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7 [2024宿迁中考]氢能是一种新式能源，加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。如图所示是市场上的某品牌氢能自行车，一次性充满0.02 kg氢气，恰好能在2 h内匀速骑行50 km，氢能自行车与骑行者总质量为84 kg，骑行时受到的阻力为总重力的0.05，氢气热值为$1.4×10^8$ J/kg。上述质量的氢气完全燃烧产生的热量是
$2.8×10^6$
J，在骑行过程中氢气的利用效率是75%
($g=10$ N/kg)。答案
7 【答案】 $2.8×10^6$ 75%
【解析】 氢气完全燃烧产生的热量是 $Q_{放}=mq=0.02\ \mathrm{kg} × 1.4× 10^8\ \mathrm{J/kg}=2.8× 10^6\ \mathrm{J}$,骑行时受到的阻力为$f=0.05G=0.05m'g=0.05 × 84\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=42\ \mathrm{N}$,自行车匀速行驶,受到的牵引力与阻力平衡,所以 $F=f=42\ \mathrm{N}$,牵引力做的功为 $W=Fs=42\ \mathrm{N} × 50\ 000\ \mathrm{m}=2.1× 10^6\ \mathrm{J}$,氢气的利用效率是$\eta=\frac{W}{Q_{放}} × 100\% =\frac{2.1× 10^6\ \mathrm{J}}{2.8× 10^6\ \mathrm{J}} × 100\% =75\%$。
【解析】 氢气完全燃烧产生的热量是 $Q_{放}=mq=0.02\ \mathrm{kg} × 1.4× 10^8\ \mathrm{J/kg}=2.8× 10^6\ \mathrm{J}$,骑行时受到的阻力为$f=0.05G=0.05m'g=0.05 × 84\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=42\ \mathrm{N}$,自行车匀速行驶,受到的牵引力与阻力平衡,所以 $F=f=42\ \mathrm{N}$,牵引力做的功为 $W=Fs=42\ \mathrm{N} × 50\ 000\ \mathrm{m}=2.1× 10^6\ \mathrm{J}$,氢气的利用效率是$\eta=\frac{W}{Q_{放}} × 100\% =\frac{2.1× 10^6\ \mathrm{J}}{2.8× 10^6\ \mathrm{J}} × 100\% =75\%$。
解析
【分析】
要解决本题，需分两步计算：首先利用热值公式计算氢气完全燃烧放出的总热量；再结合匀速运动时牵引力与阻力平衡的特点，计算骑行过程中牵引力做的有用功，最后通过有用功与总热量的比值求出氢气的利用效率。
【解析】
1. 计算氢气完全燃烧放出的热量：根据热值公式 $ Q_{\mathrm{放}} = mq $，代入数据 $ m=0.02\ \mathrm{kg} $，$ q=1.4×10^8\ \mathrm{J/kg} $，可得：
$ Q_{\mathrm{放}} = 0.02\ \mathrm{kg} × 1.4×10^8\ \mathrm{J/kg} = 2.8×10^6\ \mathrm{J} $。
2. 计算骑行时的牵引力：先算总重力 $ G = m_{\mathrm{总}}g = 84\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 840\ \mathrm{N} $，骑行阻力 $ f = 0.05G = 0.05×840\ \mathrm{N} = 42\ \mathrm{N} $。因自行车匀速骑行，牵引力与阻力平衡，故 $ F = f = 42\ \mathrm{N} $。
3. 计算牵引力做的有用功：骑行距离 $ s = 50\ \mathrm{km} = 50000\ \mathrm{m} $，根据功的公式 $ W = Fs $，得：
$ W = 42\ \mathrm{N} × 50000\ \mathrm{m} = 2.1×10^6\ \mathrm{J} $。
4. 计算氢气的利用效率：效率公式 $ \eta = \frac{W}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% $，代入数据得：
$ \eta = \frac{2.1×10^6\ \mathrm{J}}{2.8×10^6\ \mathrm{J}} × 100\% = 75\% $。
【答案】
$ 2.8×10^6 $；$ 75\% $
【知识点】
热值计算、功的计算、机械效率
【点评】
本题以氢能自行车为载体，综合考查热值、功和机械效率的计算，需学生熟练掌握相关公式并结合二力平衡分析，属于中考常见的综合应用题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决本题，需分两步计算：首先利用热值公式计算氢气完全燃烧放出的总热量；再结合匀速运动时牵引力与阻力平衡的特点，计算骑行过程中牵引力做的有用功，最后通过有用功与总热量的比值求出氢气的利用效率。
