13.4熱機效率和環境保護一、單選題1．煤炭是一種重要能源。區別優劣煤質最科學的辦法是檢測下列哪個物理量（）A．比熱容 B．密度 C．熱值 D．溫度【答案】C【解析】【分析】單位質量的煤完全燃燒時所釋放出的熱量越大，說明該煤的熱值越大，即是優質煤炭，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。2．一箱汽油用去一半后，剩下的汽油（）A．比熱容、密度不變，熱值減半 B．比熱容、密度、熱值均減半C．比熱容、密度、熱值均不變 D．比熱容減半，密度、熱值不變【答案】C【解析】比熱容、密度、熱值都是物質的特性，不隨物質的質量變化而變化，一箱汽油用去一半后，剩下汽油的比熱容、密度、熱值均不變。故選C。3．2022年5月10日，搭載天舟四號貨運飛船的長征七號運載火箭，在我國文昌航天發射場升空，成功進入預定軌道。長征七號運載火箭采用液態氫作為火箭的燃料，原因是液態氫具有（）A．較大的比熱容 B．較低的沸點C．較大的熱值 D．較小的質量【答案】C【解析】A．比熱容是表示物質吸熱或散熱能力的物理量。比熱容大表示吸熱或散熱能力強。故A不符合題意；B．沸點是液體沸騰時的溫度。沸點低說明該液體容易沸騰。故B不符合題意；C．熱值是燃料的一種特性，熱值大的燃料在完全燃燒相同質量的燃料時，釋放的熱量更多。運載火箭采用液態氫作為火箭的燃料，是因為液態氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的氫時，能夠釋放更多的熱量，故C符合題意；D．物體所含物質多少叫做質量。質量小表示所含物質較少。故D不符合題意。故選D。4．熱機效率是熱機性能的重要指標，下列措施中，可以提高熱機效率的是（）A．盡量增加熱機的工作時間 B．盡量增加廢氣帶走的熱量C．盡量使用熱值更大的燃料 D．盡量減少熱機部件的摩擦【答案】D【解析】【分析】A．增加熱機的工作時間，并不能減少熱量的損失，所以不能提高熱機的效率，故A不符合題意；B．增加廢氣帶走的熱量，熱機的能量利用率降低，即熱機的效率降低，故B不符合題意；C．使用熱值更大的燃料，其能量利用率不一定高，不一定能提高熱機的效率，故C不符合題意；D．盡量減少熱機部件的摩擦，減少克服摩擦消耗的內能，可以增大有用能量與燃料完全燃燒放出總能量的比值，可以提高熱機的效率，故D符合題意。故選D。5．關于燃料的熱值，下列說法中正確的是A．某種燃料燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值B．甲燃料完全燃燒放出的熱量比乙燃料完全燃燒放出的熱量多，則甲燃料的熱值一定比乙燃料的熱值大C．燃料的熱值越大，則燃料燃燒時放出的熱量越多D．煙煤的熱值是2.9×107J/kg，則完全燃燒1kg的煙煤能放出2.9×107J的熱量【答案】D【解析】A．1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，故A錯誤；B．甲燃料完全燃燒放出的熱量比乙燃料完全燃燒放出的熱量多，但沒有說明質量相同，甲的熱值不一定比乙大，故B錯誤；C．燃料的熱值越大，但燃料燃燒不一定完全燃燒，質量不定，放出的熱量不一定多，故C錯誤；D．1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫熱值，煙煤的熱值是2.9×107J/kg，則完全燃燒1kg煙煤能放出2.9×107J熱量，故D正確．6．甲、乙兩臺汽油機，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同時間內所消耗汽油質量之比為A．3：4 B．2：3C．3：2 D．4：3【答案】D【解析】甲在時間t內做的有用功：W甲=P甲t，乙在時間t內做的有用功：W乙=P乙t，則由題意可知：P甲：P乙=2：1，η甲：η乙=30%：20%=3：2；甲在時間t內消耗的總能量：Q甲=甲在時間t內的耗油量：m甲=，同理可以得到乙在時間t內的耗油量的表達式：m乙=，甲乙兩汽油機在相同時間內的耗油量之比：m甲：m乙=：=：=：=4：3，故選D。7．小明閱讀了某汽車發動機的說明書后，將內燃機的能量流向制成如圖所示，汽油熱值為4.6×107J/kg。下列說法錯誤的是（）A．發動機在做功沖程把內能轉化為機械能B．該內燃機的效率為30%C．為確保發動機正常工作，可用水對其冷卻D．燃燒1kg的汽油一定釋放4.6×107J的能量【答案】D【解析】A．汽車的內燃機只有做功沖程和壓縮沖程有能量轉化，做功沖程將內能轉化為機械能，壓縮沖程將機械能轉化為內能，故A正確，不符合題意；B．由圖可知，該內燃機的效率η=100%-(33%+30%+7%)=30%故B正確，不符合題意；C．由Q=cmΔt可知，質量相同的不同物質，升高相同溫度時，比熱容越大的物質，吸收的熱量越多；水的比熱容較大，因此為確保發動機正常工作，可用水對其冷卻，故C正確，不符合題意；D．1kg的汽油完全燃燒可以放出4.6×107J的能量，但選項中未明確汽油完全燃燒，因此燃燒1kg的汽油不一定釋放4.6×107J的能量，故D錯誤，符合題意。故選D。8．如圖所示，甲、乙、丙3圖的裝置完全相同，燃料的質量相同，燒杯內液體的初溫與質量也相同，不考慮熱量損失且液體均未沸騰，下列選項正確的是（

