物理(热学问题求解方法提高练习题)压轴题训练
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一、初中物理热学问题求解方法
1．在“探究水沸腾时温度变化特点”的实验中，分别观察到如图所示的情景。下列说法正确的是（ ）
A．沸腾是只发生在液体表面的剧烈汽化现象
B．“白气”是液态小水滴，它是水汽化形成的
C．甲图是水沸腾前的情景，乙图是水沸腾时的情景
D．乙图中气泡变小，是气泡中的水蒸气液化导致的
【答案】D
【解析】
【详解】
A．沸腾是一定温度下，在液体的表面和内部同时发生的剧烈汽化现象，不只是在液体表面，A错误；
B．“白气”是液态小水滴，它是由水蒸气液化形成的，B错误；
C．水沸腾前，温度不均匀，下面的水温度较高，上面的水温度较低，温度较高的气泡从水底往上升时，遇冷会液化为水，气泡会变小，所以乙图是水沸腾前的情景；而水沸腾时，下面的水和上面的水温度都一样，气泡从水底往上升时，水的压强变小，气泡会变大，所以甲图是水沸腾时的情景；C错误；
D．由上述可知，乙图中气泡变小，是气泡中的水蒸气遇冷液化导致的，D正确。
2．甲、乙两个相同的杯子中盛有质量和初温都相同的水，另有A、B两个金属球，其质量和初温也都相同，且都比水的温度高．现将A、B两球分别放入甲、乙两杯水中，热平衡后，甲杯水温升高了15℃，乙杯水温升高了8℃，则（ ）
A．A球比热容大于B球比热容
B．A球比热容小于B球比热容
C．A球降低的温度更多些
D．A球放出的热量更少些
【答案】A
【解析】
【详解】
甲、乙两个杯子中水的质量m相同，两球放入水中后，水吸收热量温度升高，甲杯的水温升高15℃，乙杯中水温升高8℃，即：tt甲乙＞，水的比热容相同，不计热量损失，由
QcmΔt可知，QQ甲吸乙吸＞，由于QQ甲吸A放，QQ乙吸B放，所以ABQQ放放＞；A球放出的热量更多些；甲、乙水的初温t相同，tt甲乙＞，所以两杯水的末温tt甲乙＞，所以两个球的末温ABtt＞，又由于球的初温t初相同，所以：
ABtttt初初＜
质量相同、初温t初相同的两球A和B，对于A有：
AAAAQcmtt放初（）①
对于B有：
BBBBQcmtt放初（）②
又因为ABQQ放放＞，ABmm，①除以②得：
1ABQQ放放＞
所以：
AAABBBcmttcmtt初初（）＞（）
又ABtttt初初＜，则有ABcc＞．
故A项符合题意、BCD项不符合题意；
3．向一大桶温度为1t的冷水中倒入一小桶温度为2t的热水，混合后的温度为t，下面关于温度的关系式中正确的是（ ）
A．122ttt B．122ttt C．122ttt D．212ttt
【答案】B
【解析】
【详解】
冷水吸收的热量：
11Qcmtt吸（）
热水放出的热量：
22Qcmtt放（）
由题意知，QQ吸放；则有：
1122cmttcmtt（）（）
解得：
1221mttmtt＝
因为冷水是一大桶，热水是一小桶，所以12mm＞，即21tttt＞，所以122ttt＜；故B
项正确、ACD项错误；
4．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．
5．质量相等的两金属块A和B长时间放在沸水中，将它们从沸水中取出后，立刻分别投入甲、乙两杯质量和温度都相同的冷水中．不计热量损失，当甲、乙两杯水的温度不再升高时，发现甲杯水的温度低于乙杯水的温度，两杯水吸收的热量Q甲____Q乙，两金属块比热容cA____cB(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】< <
【解析】
【详解】
[1]当甲、乙两杯水的温度不再升高时，达到热平衡，金属块的末温等于水的末温，因为此时甲杯水的温度低于乙杯水的温度，所以金属块A的末温比金属块B的末温低；两金属块使水温升高，甲杯水的温度低于乙杯水的温度，则甲杯水升高的温度小，而两杯水的质量相同，由Q吸=cmΔt可知甲杯里的水比乙杯里的水吸收的热量少，即
Q甲＜Q乙；
[2]两金属块都从沸水中取出、初温t相同，对于金属块A来说有：
