2020-2021【物理】物理 热学问题求解方法的专项 培优易错试卷练习题及答案

一、初中物理热学问题求解方法

1．小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的水和另一种液体进行对比实验，并用图象对实验数据进行了处理，如图所示实验中，水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图像可以得（已知cc水液体）

A．乙物质是水 B．另一种液体的比热容为8.4×103J/（kg·℃）

C．甲的放热能力比乙强 D．乙比甲更适合作汽车发动机的冷却液

【答案】C

【解析】

【详解】

A．由题意可知，在相同时间内水和另一种液体放出的热量相等，由题中的图象可以看出，乙液体的温度降低的快，甲液体温度降低慢；根据热量的计算公式Qcmt放可知，在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下，温度降低得多的比热容小；所以甲液体的比热容大，所以甲液体是水；故A项不符合题意；

B．由题图可知：甲乙两种液体的初温是60℃，放热15分钟后甲液体的末温是40℃，乙液体的末温是20℃，则水放出的热量：

34.210J/kg6040Qcmmt水水水水水放（℃）（℃℃）；

乙放出的热量：

6020tQcmcm乙乙乙乙乙放乙（℃℃）；

而水和乙液体的质量相同，即mm乙水；在相同时间内水和另一种液体放出的热量相等，则有：

34.210J/kg60406020mcm乙乙水（℃）（℃℃）（℃℃）；

解得，32.110J/kgc乙（℃）；故B项不符合题意；

C．由于甲液体的比热容大，所以甲的放热能力比乙强，故C项符合题意；

D．由于水的比热容比较大，所以水比较适合用作发动机的冷却液；即甲比乙更适合作汽车发动机的冷却液；故D项不符合题意。

2．质量相等的28℃、100℃的水分别装在甲、乙两容器中,现将一个温度为100℃的金属球放入甲容器中,达到温度相同时,甲容器中水温升高到 40℃,然后迅速取出金属球放入乙容器中,再次达到温度相同时,乙容器中水温是(设不计热量损失和水的质量损失)( )

A．60℃ B．70℃ C．88℃ D．90℃

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

当将金属球放入甲容器中时，金属球放出的热量与水吸收的热量相等，即：Q金=Q水，则：

Q金=m金×c金（100℃-40℃），

Q水=m水×c水（40℃-28℃），

所以：

m金×c金（100℃-40℃）=m水×c水（40℃-28℃）

化简得：

cmcm水水金金=5：1；

当将金属球放入乙容器中时，乙容器中的水放出的热量与金属球吸收的热量相等，即：Q水

=Q金，由于甲乙容器中的水的质量相等，又是同一个金属球，设两者共同的温度为t℃，

则：

Q水=m水×c水（100℃-t℃），

Q金=m金×c金（t℃-40℃），

即：

m水×c水（100℃-t℃）=m金×c金（t℃-40℃），

t=90℃．综上分析故选D．

3．用两个相同的电热水器给质量同为1.5kg 的甲物体和水加热，他们的温度随加热时间的变化关系如图所示，据此判断甲物体10 min吸收的热量为（ ）

A．0.63×105J B．0.9×105J

C．1.89×105J D．3.78×105J

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

由图象可知：用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热，水温度升高60℃需要20min，甲物质加热10min吸收的热量与水加热10min吸收的热量的热量相同，且水10min

所吸收热量为20min吸收热量的一半，即

3511===4.210J/kg1.5kg60=1.8910J22QQcmt甲水水水水℃℃

故选C。

4．国家“学生饮用奶计划”交流会在福建省福州市召开，如所示是一种学生饮用奶，它的净含量为200 mL，若它的密度为1.25×103 kg/m3，比热容为4.0×103 J/（kg·℃），冬天饮用时把它从10 ℃加热到40 ℃需要吸收_____J 的热量；在加热过程中，温度升高，内能_____（选填“增加”或“降低”）。

【答案】3×104 增加

【解析】

【分析】

【详解】

[1]牛奶的体积为

-43=200mL=210mV

牛奶的质量为

333-4=210m=0.25kg1.2510kg/mmV

牛奶吸收的热量

34=410J/kg0.25kg=310J40 -10 Qcmt吸℃℃℃

则牛奶吸收的热量为3×104J。

[2]在加热牛奶的过程中，牛奶因为吸收热量，所以内能增加。

5．旅游时，小华用“小米8”手机与同学联络，通话时声音信息在空中的传播速度是_______m/s；同学帮小华拍了一张照片，小华在水中的“倒影”清晰可见，拍照时水中的“倒影”是由于光的_________形成的， 照片中小华的倒影部分____________（选填“是”或“不是”）实际光线进入手机镜头形成的；“小米8”手机的散热材料是石墨烯晶体，石墨烯________（选填“有”或“没有”）固定的熔点；石墨烯的比热容为31.410J/kg℃， 则200g的石墨烯温度升高10℃，吸收的热量是__________J。