）A．對比乙丙兩圖液體最終升溫可以比較兩種液體的比熱容B．對比甲乙兩圖，如果燃料2的熱值較高，最終乙圖液體內能較大C．對比乙丙兩圖，如果液體b最終升溫較高，說明燃料1的熱值較大D．對比甲丙兩圖，如果液體b的比熱容比液體a大，升高相同的溫度，液體a需要加熱較長時間【答案】B【解析】A．乙丙兩圖燃料不一樣，熱值不同，放出的熱量不相等，要比較兩種液體的比熱容，要控制吸收的熱量相等，這樣不能比較比熱容的大小，A項錯誤；B．如果燃料2的熱值較高，那么乙圖的液體a能吸收更多的熱量，內能更大，B項正確；C．乙丙兩圖的液體a、b吸收的熱量不一定相等，那么燃料1、2放出的熱量也不一定相等，不能判斷熱值大小，C項錯誤；D．對比甲丙兩圖，如果液體b的比熱容比液體a大，升高相同的溫度，液體b要吸收更多的熱量，液體b需要加熱較長時間，D項錯誤；9．現有兩個使用同一種燃料的加熱器，用它們分別對甲、乙兩種不同的物質加熱。已知甲物質的比熱是乙物質的2倍，甲物質的質量是乙物質的，當甲物質升高的溫度是乙物質的時（甲、乙物質的物態都不發生改變），加熱甲物質所用燃料是加熱乙物質的，則兩加熱器利用熱能的效率之比是（）A．1：1 B．1：2 C．3：2 D．2：1【答案】A【解析】【分析】由題意可知，=2===由Q吸=cmt可得，甲乙物質吸收的熱量之比===由Q放=mq可得，兩加熱器消耗燃料完全燃燒釋放的熱量之比====由=100可得，兩加熱器利用熱能的效率====故A符合題意；BCD不符合題意。故選A。10．干木柴、焦炭、無煙煤的熱值如圖所示，以下說法不正確的是（）A．都是完全燃燒的情況下，無煙煤放出的熱量最多B．都完全燃燒1kg，干木柴放出的熱量最少C．焦炭的熱值是3×107J/kg，完全燃燒2kg焦炭放出的熱量是6×107JD．焦炭的熱值是3×107J/kg，0.5kg焦炭熱值也為3×107J/kg【答案】A【解析】A．由圖知，三種燃料中，無煙煤的熱值最大，根據可知，在質量不確定的情況下，無法判斷哪種燃料完全燃燒放出的熱量最多，故A錯誤，符合題意；B．由圖知，三種燃料中，干木柴的熱值最小，根據可知，都完全燃燒1kg，干木柴放出的熱量最少，故B正確，不符合題意；C．由圖知，焦炭的熱值是3×107J/kg，完全燃燒2kg焦炭放出的熱量故C正確，不符合題意；D．熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的質量無關，所以0.5kg焦炭熱值也為3×107J/kg，故D正確，不符合題意。故選A。二、填空題11．一個成年人參加一次長跑，身體消耗的能量為1.32×107J，這些能量相當于完全燃燒1.1kg的干木柴才能得到，則干木柴的熱值為______J/kg【答案】1.2×107【解析】一個成年人參加一次長跑，身體消耗的能量為1.32×107J，相當于干木柴燃燒放出的熱量，則干木柴的熱值為12．汽油的熱值為，它表示的物理意義是______；現有汽油，取其中一半完全燃燒，放出的熱量是______，剩余汽油的熱值是______．【答案】

