中考常考题型。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需分两步分析：
1. 第一问求发动机的动力：已知发动机做的有用功和航行距离，根据功的计算公式$W=Fs$，变形可得动力$F=\frac{W}{s}$，需先将距离单位换算为米再计算。
2. 第二问求消耗燃料的质量：已知发动机效率和有用功，先根据效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$求出燃料完全燃烧放出的总热量$Q_{放}$，再根据热值公式$Q_{放}=mq$，变形得$m=\frac{Q_{放}}{q}$，代入数据计算即可。
【解析】
解：(1) 航行距离$s=30\ \mathrm{km}=30×10^3\ \mathrm{m}$，有用功$W_{有用}=6×10^{11}\ \mathrm{J}$。
根据功的公式$W=Fs$，可得发动机的动力：
$F=\frac{W_{有用}}{s}=\frac{6×10^{11}\ \mathrm{J}}{30×10^3\ \mathrm{m}}=2×10^7\ \mathrm{N}$。
(2) 发动机效率$\eta=30\%$，根据效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，可得燃料完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{6×10^{11}\ \mathrm{J}}{30\%}=2×10^{12}\ \mathrm{J}$。
已知燃料热值$q=4×10^7\ \mathrm{J/kg}$，根据热值公式$Q_{放}=mq$，可得消耗燃料的质量：
$m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2×10^{12}\ \mathrm{J}}{4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=5×10^4\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1) $2×10^7\ \mathrm{N}$；(2) $5×10^4\ \mathrm{kg}$
【知识点】
功的计算、热机效率、热值的计算
【点评】
本题是力学与热学结合的基础计算题，考查功、效率、热值公式的应用，解题关键是熟练掌握公式并注意单位换算，难度适中，属于中考常考题型。
【难度系数】
0.6
