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14.如图(a)所示为“观察不同物质吸热升温现象”的装置.将质量相同的甲、乙两液体分别放在两个瓷盘中,用红外灯均匀照射两个瓷盘,再用温度计分别测出甲、乙两液体的温度.记录相关数据,并绘制出如图(b)所示的图像.
(1)实验中,除了图(a)中所展示的实验器材外,还必须用到的测量工具有秒表、天平和
(2)同时开始加热到第4min,从图(b)中可以看到,甲液体升温比乙液体快,在这段时间内,甲液体吸收的热量
(3)实验中,给相同质量的不同物质加热相同的时间,通过比较
(4)甲、乙两种液体的比热容之比是
(5)同时开始加热到第4min,甲液体的比热容与升高温度的乘积
(1)实验中,除了图(a)中所展示的实验器材外,还必须用到的测量工具有秒表、天平和
温度计
.(2)同时开始加热到第4min,从图(b)中可以看到,甲液体升温比乙液体快,在这段时间内,甲液体吸收的热量
等于
(填“大于”“等于”或“小于”)乙液体吸收的热量.(3)实验中,给相同质量的不同物质加热相同的时间,通过比较
升高的温度
可以判断它们吸热能力的强弱.从图(b)可知,乙
液体吸热能力更强.(4)甲、乙两种液体的比热容之比是
1:2
.(5)同时开始加热到第4min,甲液体的比热容与升高温度的乘积
等于
(填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的比热容与升高温度的乘积.答案
14.(1)温度计 (2)等于 (3)升高的温度 乙 (4)1:2 (5)等于
解析
【分析】
本题围绕“不同物质吸热升温现象”的实验展开，核心是运用控制变量法和比热容公式$Q=cm\Delta t$分析问题。解题思路：①明确实验需测量的物理量及对应工具；②相同热源下，相同时间内两液体吸收热量相等；③比较吸热能力时，相同质量、吸热相同，通过升高的温度判断；④利用$Q=cm\Delta t$，当$Q$、$m$相同时，比热容与升高温度成反比；⑤相同时间内吸收热量相等，故$cm\Delta t$相等。
【解析】
(1) 实验中需要测量液体的温度，除图中器材外，还需测量温度的工具，故填温度计；
(2) 用相同的红外灯均匀照射，相同时间内甲、乙两液体吸收的热量相等，故填等于；
(3) 相同质量的不同物质，加热相同时间（吸收热量相同），通过比较升高的温度判断吸热能力，升高温度越小，吸热能力越强；由图(b)可知，相同时间内乙升高温度更小，故乙液体吸热能力更强；
(4) 根据$Q=cm\Delta t$，相同时间内$Q$相同，$m$相同，因此$c_甲\Delta t_甲 = c_乙\Delta t_乙$。取4min时，甲的升高温度$\Delta t_甲=60℃-20℃=40℃$，乙的升高温度$\Delta t_乙=30℃-10℃=20℃$，则$\frac{c_甲}{c_乙}=\frac{\Delta t_乙}{\Delta t_甲}=\frac{20℃}{40℃}=\frac{1}{2}$，故比热容之比为$1:2$；
(5) 由$Q=cm\Delta t$，相同时间内两液体吸收的热量$Q$相等，因此甲液体的比热容与升高温度的乘积等于乙液体的，故填等于。
【答案】
(1)温度计 (2)等于 (3)升高的温度；乙 (4)1:2 (5)等于
【知识点】
比热容、吸热能力、热量计算
【点评】
本题是探究物质吸热能力的经典实验，需掌握控制变量法和比热容公式的应用，理解相同热源下相同时间吸热相等是解题关键，属于中等难度题。
【难度系数】
0.5
本题围绕“不同物质吸热升温现象”的实验展开，核心是运用控制变量法和比热容公式$Q=cm\Delta t$分析问题。解题思路：①明确实验需测量的物理量及对应工具；②相同热源下，相同时间内两液体吸收热量相等；③比较吸热能力时，相同质量、吸热相同，通过升高的温度判断；④利用$Q=cm\Delta t$，当$Q$、$m$相同时，比热容与升高温度成反比；⑤相同时间内吸收热量相等，故$cm\Delta t$相等。
【解析】
(1) 实验中需要测量液体的温度，除图中器材外，还需测量温度的工具，故填温度计；
(2) 用相同的红外灯均匀照射，相同时间内甲、乙两液体吸收的热量相等，故填等于；
(3) 相同质量的不同物质，加热相同时间（吸收热量相同），通过比较升高的温度判断吸热能力，升高温度越小，吸热能力越强；由图(b)可知，相同时间内乙升高温度更小，故乙液体吸热能力更强；