見解析

【解析】[1]汽油的熱值為的物理意義為：汽油完全燃燒放出的熱量是；[2]現有汽油，取其中一半即1kg，1kg汽油完全燃燒，放出的熱量是：；[3]熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關，與燃料的質量、燃燒程度等均無關，因此剩余汽油的熱值是．13．為全面推進“鄉村振興”工程，加快農業農村綠色發展，荊州市大部分農村地區已經使用上了煤氣燒水煮飯。小王同學用他家的煤氣將體積為2L，初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是_________J；若此過程的熱效率為40%，則消耗煤氣_________m3。[水的密度為1.0×103kg/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），煤氣熱值為4.0×107J/m3]【答案】

6.72×105

0.042【解析】[1]由題意可知，水的質量為m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg所以將初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是[2]若煤氣灶效率為40%，則煤氣完全燃燒釋放的熱量為所以需要煤氣的體積為14．如圖所示為四沖程汽油機工作時的______沖程，若其效率為30%，消耗100g汽油，對外做功______J。若水箱中5kg的水由20℃升高到100℃，水吸收______J的熱量。[q汽油＝4.6×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]【答案】

壓縮

1.38×105

1.68×106【解析】[1]由圖可知，汽油機的進氣孔和排氣孔都關閉，活塞向上運動壓縮氣體，為四沖程汽油機工作時的壓縮沖程。[2]汽油燃燒放出的熱量是Q=mq=0.1kg×4.6×107J/kg=4.6×106J又因為其效率為30%，所以轉化的機械能是W=4.6×106J×30%=1.38×105J[3]水箱中5kg水吸收的熱量是Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg?℃)×5kg×(100℃-20℃)=1.68×106J15．某品牌汽車汽油機的能量流程圖如圖所示，若汽車行駛過程中消耗汽油0.2kg，已知汽油的熱值為4.2×107J/kg，假如這些汽油完全燃燒，則牽引力做的功是___________J；行駛中的汽車在緊急剎車時，剎車片會發燙，這是通過___________的方式增加物體內能的。已知c水=4.2×103J/(kg.℃)]【答案】

2.94×106

做功【解析】[1]由題意可知，汽油放出的熱量由圖可知，汽油機輸出的有用功的效率則牽引力做的功是[2]行駛中的汽車在緊急剎車時，剎車片發熱，是剎車片克服摩擦做功，使剎車片的內能增加、溫度升高，是通過做功途徑改變物體內能的。16．中國是世界第一產氫大國，發展氫能具有較好的條件，且目前我國氫能發展較快，在全球新投資的氫能項目中占比較高，發展潛力較大。小越所在的物理興趣小組用氫能源給40kg的水加熱，同時他們繪制了如圖所示的水溫隨時間變化的圖像，若在4min內完全燃燒了0.1kg的氫氣，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），氫氣的熱值約為1.4×108J/g，則經過4min時間加熱，水所吸收的熱量為___________J；燒水時的熱效率約為___________。【答案】

【解析】[1]經過4min時間加熱，水所吸收的熱量[2]氫氣完全燃燒產生的熱量煤爐燒水時的熱效率17．為了使材料硬度增大，部分金屬工件需要進行淬火處理，即將工件升溫到較高溫度保持一段時間后再快速冷卻。某工廠用天然氣處理爐對質量為40kg的鋼工件進行淬火處理，耗用0.25m3天然氣將工件從20℃加熱到550℃，然后投入淬火池的水中迅速冷卻，淬火池中的水溫度為20℃，質量為460kg，已知天然氣熱值q=4.0×107J/m3，鋼的比熱容c鋼=0.46×103J/（kg?℃），水的比熱容c水=4.2×103J/（kg?℃），所耗用的天然氣完全燃燒放出的熱量___________J，鋼工件與水開始達到熱平衡的溫度為___________℃。（不計熱量損失）【答案】

