2020-2021中考物理与热学问题有关的压轴题含答案

一、初中物理热学问题求解方法

1．如图是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图，机内有温控开关S0。该饮水机的部分参数已知：额定电压为220V，加热时的总功率为880W，保温时的功率为40W，R1、R2为加热电阻丝（不考虑温度对电阻丝阻值的影响）。求：

(1)当S和S0闭合时，电路中的总电流；

(2)加热时效率为80%，将0.5kg的水从30℃加热到100℃需要多少时间？

(3)电阻丝R2的阻值。

【答案】(1)4A；(2)208.8s；(3)1210Ω

【解析】

【分析】

(1)由电路图可知，当S和S0闭合时，R1与R2并联，电路中的总电阻最小，根据2UPR可知电路总功率最大，据此判断饮水机所处的状态，根据PUI求出此时电路中的总电流。

(2)知道水的质量和初温、末温以及比热容，根据0Qcmtt吸求出水吸收的热量，根据吸QW求出消耗的电能，利用WPt求出需要的加热时间。

(3)由电路图可知，开关S闭合、S0断开时，电路为R2的简单电路，电路中的总电阻最大，根据2UPR可知电路总功率最小，据此判断饮水机所处的状态，根据2UPR求出电阻R2的阻值。

【详解】

(1)由电路图可知，当S和S0闭合时，R1与R2并联，电路中的总电阻最小，由2UPR可知，电路总功率最大，饮水机处于加热状态；由PUI可得，此时电路中的总电流

880W4A220VPIU加热

(2)水吸收的热量

354.210J/kg0.5kg100301.4710JQcmt吸℃℃℃ 由吸QW可得，消耗的电能

551.4710J1.837510J80%QW吸

由WPt可得，需要的加热时间

51.837510J208.8s880WWtP加热

(3)由电路图可知，开关S闭合、S0断开时，电路为R2的简单电路，电路中的总电阻最大，电路总功率最小，饮水机处于保温状态，保温时的功率为40W；由2UPR可得，电阻R2的阻值

222220V1210Ω40WURP加热

答：(1)当S和S0闭合时，电路中的总电流为4A；(2)加热时效率为80%，将0.5kg的水从30℃加热到100℃需要208.8s；(3)电阻丝R2的阻值为1210Ω。

【点睛】

重点是电功率的相关计算，牢记公式2UPR，另外要读懂电路图，知道两个开关都闭合时为高温档，闭合一个开关时为低温档。

2．探究水沸腾时温度变化的特点：

(1)如图甲、乙所示，是小明同学在实验中，用数码相机拍摄的水沸腾前和沸腾时的两张照片，其中_____是水沸腾时的情况；

(2)实验前，向烧杯中倒入热水而不是冷水，这样做是为了_____；

(3)由实验数据绘制出温度随时间变化的图像，如图丙所示。根据记录的数据，水的沸点是_____℃；可得出水沸腾时温度变化的特点：不断吸热，温度_____。

【答案】甲 缩短实验加热时间 98 不变

【解析】

【分析】 【详解】

(1)[1]水沸腾时，烧杯中水的温度是均匀的，气泡上升时，受到水的压强越来越小，那么气泡体积会变大，从甲、乙两图可以看到，甲是水沸腾时的情况。

(2)[2]实验前，向烧杯中倒入热水而不是冷水，因为冷水加热，需要更长时间才能达到想要的温度，用热水会缩短实验加热时间。

(3)[3]从图丙可以看到，第4min开始，水的温度保持在98℃不变，可以推测水的沸点是98℃。

[4]可得出水沸腾时温度变化的特点：不断吸热，但是温度保持不变。

3．实验小组探究影响蒸发快慢的因素，提出以下的几种猜想：

（1）蒸发的快慢与液体的温度有关；（2）蒸发的快慢与液体的表面积有关；

（3）蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关；（4）蒸发的快慢与液体的质量有关。

a．实验过程采用的科学探究方法是_____。

b．验证猜想（3）应选择_____。（填对应的字母即可）

c．取 A 和 C 比较，可以验证猜想_____。（填对应的序号即可）

d．实验小组想利用 E 图中甲、乙研究蒸发的快慢与液体的质量是否有关，你认为是否可行并简述理由________

【答案】控制变量法； AD； (1)； 该验证过程是错误的，因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同；因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度，液体表面积相同时，质量不同时，先蒸发完的蒸发的才快。

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由给出的猜想可知，液体蒸发快慢可能与四个因素有关，所以，在实验过程中控制了三个量相同，只有要探究的量发生了变化，用到的是控制变量法；

[2]验证猜想(3)蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关；根据控制变量法的思想，应控制液体温度和表面积相同，改变液体上方空气流动速度，由此可知应选择AD两图；

[3]取A和C比较，液体表面积和液体上方空气流动速度相同，液体温度不同，可以验证猜想(1)蒸发的快慢与液体的温度有关；

[4]该验证过程是错误的，因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同；因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度，液体表面积相同时，质量不同时，先蒸发完的蒸发的才快。