cAmA（t-tA）=c水m水（tA-t水初）…①
对于金属块B来说有：
cBmB（t-tB）=c水m水（tB-t水初）…②
因水的质量相同，由①②得到
AAABBB()=()ttcttctttt水初水初
tA＜tB，
tA-t水初＜tB-t水初，
故
cA（t-tA）＜cB（t-tB），
由于
t-tA＞t-tB，
所以
cA＜cB．
6．当水烧开时，我们会看到水蒸气将壶盖项起，从能量转化的角度看，这与四冲程汽油机的_________冲程的能量转化相同，若某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为1200r/min，则此汽油机每秒钟对外做功____________次。
【答案】做功 10
【解析】
【详解】
[1]水蒸气将壶盖项起，从能量转化的角度看，这是水蒸气内能转化为壶盖的机械能，四冲程汽油机的做功冲程也是把内能转化为机械能。
[2]由题意可知，飞轮的转速为
1200r1200r20r/s1min60s
即每秒钟飞轮转数是20r，飞轮转两转，汽油机经历一个工作循环，对外做功1次，那么此汽油机每秒钟对外做功次数是10次。
7．如图所示，放置在水平地面上的两个均匀实心正方体A和B，物体A、B的边长分别为0.1米和0.2米。物体A的密度为4×103千克/米3，物体B的质量为10千克。求：
（1) 物体A的质量mA。
（2) 物体B对水平地面的压力FB。
（3) 在保持物体A、B原有放置方式不变的情况下，现将物体A、B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分，使剩余部分对水平地面的压强相等，求切去的质量△m。
【答案】(1)4千克(2)98牛(3)2千克
【解析】
【详解】
(1)物体A的质量：
mA=ρAVA=4×103kg/m3×(0.1m)3=4kg；
(2)物体B对水平地面的压力FB等于物体重力大小：
FB=GB=mBg=10kg×9.8N/kg=98N；
(3)A物体的底面积：
SA=(0.1m)2=0.01m2，
B物体的底面积：
SB=(0.2m)2=0.04m2，
将物体A. B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分，
根据p=FS，由于物体对水平地面的压力等于剩余部分的重力，因剩余部分对水平地面的压强相等，故有：
AAGmgS =BBGmgS ，
即:
ABGmgGmg =ABSS，
整理后有：
ABmmmm =ABSS，
代入已知量：
4kg10kgmm =220.01m0.04m，
故切去的质量：
△m=2kg.
答：(1)物体A的质量mA为4kg
(2)物体B对水平地面的压力FB为98N；
(3)在保持物体A. B原有放置方式不变的情况下，现将物体A. B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分，使剩余部分对水平地面的压强相等，切去的质量△m=2kg.
8．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℃
9．下表为现在家庭、宾馆常用的无线电水壶（一种在倒水时导线脱离，用电加热的方便水壶）的铭牌，某同学用这种电水壶烧开水，他将水放至最大容量，测得水的初温是20C，通电6分钟后水恰好沸腾（在一个标准大气压下），试通过计算，回答下列问题：
额定电压 220V
额定功率 1210W
最大容量 1L
(1)该电水壶是利用电流的_____效应工作的；
(2)该电水壶正常工作时的电流及电热丝的电阻；
(3)这段时间水吸收的热量；[水的比热容34.210J/(kgC)c]
(4)现测得电源电压为200V，求此时电水壶的工作效率。（计算结果保留两位有效数字）
【答案】(1)热；(2)5.5A，40Ω；(3)53.3610J；(4) 93%
【解析】
【详解】
解：(1)电水壶是利用电流通过导体时，使导体产生热量来工作的，是电流的热效应。
(2)根据PUI可得，此电水壶正常工作时的电流
1210W5.5A220VPIU