1×107

25【解析】[1]天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=Vq=0.25m3×4×107J/m3=1×107J[2]設鋼工件與水開始達到熱平衡的溫度為t，根據題意可知，工件放出的熱量等于水吸收的熱量即0.46×103J/（kg?℃）×40kg×（550℃﹣t）=4.2×103J/（kg?℃）×460kg×（t﹣20℃）解得：t=25℃。18．發動機是汽車的核心部件，發動機的質量決定了整車的性能和品質，現代汽車主要分汽油與柴油兩類發動機。（1）如圖A所示，汽油機一個工作循環包括四個沖程，一個汽缸正常工作四個沖程順序是______（按“甲、乙、丙、丁”重新排序），______圖所示沖程汽油機給汽車提供動力，將燃料燃燒放出的______能轉化為機械能。汽車發動機通常用水做冷卻劑是因為水的______；（2）如圖B所示是某小轎車汽油機工作時的能量轉化示意圖，則該汽油機的效率是______，該車完全燃燒2L汽油，釋放的熱量是______J，若在效率不變的情況下，轉化為有用的機械能是______J。（汽油的密度ρ＝0.7×103kg/m3，汽油的熱值q＝4.6×107J/kg）；（3）近年來，我國汽車保有量在迅速增長。若一輛汽車每年耗油1.8t，汽車發動機的平均效率為25%，如果能把發動機效率提高1%，則每輛汽車每年大約可節約______kg汽油（結果保留整數）。【答案】

甲丙丁乙

丁

內

比熱容大

30%

6.44×107

1.932×107

69【解析】（1）[1]甲中的一個氣閥打開，活塞向下運動，所以為吸氣沖程，是第一沖程；乙中的一個氣閥打開，活塞向上運動，所以為排氣沖程，是第四沖程；丙中的兩個氣閥都關閉，活塞向上運動，所以為壓縮沖程，是第二沖程；丁中的兩個氣閥都關閉，活塞下運動，所以為做功沖程，是第三沖程。故一個汽缸正常工作四個沖程順序是排序為：甲丙丁乙。[2][3]做功沖程燃料燃燒，把化學能轉化為內能，高溫高壓的燃氣對活塞做功，把內能轉化為機械能，給汽車提供動力。[4]汽車發動機工作時產生大量熱量，這些熱量如果不迅速轉移，就可能損害發動機，由于水的比熱容較大，質量和初溫相同的水和其它液體相比較，升高相同的溫度時，水吸收的熱量多，因此汽車發動機通常用水做冷卻劑。（2）[5]該汽油機的效率2L汽油的質量m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×2×10-3m3=1.4kg[6]該車完全燃燒2L汽油，釋放的熱量Q=m汽油q=1.4kg×4.6×107J/kg=6.44×107J[7]若在效率不變的情況下，轉化為有用的機械能W有=ηW總=30%×6.44×107J=1.932×107J（3）[8]內燃機效率提高1%，此時內燃機的效率η2=η1+1%=25%+1%=26%由于可知因為內燃機效率提高后有用功是相同的，所以每輛汽車的有用功η1qm1=η2qm2則則每輛汽車每年節約燃油的質量三、實驗題19．如表列出了幾種燃料的熱值，單位是J/kg。燃料種類無煙煤酒精煤油干木柴氫氣熱值3.4×1073.0×1074.6×1071.2×1071.4×108為了探究燃料燃燒時放出熱量的多少是否與燃料的種類有關，某同學設計了一個探究方案如下：（1）實驗時所選用燃料種類應___________，質量應___________；（選填“相同”或“不同”）（2）若燃燒放出的熱量用水吸收，則實驗中，除了盛水容器相同，使燃料在同一裝置內燃燒外，你認為還應保持___________相同；（3）通過比較___________可以得出燃料燃燒放出的熱量與燃料的種類有關。【答案】