【解析】
1. 计算氢气完全燃烧放出的热量：根据热值公式 $ Q_{\mathrm{放}} = mq $，代入数据 $ m=0.02\ \mathrm{kg} $，$ q=1.4×10^8\ \mathrm{J/kg} $，可得：
$ Q_{\mathrm{放}} = 0.02\ \mathrm{kg} × 1.4×10^8\ \mathrm{J/kg} = 2.8×10^6\ \mathrm{J} $。
2. 计算骑行时的牵引力：先算总重力 $ G = m_{\mathrm{总}}g = 84\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 840\ \mathrm{N} $，骑行阻力 $ f = 0.05G = 0.05×840\ \mathrm{N} = 42\ \mathrm{N} $。因自行车匀速骑行，牵引力与阻力平衡，故 $ F = f = 42\ \mathrm{N} $。
3. 计算牵引力做的有用功：骑行距离 $ s = 50\ \mathrm{km} = 50000\ \mathrm{m} $，根据功的公式 $ W = Fs $，得：
$ W = 42\ \mathrm{N} × 50000\ \mathrm{m} = 2.1×10^6\ \mathrm{J} $。
4. 计算氢气的利用效率：效率公式 $ \eta = \frac{W}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% $，代入数据得：
$ \eta = \frac{2.1×10^6\ \mathrm{J}}{2.8×10^6\ \mathrm{J}} × 100\% = 75\% $。
【答案】
$ 2.8×10^6 $；$ 75\% $
【知识点】
热值计算、功的计算、机械效率
【点评】
本题以氢能自行车为载体，综合考查热值、功和机械效率的计算，需学生熟练掌握相关公式并结合二力平衡分析，属于中考常见的综合应用题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
8 [2024齐齐哈尔中考]小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。
(1)器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个,以及
(2)选取两个相同规格的电加热器进行实验,目的是通过比较
(3)实验中选取初温不同、
(4)如图2所示,小姜正确使用温度计测量液体的温度,按照图中
(5)部分实验数据如下表所示,分析数据可得出结论:
加热时间/min 0 1 2 3 4 …… 10
水的温度/℃ 30 34 38 42 46 …… 70
煤油温度/℃ 10 18 26 34 42 …… 90
(1)器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个,以及
停表
(填测量工具)、托盘天平(含砝码)、水和煤油。(2)选取两个相同规格的电加热器进行实验,目的是通过比较
加热时间
来比较物质吸收热量的多少。(3)实验中选取初温不同、
质量
相同的水和煤油,分别倒入烧杯中,用电加热器加热,当它们吸收相同的热量时,通过比较升高的温度
来比较不同物质吸热能力的强弱。(4)如图2所示,小姜正确使用温度计测量液体的温度,按照图中
B
(填“A”“B”或“C”)方法读数是正确的;实验中某时刻温度计示数如图3所示为66
℃。(5)部分实验数据如下表所示,分析数据可得出结论:
水
(填“水”或“煤油”)的吸热能力更强。加热时间/min 0 1 2 3 4 …… 10
水的温度/℃ 30 34 38 42 46 …… 70
煤油温度/℃ 10 18 26 34 42 …… 90
答案
8 【答案】 (1)停表 (2)加热时间 (3)质量 升高的温度 (4)B 66 (5)水
【解析】 (1)比较不同物质吸热的情况实验中需要测量加热时间,因此缺少的实验器材是停表。
(2)实验中用两个相同的电加热器加热,加热时间越长,物质吸收的热量越多,因此通过比较加热时间的长短来比较物质吸收热量的多少。
(3)根据比较不同物质吸热能力的两种方法可知,实验中要控制不同物质的质量相等,即实验中应量取质量相等的水和煤油,分别倒入相同的烧杯中,用相同的电加热器加热,当它们吸收相同热量时,通过比较升高的温度来判断吸热能力的强弱。
(4)使用温度计测量液体的温度时,视线要与液柱的上表面相平,故 B 正确。由题图 3 可知,温度计的分度值为 $1\ \mathrm{° C}$,此时是零上,因此温度计示数为 $66\ \mathrm{° C}$。
(5)由表格数据可知,水和煤油加热相同的时间,水升高的温度较低,说明水的吸热能力更强。
【解析】 (1)比较不同物质吸热的情况实验中需要测量加热时间,因此缺少的实验器材是停表。