(4) 根据$Q=cm\Delta t$，相同时间内$Q$相同，$m$相同，因此$c_甲\Delta t_甲 = c_乙\Delta t_乙$。取4min时，甲的升高温度$\Delta t_甲=60℃-20℃=40℃$，乙的升高温度$\Delta t_乙=30℃-10℃=20℃$，则$\frac{c_甲}{c_乙}=\frac{\Delta t_乙}{\Delta t_甲}=\frac{20℃}{40℃}=\frac{1}{2}$，故比热容之比为$1:2$；
(5) 由$Q=cm\Delta t$，相同时间内两液体吸收的热量$Q$相等，因此甲液体的比热容与升高温度的乘积等于乙液体的，故填等于。
【答案】
(1)温度计 (2)等于 (3)升高的温度；乙 (4)1:2 (5)等于
【知识点】
比热容、吸热能力、热量计算
【点评】
本题是探究物质吸热能力的经典实验，需掌握控制变量法和比热容公式的应用，理解相同热源下相同时间吸热相等是解题关键，属于中等难度题。
【难度系数】
0.5
15.某型号汽车重为$5×10^4\mathrm{N}$，在平直的公路上以$108\mathrm{km/h}$的速度匀速行驶，汽车受到的阻力为2300N，已知汽油的热值为$4.6×10^7\mathrm{J/kg}$，$g$取$10\mathrm{N/kg}$.则：
(1)汽车匀速行驶9000m所用的时间是多少秒？
(2)汽车以$108\mathrm{km/h}$的速度匀速行驶时，牵引力的功率是多少瓦？
(3)若汽车发动机的效率为25％，它匀速行驶9000m消耗多少千克汽油？
(1)汽车匀速行驶9000m所用的时间是多少秒？
(2)汽车以$108\mathrm{km/h}$的速度匀速行驶时，牵引力的功率是多少瓦？
(3)若汽车发动机的效率为25％，它匀速行驶9000m消耗多少千克汽油？
答案
15.解:(1)$v=108km/h=30m/s,s=9000m,$
根据 $v=\frac{s}{t},$得汽车匀速行驶9000m所用的时间
$t=\frac{s}{v}=\frac{9000m}{30m/s}=300s.$
(2)汽车做匀速直线运动,牵引力和阻力是一对平衡力,汽车受到的阻力为2300N,则牵引力 $F=f=2300N,$
牵引力的功率
$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=2300N×30m/s=69000W.$
(3)根据 $P=\frac{W}{t}$可知发动机在这段时间内对外所做的功
$W=Pt=69000W×300s=2.07×10^7J.$
由热机效率 $\eta=\frac{W}{Q}×100\%$可知,在这段时间内所消耗的汽油完全燃烧所产生的热量 $Q=\frac{W}{\eta}=\frac{2.07×10^7J}{25\%}=8.28×10^7J,$已知汽油的热值为$4.6×10^7J/kg,$即$q=4.6×10^7J/kg,$
则消耗汽油的质量 $m=\frac{Q}{q}=\frac{8.28×10^7J}{4.6×10^7J/kg}=1.8kg.$
根据 $v=\frac{s}{t},$得汽车匀速行驶9000m所用的时间
$t=\frac{s}{v}=\frac{9000m}{30m/s}=300s.$
(2)汽车做匀速直线运动,牵引力和阻力是一对平衡力,汽车受到的阻力为2300N,则牵引力 $F=f=2300N,$
牵引力的功率
$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=2300N×30m/s=69000W.$
(3)根据 $P=\frac{W}{t}$可知发动机在这段时间内对外所做的功
$W=Pt=69000W×300s=2.07×10^7J.$
由热机效率 $\eta=\frac{W}{Q}×100\%$可知,在这段时间内所消耗的汽油完全燃烧所产生的热量 $Q=\frac{W}{\eta}=\frac{2.07×10^7J}{25\%}=8.28×10^7J,$已知汽油的热值为$4.6×10^7J/kg,$即$q=4.6×10^7J/kg,$
则消耗汽油的质量 $m=\frac{Q}{q}=\frac{8.28×10^7J}{4.6×10^7J/kg}=1.8kg.$
解析
【分析】
本题为力学与热学结合的综合计算题，解题思路分三步：
1. 求行驶时间：先将速度单位从km/h换算为m/s，再利用速度公式$v=\frac{s}{t}$变形得到$t=\frac{s}{v}$，代入路程和换算后的速度计算时间；
2. 求牵引力功率：汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，故牵引力$F=f$，再用功率公式$P=Fv$计算功率；