不同

相同

燃料的燃燒裝置

水升高的溫度【解析】【分析】（1）[1][2]要探究燃料燃燒時放出熱量與燃料種類的關系時，除了燃料的種類不同外，其它物理量應保持不變，所以應選擇質量相同的不同種類的燃料。（2）[3]在實驗中，除了盛水容器相同，還應讓燃料在相同的裝置內燃燒。（3）[4]在實驗中通過比較水升高的溫度來確定燃料燃燒放出的熱量與燃料的種類的關系，因為在其它條件相同時，燃料燃燒放出的熱量越多，水吸收的熱量也越多，溫度升高也越高。20．如圖所示，小李用裝有少量的煤油和酒精的兩盞燈，分別給兩杯相同的水加熱。待煤油和酒精燃盡時，根據水溫的變化比較兩種燃料的熱值大小，請根據小李的方案回答下列問題：(1)實驗前裝入燈中的煤油和酒精的______必須相同；(2)在燃料燃盡前，如果兩個燒杯中的水均己沸騰，則該實驗______（選填“能”或“不能”）達到小李的目的；

(3)燃料燃盡后，甲溫度計的示數比乙溫度計的示數高，由此判斷______（選填“煤油”或“酒精”）的熱值大；(4)該實驗也可以粗略測出燃料的熱值，與標準的熱值相比，該實驗測得的熱值______（選填“偏大”或“偏小”），其主要原因是：______。【答案】

質量

不能

煤油

偏小

有熱損失【解析】(1)[1]本實驗采用控制變量法，除了燃料種類不同其他的要相同，所以實驗前裝入燈中的煤油和酒精的質量必須相同。(2)[2]在燃料燃盡前，如果兩個燒杯中的水均已沸騰，由于水沸騰后溫度保持不變，所以該實驗無法比較甲、乙兩燒杯中的水，誰吸收的熱量比較多，因此該實驗不能達到小李的目的。(3)[3]燃料燃盡后，甲溫度計的示數比乙溫度計的示數高，說明甲燒杯的水吸收的熱量比較多，所以由此判斷煤油的熱值大。(4)[4][5]因為燃料放出的熱量沒有被水全部吸收，燃料不可能完全燃燒等原因導致熱量損失，所以該實驗測得的熱值偏小。21．如圖所示，甲、乙、丙三個實驗裝置完金相同，燃料a、b種類不同但質量都為10g，燒杯內液體a、b種類不同但質量都為100g。當燃料完全燃燒后，甲、乙、丙裝置中溫度計升高的示數分別為20℃、30℃、35℃。（1）實驗中燃料燃燒放出的熱量，通過______（選填“做功”或“熱傳遞”）的方式使液體的內能增大；在組三套裝實驗裝置時，應該按照______的順序；（填“自下而上”或“自上而下”）（2）若要研究不同物質的吸熱能力，應該選擇______兩圖；實驗中給兩物質加熱相同時間，最終可通過______來比較兩液體的吸熱能力；根據題干所給數據可知，液體______。（選填“a”或“b”）的吸熱能力更強；（3）已知液體a的比熱容為2.1×103J/(kg·℃)，則甲實驗過程中，液體a吸收的熱量為______J；根據，用上述熱量除以燃料a的質量可求得燃料a的熱值，根據此方法求得a的熱值______。（填“偏大”“偏小”或“準確”）【答案】