(2)实验中用两个相同的电加热器加热,加热时间越长,物质吸收的热量越多,因此通过比较加热时间的长短来比较物质吸收热量的多少。
(3)根据比较不同物质吸热能力的两种方法可知,实验中要控制不同物质的质量相等,即实验中应量取质量相等的水和煤油,分别倒入相同的烧杯中,用相同的电加热器加热,当它们吸收相同热量时,通过比较升高的温度来判断吸热能力的强弱。
(4)使用温度计测量液体的温度时,视线要与液柱的上表面相平,故 B 正确。由题图 3 可知,温度计的分度值为 $1\ \mathrm{° C}$,此时是零上,因此温度计示数为 $66\ \mathrm{° C}$。
(5)由表格数据可知,水和煤油加热相同的时间,水升高的温度较低,说明水的吸热能力更强。
解析
【分析】
这道题是“比较不同物质吸热的情况”的中考实验题，解题需结合实验原理、控制变量法、温度计使用规则等逐一分析：
1. 第(1)问：实验需测量加热时间，因此缺少的测量工具是停表；
2. 第(2)问：相同规格电加热器相同时间放热相同，加热时间越长，物质吸热越多，故通过加热时间比较吸热多少；
3. 第(3)问：根据控制变量法，要比较吸热能力需控制水和煤油质量相同；吸热相同时，通过比较升高的温度判断吸热能力，升温小的吸热能力强；
4. 第(4)问：温度计读数视线需与液柱上表面相平，故B正确；温度计分度值1℃，示数为66℃；
5. 第(5)问：加热相同时间（吸热相同），水升温比煤油小，说明水吸热能力更强。
【解析】
(1) 比较不同物质吸热的实验中，需要记录加热时间，因此缺少的测量工具是停表；
(2) 相同规格的电加热器在相同时间内提供的热量相同，所以通过比较加热时间的长短来间接反映物质吸收热量的多少；
(3) 根据控制变量法，实验中需选取初温不同、质量相同的水和煤油；当它们吸收相同热量时，通过比较升高的温度来判断吸热能力强弱，升高温度越小，吸热能力越强；
(4) 温度计读数时，视线应与液柱的上表面相平，故B方法正确；题图3中温度计的分度值为1℃，液柱对应刻度为66℃，因此示数为66℃；
(5) 由实验数据可知，加热相同时间（水和煤油吸收相同热量），水升高的温度比煤油小，说明水的吸热能力更强。
【答案】
(1)停表 (2)加热时间 (3)质量；升高的温度 (4)B；66 (5)水
【知识点】
比较不同物质吸热的实验；温度计的使用；比热容
【点评】
本题为中考基础实验题，考查“比较不同物质吸热情况”的实验原理、操作方法及结论，侧重实验基础知识和控制变量法的应用，难度适中。
【难度系数】
0.7
这道题是“比较不同物质吸热的情况”的中考实验题，解题需结合实验原理、控制变量法、温度计使用规则等逐一分析：
1. 第(1)问：实验需测量加热时间，因此缺少的测量工具是停表；
2. 第(2)问：相同规格电加热器相同时间放热相同，加热时间越长，物质吸热越多，故通过加热时间比较吸热多少；
3. 第(3)问：根据控制变量法，要比较吸热能力需控制水和煤油质量相同；吸热相同时，通过比较升高的温度判断吸热能力，升温小的吸热能力强；
4. 第(4)问：温度计读数视线需与液柱上表面相平，故B正确；温度计分度值1℃，示数为66℃；
5. 第(5)问：加热相同时间（吸热相同），水升温比煤油小，说明水吸热能力更强。
【解析】
(1) 比较不同物质吸热的实验中，需要记录加热时间，因此缺少的测量工具是停表；
(2) 相同规格的电加热器在相同时间内提供的热量相同，所以通过比较加热时间的长短来间接反映物质吸收热量的多少；
(3) 根据控制变量法，实验中需选取初温不同、质量相同的水和煤油；当它们吸收相同热量时，通过比较升高的温度来判断吸热能力强弱，升高温度越小，吸热能力越强；
(4) 温度计读数时，视线应与液柱的上表面相平，故B方法正确；题图3中温度计的分度值为1℃，液柱对应刻度为66℃，因此示数为66℃；
(5) 由实验数据可知，加热相同时间（水和煤油吸收相同热量），水升高的温度比煤油小，说明水的吸热能力更强。
【答案】
(1)停表 (2)加热时间 (3)质量；升高的温度 (4)B；66 (5)水
【知识点】
比较不同物质吸热的实验；温度计的使用；比热容
【点评】
本题为中考基础实验题，考查“比较不同物质吸热情况”的实验原理、操作方法及结论，侧重实验基础知识和控制变量法的应用，难度适中。
【难度系数】
0.7
9 [2025广安中考]“五·一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2 400 m的隧道，用时120 s，消耗0.1 kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为$1.38×10^6$ J。（汽油的热值$q = 4.6×10^7$ J/kg）求：
(1)汽车通过隧道的平均速度；
(2)完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量；
(3)汽车通过隧道发动机的效率η。
(1)汽车通过隧道的平均速度；
(2)完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量；
(3)汽车通过隧道发动机的效率η。
