【分析】
这是探究不同物质吸热升温特性的实验题，我们可以按实验逻辑逐步推导：
1. 第一问：实验需要控制变量，红外灯的加热效果和被加热物体到灯的距离有关，因此要让两个瓷盘到红外灯的距离相等，保证后续相同时间内两者吸热一致；实验开始前需要先测量环境的初始温度，也就是室温，得到沙子和水的初始温度。
2. 第二问：本实验用转换法把吸收的热量转换为加热时间，用同一盏红外灯同时加热，就能保证相同时间内两种物质吸收的热量相等，无需额外测量热量。
3. 第三问：沙子比热容远小于水，质量相同的两者吸收相同热量时，沙子升温更快，因此图乙中斜率更大、升温更快的图线对应沙子；比热容越大的物质吸热能力越强，升温越慢，因此水的吸热能力更强。
4. 第四问：结合比热容公式Q=cmΔt，同一热源相同加热时间内物质吸热相等，代入图丙的温度变化数据和已知的质量比，即可算出两种液体的比热容比值。
【解析】
(1) 为了保证沙子和水在相同时间内吸收的热量相同，需要调节两个瓷盘到红外灯中心的距离使其相等；实验前用温度计测出室温，即为此时沙子和水的初始温度。
(2) 同一盏红外灯相同时间内向外辐射的热量相同，同时给沙子和水加热的好处是可以使沙子和水在相同时间内吸收相同的热量。
(3) 沙子的比热容比水小，相同质量的沙子和水吸收相同热量时，沙子升温更快，因此图乙中升温更快的①为沙子的升温图线；水升温更慢，说明水的比热容更大，吸热能力更强。
(4) 同一热源加热相同时间，C、D吸收的热量相等，即$Q_C=Q_D$，根据$Q=cm\Delta t$可得$c_C m_C \Delta t_C = c_D m_D \Delta t_D$。从图丙可知：初温30℃的C升温到40℃用时3min，升温速率为$\frac{10℃}{3min}$；初温10℃的D升温到40℃用时4min，升温速率为$\frac{30℃}{4min}$。取加热时间为4min时，$\Delta t_C=\frac{10℃}{3min}×4min=\frac{40}{3}℃$，$\Delta t_D=40℃-10℃=30℃$，已知$m_C:m_D=1:2$，代入公式得：
$\frac{c_C}{c_D}=\frac{m_D \Delta t_D}{m_C \Delta t_C}=\frac{2×30℃}{1×\frac{40}{3}℃}=\frac{9}{2}$，即比热容之比为9:2。
【答案】
(1) 相等 室温
(2) 使沙子和水在相同时间内吸收相同的热量
(3) ① 水
(4) 9:2
【知识点】
控制变量法，比热容，转换法
【点评】
本题围绕不同物质吸热升温的探究实验展开，既考察了实验操作细节、实验方法的理解，又结合图像推导比热容比值，梯度设置合理，能有效检验学生对比热容概念的掌握程度和公式应用能力。
【难度系数】
0.6

【分析】
这道题是探究不同燃料热值的实验题，我们可以按照实验操作逻辑逐步思考：
1. 第一问先想器材安装的要求：酒精灯加热要用外焰，温度计不能触碰烧杯底和壁，所以要从下往上依次固定器材，避免后续调整空间不足。本实验要对比两种燃料的放热能力，根据控制变量法，必须保证只有燃料种类这一个变量不同，所以要控制燃料的质量相等，同时被加热的水的质量也要相同；再用转换法的思路，相同质量的水，吸收的热量越多升高的温度越大，所以可以通过水升高的温度来间接比较燃料放热的多少。
2. 第二问如果只燃烧5分钟就读数，两种燃料的燃烧速度不同，5分钟内烧掉的燃料质量不一样，没有控制燃烧的燃料质量相等，就无法公平对比热值；要缩短实验时间，减少燃料的总质量就能让燃料更快完全燃烧，达到缩短实验时长的效果。
3. 第三问忽略热损失时，燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收，满足$m_{燃料}q = c_{水}m_{水}\Delta t$，在燃料质量、水的质量都相同的情况下，热值和水升高的温度成正比，结合实验数据就能算出热值比为2:1。
4. 第四问测算水的比热容时，实际实验中燃料放出的热量不可能全部被水吸收，我们计算时直接把燃料的总放热当成水吸收的热量，代入公式得到的比热容数值就会比真实值偏大。
【解析】
（1）安装实验器材时，需先根据酒精灯外焰的高度固定下方的铁圈和石棉网，再向上依次调整烧杯、温度计的高度，因此要自下而上安装。探究酒精和碎纸片的热值差异，根据控制变量法，需要控制燃料的质量相等，同时被加热的水的质量也必须相等，因此要控制燃料与水的质量相等。实验中利用转换法，相同质量的水，温度升高越多说明吸收的热量越多，因此通过水升高的温度来比较两种燃料放出热量的多少。
（2）若仅燃烧5min就读数，由于两种燃料的燃烧速率不同，5min内消耗的两种燃料的质量不相等，没有控制燃烧的燃料质量相同，无法准确比较二者的热值大小，因此该操作不对。为了缩短实验时间，可以适当减少燃料的质量，让燃料更快完全燃烧。
（3）忽略热损失时，燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收，即$Q_{放}=Q_{吸}$，可得$m_{燃料}q = c_{水}m_{水}\Delta t$，由于两组实验中$m_{燃料}$、$c_{水}$、$m_{水}$均相等，因此热值之比等于水升高的温度之比，结合实验数据可得酒精和碎纸片的热值之比为2:1。
（4）实验过程中，燃料燃烧放出的热量会有部分散失到环境中、被实验装置吸收，水实际吸收的热量小于燃料燃烧放出的总热量。利用已知的酒精热值计算水的比热容时，计算公式为$c=\frac{m_{酒精}q_{酒精}}{m_{水}\Delta t}$，代入的是酒精完全燃烧的总热量（大于水实际吸收的热量），因此测算得到的水的比热容比真实值偏大。
【答案】
(1) 自下而上 燃料与水的质量 升高的温度 (2) 没有控制燃烧的燃料的质量相等 减少燃料的质量 (3) 2:1 (4) 大
【知识点】
控制变量法，转换法，热值实验探究
【点评】
本题是热值探究的经典实验题型，全面考察了实验操作规范、核心实验方法的应用以及误差分析，需要学生准确理解实验原理，理清变量控制的逻辑，误差分析部分要区分理论计算值和实际物理量的差异，避免判断偏差。
【难度系数】
0.55