熱傳遞

自下而上

甲、乙

溫度計升高的示數

a

420##4.2×102

偏小【解析】（1）[1]燃料燃燒放出熱量，液體吸收熱量，內能增大，通過熱傳遞的方式使液體的內能增大。[2]為保證用火焰的外焰加熱，且溫度計的玻璃泡不能接觸容器底和容器壁，所以先安裝下面器材，再安裝上面器材，便于調節器材間的距離，即按照自下而上的順序組裝。（2）[3]要比較不同物質的吸熱本領，必須保證不同物質的質量相等，相同時間吸收的熱量相同，且選擇的熱源要相同，所以選擇甲、乙兩圖進行實驗。[4]實驗中用相同的加熱器加熱，在相同時間內物質吸收的熱量相同，最終被加熱的液體a、b，升高溫度不同，所以可以通過溫度計升高的示數來反映吸熱能力的大小。[5]根據題干數據可知，甲中溫度計升高的示數要低于乙中溫度計升高的示數，根據Q=cmΔt可知液體a的吸熱能力強。（3）[6]液體a吸收的熱量為Q=cmΔt=2.1×103J/(kg·℃)×0.01kg×20℃=420J[7]實際中，酒精完全放出的熱量并沒有全部被水吸收，所以根據算出的熱值比標準值偏小。22．為了比較兩種未知燃料的熱值以及兩種末知液體的比熱容的大小，小明同學設計的實驗如圖所示，甲、乙、丙三圖中裝置完全相同。燃料的質量都是10g，燒杯內的液體初溫相同，當燃料燃燒完時（燒杯內的液體均未沸騰），立即讀取相應溫度計的讀數，分別為T甲、T乙、T丙，且有T甲>T乙>T丙。（1）在實驗中，三個燒杯中a、b液體的______（選填“質量”或“體積”）必須相同；（2）比較不同液體的比熱容，應選擇______兩圖進行實驗，實驗液體a的比熱容ca與實驗液體b的比熱容cb相比，有ca______cb（選填“>”、“=”或“<”）；（3）比較不同燃料的熱值，應選擇______兩圖進行實驗，實驗燃料1的熱值q1與實驗燃料2的熱值q2相比，有q1______q2（選填“>”“=”或“<”）；（4）若在研究不同燃料熱值的實驗中，記錄數據如下表：燃料加熱前液體溫度（℃）燃料燃盡時液體溫度（℃）燃料的熱值（J/kg）115352.4×10621525？根據表中數據計算：完全燃燒10g燃料1放出的熱量為______J；燃料2的熱值是______J/kg，通過實驗得到的燃料熱值與實際相比要偏______（填“大”或“小”），你認為出現這種情況的主要原因是：______。【答案】

質量

甲丙

<

甲乙

>

2.4×104

1.2×106

小

燃料不可能完全燃燒同時燃料燃燒放出的熱量不可能完全被液體吸收【解析】【分析】（1）[1]本實驗甲與乙是比較不同燃料的熱值，燃料燃燒放出的熱量的多少是通過比較液體吸熱時溫度的變化來體現的。因此，要求液體的質量相同。甲與丙比較燒杯中兩種液體的比熱容大小，要求兩種液體的質量也必須相同。（2）[2]比較兩種液體的比熱容，是在吸收熱量、液體質量相同時，比較液體升高的溫度；只有燃料質量相同、種類相同，才能保障放出的熱量相同。因此，應該選擇甲、丙兩圖進行比較。[3]液體初溫相同，末溫T甲>T乙>T丙，則吸收相同的熱量，液體a升高的溫度大，說明它的比熱容小，故選<。（3）[4]比較燃料的熱值，應該質量相同時，比較它們燃燒時放出熱量的多少，而熱量的多少是比較吸熱物體升高的溫度來體現的，要求吸熱物體的質量與種類必須相同。所以應該選擇甲、乙兩圖。[5]甲中溫度計讀數大，說明在甲中液體吸收的熱量多，即甲燃料燃燒時放出的熱量多。在質量相同時，完全燃燒時放出熱量多的燃料的熱值大，即燃料1的熱值大，故選>。（4）[6]完全燃燒10g燃料1放出的熱量為Q=mq=10×10-3kg×2.4×106J/kg=2.4×104J[7]由Q吸=Q放可得，燃料1放出的熱量為cam1×(35-15)℃=m2×2.4×106J/kg燃料2放出的熱量為cam1×(25-15)℃=m2×q2聯立兩式可得q2=1.2×106J/kg[8][9]因為燃料不可能完全燃燒同時燃料燃燒放出的熱量不可能完全被液體吸收，所以測得的熱值會偏小。23．小王設計一個探究酒精和碎紙片的熱值大小實驗。(1)實驗裝置如圖甲、乙所示，你認為圖中橫桿、溫度計、鐵圈、燃具四個器件的安裝順序是______（由下而上／由上而下）。(2)為保證實驗結論的可靠，以及方便比較，小王同學在實驗中應讓酒精和碎紙片的質量、兩燒杯中水的質量、以及兩個燒杯都保持______。(3)實驗數據記錄如下表：燃料加熱前水溫℃燃料燃盡時水溫℃燃料的熱值酒精15352.4×107碎紙片1525？根據表中數據，計算出碎紙片的熱值是______。(4)通過實驗得到的燃料熱值與實際相比會偏______（選填“大”或“小”），認為出現這種情況的主要原因是：______。【答案】