【答案】8310 反射 是 有 32.810

【解析】

【分析】

【详解】

[1]通话时声音信息是通过电磁波传播的，不是声波，所以它的传播速度是8310m/s。

[2][3]拍照时水中的“倒影”是由于光的反射形成的；照片中小华的倒影部分是由水面反射的光线进入手机镜头形成的，这是实际光线。

[4]石墨烯晶体是晶体，有固定的熔点。

[5]根据热量的计算公式可知，200g的石墨烯温度升高10℃，吸收的热量是

331.410J/kg0.2kg102.810JQcmt℃℃

6．李明有一只温度计，虽然它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的，但标度却不准确，它在冰水混合物中的读数是﹣7℃，在沸水中的读数是103℃。

（1）这只温度计1格表示的温度是是多少？(保留一位小数）

（2）当它指示温度是15℃时，实际温度是多少？

（3）当它实际气温是45℃时指示温度是多少？

【答案】(1)0.9℃；(2)20℃；(3)42.5℃

【解析】

【详解】

(1)该温度计的分度值1t是：

11000.9103-0-(-7)t℃℃℃℃℃

(2)当它指示温度是15℃时，实际温度t实是：

10-(-7)=]=[011125t实℃℃℃℃

(3)当它实际气温是45℃时，指示温度t时，则有：

10=[t-(-7)45]11℃℃℃℃

解得=42.5t℃

答：(1)这只温度计1格表示的温度是0.9℃

(2)当它指示温度是15℃时，实际温度是20℃

(3)当它实际气温是45℃时指示温度是42.5℃

7．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Sm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是Lm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为PkPa，飞轮1s转动N周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热)，1h消耗汽油VL(汽油密度为ρkg/m3，汽油热值为qJ/kg)求：

(1)汽油机的功率；

(2)汽油机的效率．

【答案】(1) 500pSLN W；(2)91.810100%pSLNVq．

【解析】

【详解】

(1)燃气对活塞的平均压力

F=p×103Pa×Sm2=pS×103 N，

一个做功冲程中燃气对活塞做的功

W=FL=pSL×103 J，

飞轮每转两圈对外做功一次，所以1s内飞轮转N周，对外做功2N次，所以1s内，燃气对活塞做的总功

W总=W×2N= pSL×103×2NJ= 500pSLN J，

汽油机的功率

P=500J1sWpSLNt总=500pSLN W；

(2)消耗VL汽油放出的热量

Q放=m汽油q汽油=ρ汽油V汽油q汽油=ρVq×10-3J，

汽油机1h做的功

W总1=P×3600s=1.8×106pSLN J，

汽油机的效率

η=69131.810J1.810=100%=100%10JWpSLNpSLNQVqVq总放．

答：(1)汽油机的功率是500pSLN W；

(2)汽油机的效率是91.810100%pSLNVq．

8．如图甲是一款便携式电火锅，图乙是其简化电路图。R1、R2均为电热丝，电火锅有加热和保温两个档，加热功率为440W，保温功率为110 W。求：

(1)加热档工作时，电路中的电流是多少？

(2)电热丝R2的阻值是多少？

(3)若不计热量损失，该电火锅正常工作，把质量为0.55 kg、初温为20℃的水加热到100℃，需要多少秒？[34.210J/kgc水℃]

【答案】(1)2A；(2)330Ω；(3)420s

【解析】

【分析】

【详解】

(1)根据2UPR可知，当电阻较小时，电功率较大，这是加热档，从图乙可以看到，开关连接1，电路中的电流是

440W2A220VPIU加热加热

(2)根据2UPR可知，电热丝R1阻值大小是

221220V110Ω440WURP加热

当开关连接2时，R1、R2串联接在电路，这是保温档，根据2UPR可知，电路中的总电阻是

22220V440Ω110WURP总保温

可知电热丝R2的阻值是

21-440Ω-110Ω330ΩRRR总

(3)根据QcmΔt可知，水吸收的热量是

354.210J/kg0.55kg100-201.84810JQcmt吸水℃℃℃

不计热量损失，那么QQ吸放，该电火锅正常工作需要的时间是

51.84810J420s440WQtP放加热

答：(1)加热档工作时，电路中的电流是2A；(2)电热丝R2的阻值是330Ω；(3)若不计热量损失，该电火锅正常工作，把质量为0.55 kg、初温为20℃的水加热到100℃，需要时间是420s。

9．小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示：

(1)你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用_______组器材（选填“甲”、“乙”）。

(2)甲组实验是通过________来反映物质吸收热量的多少。

(3)甲组实验中，正确操作后收集到如下实验数据，在图丙中画出水的温度随时间变化的图像____________。