答案
9 解:(1)汽车通过隧道的平均速度为:$v=\frac{s}{t}=\frac{2\ 400\ \mathrm{m}}{120\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{m/s}$;
(2)完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量为:$Q_{放}=mq=0.1\ \mathrm{kg} × 4.6× 10^7\ \mathrm{J/kg}=4.6× 10^6\ \mathrm{J}$;
(3)汽车通过隧道发动机的效率为:$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}=\frac{1.38× 10^6\ \mathrm{J}}{4.6× 10^6\ \mathrm{J}}=30\%$。
(2)完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量为:$Q_{放}=mq=0.1\ \mathrm{kg} × 4.6× 10^7\ \mathrm{J/kg}=4.6× 10^6\ \mathrm{J}$;
(3)汽车通过隧道发动机的效率为:$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}=\frac{1.38× 10^6\ \mathrm{J}}{4.6× 10^6\ \mathrm{J}}=30\%$。
解析
【分析】
本题是物理基础计算题，分三小问均对应核心公式的直接应用。第(1)问求平均速度，需利用平均速度定义式$v=\frac{s}{t}$，找到隧道长度（即汽车通过的路程）和行驶时间代入计算；第(2)问求汽油完全燃烧放热，用热值公式$Q_{放}=mq$，代入汽油质量和热值计算；第(3)问求发动机效率，根据效率定义$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，代入有用功和第(2)问的放热结果计算。
【解析】
解：(1)汽车通过隧道的平均速度：
$v=\frac{s}{t}=\frac{2400\ \mathrm{m}}{120\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{m/s}$；
(2)完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量：
$Q_{放}=mq=0.1\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=4.6×10^6\ \mathrm{J}$；
(3)汽车通过隧道发动机的效率：
$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}=\frac{1.38×10^6\ \mathrm{J}}{4.6×10^6\ \mathrm{J}}=30\%$。
【答案】
(1)20 m/s；(2)$4.6×10^6$ J；(3)30%
【知识点】
平均速度计算、热值计算、热机效率计算
【点评】
本题为中考基础题型，考查核心物理公式的直接应用，步骤清晰，计算简单，侧重对基础知识点的掌握，难度较低。
【难度系数】
0.8
本题是物理基础计算题，分三小问均对应核心公式的直接应用。第(1)问求平均速度，需利用平均速度定义式$v=\frac{s}{t}$，找到隧道长度（即汽车通过的路程）和行驶时间代入计算；第(2)问求汽油完全燃烧放热，用热值公式$Q_{放}=mq$，代入汽油质量和热值计算；第(3)问求发动机效率，根据效率定义$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，代入有用功和第(2)问的放热结果计算。
【解析】
解：(1)汽车通过隧道的平均速度：
$v=\frac{s}{t}=\frac{2400\ \mathrm{m}}{120\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{m/s}$；
(2)完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量：
$Q_{放}=mq=0.1\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=4.6×10^6\ \mathrm{J}$；
(3)汽车通过隧道发动机的效率：
$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}=\frac{1.38×10^6\ \mathrm{J}}{4.6×10^6\ \mathrm{J}}=30\%$。
【答案】
(1)20 m/s；(2)$4.6×10^6$ J；(3)30%
【知识点】
平均速度计算、热值计算、热机效率计算
【点评】
本题为中考基础题型，考查核心物理公式的直接应用，步骤清晰，计算简单，侧重对基础知识点的掌握，难度较低。
【难度系数】
0.8