自下而上

相同

1.2×107

小

燒杯和空氣吸收了一部分熱量或燃料不可能完全燃燒【解析】(1)[1]實驗裝置如圖甲、乙所示，橫桿、溫度計、鐵圈、燃具四個器件的安裝順序是為了保證：一是使用燃具的外焰加熱，二是確保溫度計的液泡不碰到燒杯底部，所以應由下而上安裝。(2)[2]在實驗中要控制變量，酒精和碎紙片的質量、兩燒杯中水的質量、以及兩個燒杯都應相同。(3)[3]相同質量的酒精和碎紙片燃燒放熱，由表格可知酒精燃燒放出的熱量可以將水的溫度升高20℃，碎紙片燃燒放出的熱量可以將水的溫度升高10℃，若燃料燃燒放出的熱全部被水吸收，由因為可得則(4)[4][5]通過實驗得到的燃料熱值與實際相比會偏小，因為燃料燃燒時燃料不可能完全燃燒且燃燒放出的熱量不可能全部由水吸收。24．小明和小輝學習了燃料的熱值后，他們一起設計了一個實驗來探究煤油和菜籽油的熱值的大小關系。他們組裝了如圖1和2所示的裝置進行實驗，記錄結果見下表：燃料前后溫度煤油菜籽油加熱前的水溫/℃2525燃料燃盡后的水溫/℃4434(1)為了保證實驗結論的可靠性，小明和小輝選擇了兩套完全相同的裝置，并且控制油的質量以及水的質量相同。但對于兩杯水的初溫他們的看法卻不同。請將下列他們的想法補充完整：①小輝認為實驗中是直接用_______來表示煤油和菜籽油放出熱量的多少。所以，實驗中兩杯水的初溫可以不同；②小明認為因為探究過程中他們采用了_______法，所以只有燃料的_____不同，其他因素都必須控制相同。如果兩杯水的初溫不同，那么水的蒸發快慢以及水與周圍環境的溫差都不相同，于是兩杯水的_______就不相同，就有可能會出現燃料燃燒放出的熱量多，而水吸收的熱量少、水溫變化小的情況。所以，實驗時必須控制水的初溫相同；③你認為_________（小明/小輝）的想法更合理；(2)根據他們的實驗記錄，你認為煤油和菜籽油兩種燃料中，熱值較大是___________；(3)小明和小輝在實驗前用天平分別測出了燒杯中水的質量以及燃油的質量。并由記錄的數據，利用公式Q吸=cm（t﹣t0）計算出了水吸收的熱量。小輝想通過這些數據計算出煤油和菜籽油的熱值。你認為他的計算結果是______的（可靠/不可靠）。【答案】