4．为了比较水和沙子吸热本领的大小，小明在两个相同的烧杯中分别装入水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热。

(1)在实验前要控制水和沙子的____和____相同；

(2)比较水和沙子吸热升温快慢的方法有两种：

方法一：加热时间相同比较它们各自升高的温度；

方法二：______________；

(3)用两个相同的酒精灯对其加热的目的是____；

(4)如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，____（填“沙子”或“水”）升高的温度更高；

(5)实验中有些同学发现：刚开始加热时，情况与(4)结论不符，可能的原因是____；

(6)小丽家住市中心，奶奶嫌城市夏天太热不住她家，这激发了她探究城乡温差原因的兴趣。她利用双休日时间和同学们一起在中午同一时刻测量了各个测试点的气温，并以此绘制出如图所示的“区域—温度”坐标图。

(a)从图中你发现____的温度比较高，这种现象我们称为“城市热岛效应”；

(b)请结合图中数据以及你的经验，找出一个造成热岛效应的原因：____；

(c)如何减少城市环境的热污染，请你提出一条合理化建议：____。

【答案】质量 初温 升高相同的温度比较它们的加热时间 使水和沙子在相同的时间内吸收的热量相同 沙子 沙子受热不均匀 市中心 水泥、混凝土的比热容小 多植树、建人工湖

【解析】

【分析】

(1)根据QcmΔt，物体吸收热量的多少与物体的质量和升高的温度有关，所以实验过程中需控制沙子和水的质量和初温度相等；

(2)比较物体吸热本领的方法：吸收相同的热量，比较升高的温度；升高相同的温度，比较吸收的热量；

(3)实验中需控制水和沙子的受热情况相同，所以要选择两个相同的酒精灯；

(4)质量相同，加热相同的时间，根据QcmΔt，沙子比热容小，升温就高；

(5)水可以进行对流，水的导热性较好；

(6)对于产生“城市热岛效应”原因可以从城市和农村的不同来分析，包括建筑物和道路；减少热污染要植树造林，多建绿地。

【详解】

(1)[1][2]实验前要控制水和沙子的质量和初温相同；

(2)[3]比较水和沙子升温的速度，可使水和沙子升高相同的温度，比较加热时间；也可给水和沙子加热相同的时间，比较升高的温度；

(3)[4]相同的酒精灯在相同的时间内放出的热量是相同的，为保证水和沙子在相等的时间内吸收的热量相同，需使用两个相同的酒精灯；

(4)[5]相同质量的水和沙子加热相同时间，说明吸收的热量相等，根据QcmΔt，沙子比热容小，升温就高些；

(5)[6]由于水的导热性能比沙子的导热性能好，所以刚开始加热时，水升温快；

(6)[7](a)由统计数据可以看出，城市的温度较高；

[8](b)“城市热岛效应”主要是城市建筑多为砖瓦建筑，道路多为水泥路面，水泥道路和建筑物，它们的比热小，升温高；另外，城市汽车排放尾气多，尾气的热量也对空气升温起了作用；

[9](c)要解决“城市热岛效应”就要在城市中心多植树、建人工湖。

5．小明在探究某种物质在熔化前后其温度随加热时间变化的规律时，得到如下表的实验记录。

时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

12

温度/℃ 60 67 73 80 80 80 80 80 80 80 84 88 93

(1)请按上述实验数据在坐标格中作出温度随时间变化的图像____________。

(2)2.5min时该物质是________态。6min时该物质是________态。

(3)熔化过程进行的时间大约是________min。

(4)根据上述数据，可以归纳出该物质在熔化过程中的特点是________。

(5)该物质的熔点是________。

【答案】 固 固、液混合 5 吸热但温度不变

80℃ 【解析】

【分析】

(1)按表中数据在坐标格中先画点，再描线。

(2)晶体在熔化前为固态，熔化时为固液共存态，熔化完为液态。

(3)熔化过程是指物质开始熔化到完全熔化完，据此判断熔化时间。

(4)分析数据及图像得出物质在熔化过程中的特点：不断吸热，但温度保持不变。

(5)物质在熔化过程中的温度，叫做熔点。

【详解】

(1)[1]根据表格中的实验数据，在坐标格中以横坐标为时间，纵坐标为温度，然后通过描点法在坐标格中描出对应时间的温度，最后将各点用平滑曲线连接起来，得到温度随时间的变化的图像：

；

(2)[2]由图像知，该物质在2.5min时，还没有开始熔化，所以为固态。

[3]在第6min时，处于熔化过程当中，所以为固、液混合态。

(3)[4]由表格中数据及图像可知，该物质从第5min开始熔化，到第10min完全熔化完，所以熔化过程经历了

10min-5min=5min

(4)[5]由图像及数据知，该物质在熔化过程不断吸热，但温度保持不变。

(5)[6]由数据知，该物质在熔化过程温度保持80℃不变，是晶体，所以熔点为80℃。

6．在“探究晶体熔化和凝固规律”的实验中，绘制出了如图2所示的图象。

（1）图1中所示温度计的示数是________℃；