16. 如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小片硝化纸，用力迅速下压活塞，硝化纸被点燃。此过程中的能量转化方式与汽油机的
压缩
冲程相同，某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了4 kg汽油，该汽油机对外做的机械功为
$4.6×10^7$
J。（汽油的热值为$4.6× 10^7$ J/kg）
答案：16. 压缩 $4.6×10^7$
解析：
【分析】
首先分析空气压缩引火仪的能量转化：下压活塞时，活塞对筒内空气做功，机械能转化为内能，使空气温度升高点燃硝化纸。再结合汽油机各冲程的能量转化判断对应冲程；最后利用热值公式和效率公式计算汽油机对外做的机械功。
【解析】
1. 冲程判断：空气压缩引火仪下压活塞过程中，机械能转化为内能，汽油机的压缩冲程是活塞压缩气缸内气体，同样将机械能转化为内能，因此该过程与汽油机的压缩冲程能量转化一致。
2. 机械功计算：
汽油完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=mq=4\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.84×10^8\ \mathrm{J}$
根据效率公式$\eta=\frac{W}{Q_{放}}$，可得对外做的机械功：$W=\eta Q_{放}=25\%×1.84×10^8\ \mathrm{J}=4.6×10^7\ \mathrm{J}$
【答案】
压缩；$4.6×10^7$
【知识点】
能量转化、汽油机冲程、热值与效率计算
【点评】
本题结合实验现象考查汽油机冲程的能量转化，以及热值和效率的基础计算，属于物理基础知识点的综合应用，需准确掌握相关概念和公式。
【难度系数】
0.6
17. 某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，实验时每隔1 min记录一次杯中水的温度(见下表)。
(1) 如图所示，在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是：先调整固定
B
(A/B,下同)的位置，再调整固定
A
的位置。
(2) 为保证实验结论可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有
水的质量
、
燃料的质量
(写出两点即可)。
(3) 通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是
煤油
。
(4) 该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，利用公式$Q_{吸}=cm(t-t_{0})$计算出水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？答：
不可靠
，理由是
燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收，存在热损失
。
答案：17. (1) B A (2) 水的质量 燃料的质量 (3) 煤油 (4) 不可靠 燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收，存在热损失
解析：
【分析】
本题是探究燃料热值的实验题，需结合实验操作要求、控制变量法、热值定义及热损失的知识分析：
(1) 安装实验器材时，需保证酒精灯外焰加热，应遵循从下到上的顺序，先调整下方器材确定外焰高度，再调整上方器材，故先固定B，再固定A。
(2) 探究热值需用控制变量法，除燃料种类不同外，影响水吸热的量要相同，因此需控制水的质量、燃料的质量等相同。
(3) 相同质量的燃料完全燃烧时，放出热量越多热值越大；由实验数据可知，煤油加热的水温度升高更多，说明煤油放出热量更多，故煤油热值大。
(4) 计算热值需用燃料完全燃烧放出的热量，但实验中燃料燃烧的热量会有部分损失，水吸收的热量不等于燃料完全燃烧放出的热量，因此结果不可靠。
【解析】
(1) 安装实验器材时，为确保酒精灯外焰加热，应先调整固定B的位置确定外焰高度，再调整固定A的位置使温度计玻璃泡正确浸没在水中，故答案为B、A。
(2) 根据控制变量法，探究热值时需控制水的质量、燃料的质量相同，这样才能通过水升高的温度反映燃料放出热量的多少，故答案为水的质量、燃料的质量。
(3) 相同时间内，煤油加热的水温度升高幅度更大，说明相同质量的煤油和菜籽油完全燃烧时，煤油放出的热量更多，由热值定义可知，煤油的热值较大，故答案为煤油。