水溫升高的多少

控制變量

種類

散熱

小明

煤油

不可靠【解析】(1)①[1]水吸收熱量后溫度的變化，與吸熱的多少及質量有關，所以還要控制兩杯水的質量相等；質量相同的水，溫度變化越大，說明吸收熱量越多，所以實驗中通過水溫升高的多少來表示煤油和菜籽油放出熱量的多少。②[2][3][4]要探究不同燃料熱值的大小，應使其它條件相同，只有燃料的種類不同，即用到控制變量法；根據熱傳遞的條件，水溫與周圍環境溫度相差越大，越容易發生熱傳遞，若水的初溫不同，便可造成水的散熱情況不同，所以實驗中應控制水的初溫相同。③[5]由上分析知，小明的分析更加合理。(2)[6]根據表格中數據，相同質量的兩種燃料燃燒完后，使用煤油加熱的水溫升高較大，說明煤油放出的熱量較多，即煤油的熱值較大。(3)[7]在實驗過程中，燃油不可能完全燃燒，且燃料燃燒放出的熱量一部分直接散失掉、一部分被燒杯吸收，同時水也會向外散熱，所以不能通過水溫的變化得出燃料燃燒放出的熱量，計算結果不準確。25．如圖所示，小明利用甲乙丙三套完全相同的裝置，完成下面兩個熱學實驗。(1)為了比較水和煤油的吸熱本領的大小，他應選擇______（選填“甲、乙”、“乙、丙”或“甲、丙”）兩套裝置；①實驗應控制水和煤油的質量、初溫相同，分別用兩個相同的酒精燈對其加熱。小明通過______（選填“加熱時間”或“溫度計上升的示數”）來比較水和煤油吸收熱量的多少；②經過實驗得出了水和煤油溫度隨時間的變化如圖丁a、b所示，根據圖丁可判斷出______（選填“水”或“煤油”）的吸熱能力強，若不計整個實驗過程中的熱量損失，根據丁圖信息可以得到煤油的比熱容是______J/(kg?℃)；(2)為比較不同燃料的熱值，小明選擇了甲、乙兩套裝置，他分別在加熱器中放入相同質量的不同燃料，同時點燃后對質量和初溫相等的同種液體加熱，直至燃料完全燃燒。①除了甲、乙兩套裝置所示器材之外，本實驗還需要的測量工具是______；②實驗通過______（選填“加熱時間”或“溫度計上升的示數”）來比較不同燃料完全燃燒放出熱量多少；③小明按正確方法進行實驗，發現用燃料2作為燃料的水升高的溫度?t1是用燃料1作為燃料的水升高的溫度?t2的2倍，由此他得出“燃料2的熱值是燃料1的2倍”的結論，同組的小貝則不同意小明的結論，小貝不同意原因是：______；(3)我們知道固體熔化時雖然溫度保持不變，但仍需吸熱。通過查閱資料知道：人們把單位質量的某種物質，在熔點時從固態完全變為液態需要的熱量，叫做該物質的熔解熱，用字母λ表示。已知質量5kg冰由-10℃全部熔化成0℃的水所需的熱量是1.78×106J，則冰的熔解熱λ為______J/kg【其中冰的比熱容2.1×103J/(kg?℃)】。【答案】

甲、丙

加熱時間

水

4.2×103

天平

溫度計上升的示數

燃料燃燒放出的熱量并不是全部被水吸收，只能粗略得出：燃料2的熱值比燃料1的熱值大

3.35×105【解析】(1)[1]要比較水和煤油的吸熱本領，應用相同的熱源分別給相同質量的水和煤油加熱，所以應選擇甲、丙兩套裝置。①[2]用兩個相同的酒精燈對水和煤油加熱，則相同時間內酒精燈放出的熱量相同，那么兩種液體吸收的熱量也相同，所以實驗中通過加熱時間來比較水和燈油吸收熱量的多少。②[3]由圖丁知，a是水的溫度隨時間變化圖線，b是煤油的溫度隨時間變化圖線，而加熱相同時間時，b圖線溫度上升快，c圖線溫度上升慢，說明水的吸熱能力強。[4]在實驗中水和煤油的質量相同，初溫相同，由圖丁知，水的溫度由10℃升高到30℃用時6min，此過程吸收的熱量Q吸，而煤油溫度變化相同時，用時3min，即此過程煤油吸收的熱量為。所以煤油的比熱容是(2)①[5]經比較不同燃料的熱值，需在加熱器中放入相同質量的不同燃料，而且加入燒杯的的液體質量也要相同，所以除了甲乙兩套所示器材之外，本實驗還需要的測量工具是天平，用來測量燃料和液體的質量，以確保兩種燃料和燒杯中液體的質量相同。②[6]實驗通過溫度計上升的示數來比較不同燃料完全燃燒時放出熱量的多少，因為燃燒燃料時會放出熱量，這些熱量被燒杯中的質量和初溫相同的同種液體吸收，其溫度會上升，而放出的熱量越多，液體溫度上升越高。通過溫度變化可知，哪種燃料燃燒時放出的熱量多。③[7]在實驗中發現：用燃料2作為燃料的水升高的溫度是用燃料1作為燃料的水升高溫度的2倍，于是得出：燃料2的熱值是燃料1的2倍，這樣的結論是不正確的。因為燃料燃燒放出的熱量并不是全部被水吸收，只能粗略得出：燃料2的熱值比燃料1的熱值大。(3)[8]5kg冰溫度由-10℃