3. 求消耗汽油质量：先算牵引力做功$W=Pt$，根据发动机效率$\eta=\frac{W}{Q}$求出汽油燃烧总热量$Q$，再用热值公式$Q=mq$变形得$m=\frac{Q}{q}$，代入数据计算质量。
【解析】
解：(1) 先统一单位：$v=108\mathrm{km/h}=30\mathrm{m/s}$，$s=9000\mathrm{m}$，
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，得行驶时间：
$t=\frac{s}{v}=\frac{9000\mathrm{m}}{30\mathrm{m/s}}=300\mathrm{s}$；
(2) 汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是平衡力，故牵引力$F=f=2300\mathrm{N}$，
牵引力的功率：
$P=Fv=2300\mathrm{N}×30\mathrm{m/s}=69000\mathrm{W}$；
(3) 牵引力做的功：
$W=Pt=69000\mathrm{W}×300\mathrm{s}=2.07×10^7\mathrm{J}$，
根据发动机效率$\eta=\frac{W}{Q}$，得汽油完全燃烧放出的热量：
$Q=\frac{W}{\eta}=\frac{2.07×10^7\mathrm{J}}{25\%}=8.28×10^7\mathrm{J}$，
由热值公式$Q=mq$，得消耗汽油的质量：
$m=\frac{Q}{q}=\frac{8.28×10^7\mathrm{J}}{4.6×10^7\mathrm{J/kg}}=1.8\mathrm{kg}$。
【答案】
(1)300s；(2)69000W；(3)1.8kg
【知识点】
速度公式应用、功率计算、热机效率与热值计算
【点评】
本题考查力学与热学的综合应用，需掌握单位换算、二力平衡、相关公式的灵活运用，解题关键是理清各物理量间的关系，注意效率和热值公式的结合，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题为力学与热学结合的综合计算题，解题思路分三步：
1. 求行驶时间：先将速度单位从km/h换算为m/s，再利用速度公式$v=\frac{s}{t}$变形得到$t=\frac{s}{v}$，代入路程和换算后的速度计算时间；
2. 求牵引力功率：汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，故牵引力$F=f$，再用功率公式$P=Fv$计算功率；
3. 求消耗汽油质量：先算牵引力做功$W=Pt$，根据发动机效率$\eta=\frac{W}{Q}$求出汽油燃烧总热量$Q$，再用热值公式$Q=mq$变形得$m=\frac{Q}{q}$，代入数据计算质量。
【解析】
解：(1) 先统一单位：$v=108\mathrm{km/h}=30\mathrm{m/s}$，$s=9000\mathrm{m}$，
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，得行驶时间：
$t=\frac{s}{v}=\frac{9000\mathrm{m}}{30\mathrm{m/s}}=300\mathrm{s}$；
(2) 汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是平衡力，故牵引力$F=f=2300\mathrm{N}$，
牵引力的功率：
$P=Fv=2300\mathrm{N}×30\mathrm{m/s}=69000\mathrm{W}$；
(3) 牵引力做的功：
$W=Pt=69000\mathrm{W}×300\mathrm{s}=2.07×10^7\mathrm{J}$，
根据发动机效率$\eta=\frac{W}{Q}$，得汽油完全燃烧放出的热量：
$Q=\frac{W}{\eta}=\frac{2.07×10^7\mathrm{J}}{25\%}=8.28×10^7\mathrm{J}$，
由热值公式$Q=mq$，得消耗汽油的质量：
$m=\frac{Q}{q}=\frac{8.28×10^7\mathrm{J}}{4.6×10^7\mathrm{J/kg}}=1.8\mathrm{kg}$。
【答案】
(1)300s；(2)69000W；(3)1.8kg
【知识点】
速度公式应用、功率计算、热机效率与热值计算
【点评】
本题考查力学与热学的综合应用，需掌握单位换算、二力平衡、相关公式的灵活运用，解题关键是理清各物理量间的关系，注意效率和热值公式的结合，难度适中。
【难度系数】
0.6