(4) 实验中，燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收，存在热损失（如容器吸热、热量散失到空气中），因此水吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量，无法准确计算燃料的热值，故结果不可靠，理由是燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收，存在热损失。
【答案】
(1) B；A (2) 水的质量；燃料的质量 (3) 煤油 (4) 不可靠；燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收，存在热损失
【知识点】
热值、控制变量法、热量计算
【点评】
本题围绕燃料热值的探究实验展开，考查实验器材安装、控制变量法应用、热值的理解及实验误差分析，是初中物理热学的基础实验题，需掌握实验核心要点。
【难度系数】
0.6
18. 在探究弹性势能的大小与哪些因素有关时，小明提出如下猜想：
猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关。
猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B（长度和粗细相同），小球、木块和长刻度尺各一个，设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中，木块起始位置相同，实验记录如下表所示。
| 实验序号 | 使用的弹簧 | 被压缩后弹簧的长度/cm | 木块移动的距离/cm |
| --- | --- | --- | --- |
| ① | 弹簧A | 5 | $s_1$ |
| ② | 弹簧A |
| $s_2$ |
| ③ | 弹簧B | 5 | $s_3$ |
| ④ | 弹簧B | 8 | $s_4$ |
（1）通过比较________可知弹簧的弹性势能的大小。
（2）请将探究猜想一的方案补充完整。
步骤一：将弹簧A、小球、木块按图所示安装好。
步骤二：压缩弹簧A，使其长度为5 cm。放手后，小球被弹出，推动木块移动了一段距离$s_1$。
步骤三：压缩弹簧A，使其长度为8 cm。放手后，小球被弹出，推动木块移动了一段距离$s_2$。
步骤四：换弹簧B，重复实验步骤二和三，完成实验。
步骤五：比较分析实验①与________、③与________，得出结论。
（3）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转换为小球的________能。
（4）为了探究猜想二，可选用实验②和________的数据进行比较分析，若$s_2$与$s_4$______（相等/不相等），则说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
答案：18. (1) 木块被推动的距离 (2) ② ④ (3) 动 (4) ④ 不相等
解析：
【分析】
本题探究弹性势能的影响因素，需结合转换法和控制变量法解题：
1. 弹性势能的大小无法直接观察，通过转换法，观察木块被推动的距离来反映，距离越远，弹性势能越大；
2. 探究猜想一（弹性势能与弹簧被压缩程度有关）时，需控制弹簧材料相同，改变压缩程度（压缩后弹簧长度）；
3. 探究猜想二（弹性势能与弹簧材料有关）时，需控制弹簧压缩程度相同，改变弹簧材料；
4. 弹簧弹开小球时，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，小球因运动获得动能。
【解析】
（1）实验中利用转换法，弹簧弹性势能越大，对小球做功越多，小球推动木块移动的距离越远，因此通过比较木块被推动的距离可知弹簧弹性势能的大小；
（2）探究猜想一需控制弹簧材料相同，改变压缩程度：实验①是弹簧A（材料A）长度5cm，对应实验②是弹簧A（材料A）长度8cm；实验③是弹簧B（材料B）长度5cm，对应实验④是弹簧B（材料B）长度8cm，因此需比较①与②、③与④；
（3）弹簧弹开小球时，弹性势能减少，小球速度增大、动能增加，故弹性势能转化为小球的动能；
（4）探究猜想二需控制压缩程度相同，实验②是弹簧A长度8cm，对应实验④是弹簧B长度8cm，因此选用实验②和④；若弹性势能与材料有关，则材料不同时弹性势能不同，木块移动距离不同，故$s_2$与$s_4$不相等。
【答案】
(1) 木块被推动的距离 (2) ②；④ (3) 动 (4) ④；不相等
【知识点】
弹性势能的影响因素，转换法，能量转化
【点评】
本题是探究弹性势能影响因素的实验题，重点考查转换法和控制变量法的应用，这两种方法是物理实验核心科学方法，学生需掌握其在实验中的操作逻辑，同时能准确判断能量转化类型，属于基础实验题，难度适中。
【难度系数】
0.7
