全国中考物理热学问题中考真题分类汇总附答案
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一、初中物理热学问题求解方法1.我国研制的大客机C919于2017年5月5日首飞成功,发动机巡航推力为3.6×104N ,巡航速度为920 km/h 。
(1)飞机水平匀速巡航时,受到的阻力是多少?(2)若飞机以巡航速度飞行0.5 h 的过程中,耗油1800 kg ,求此过程中发动机的机械效率。
(燃油热值q 取4.6×10 7J/kg ) 【答案】(1)3.6×104N ;(2)20% 【解析】 【分析】(1)物体处于静止或匀速直线运动状态,受到的力是平衡力,根据平衡力判断出受到的阻力。
(2)根据Q mq =算出燃料完全燃烧放出的热量,根据s vt =算出移动的距离,根据W Fs = 算出发动机传递给飞机的推进功,根据100%W Q η=⨯推力放算出发动机的机械效率。
【详解】(1)飞机水平匀速巡航时,处于平衡状态,受到平衡力的作用,发动机巡航推力与受到的阻力平衡力,大小相等,则受到的阻力43.610N f F ==⨯(2)燃料完全燃烧放出的热量7101800kg 4.610J/kg 8.2810J Q mq ==⨯⨯=⨯放发动机巡航的距离为920km/h 0.5h 460km 460000m s vt ==⨯==飞机的推进功(推力所做的功)4103.610N 460000m 1.65610J W Fs ==⨯⨯=⨯推力发动机的推进效率10101.65610J 100%100%20%8.2810JW Q η⨯=⨯=⨯=⨯推力放 答:(1)飞机水平匀速巡航时,受到的阻力是3.6×104N ;(2)若飞机以巡航速度飞行0.5h 的过程中,耗油1800kg ,此过程中发动机的机械效率20%。
【点睛】本题考查了平衡力的应用、热量、速度、功、效率的计算等知识,是一道综合题,有一定的难度,难点是效率的计算。
2.为了比较“沙子和水的吸热本领的大小”,小明做了如图所示的实验:在两个相同的烧杯中分别装好沙子和水,并在上方盖好玻璃片,用两个相同的酒精灯对其加热,实验数据记录如下表所示:质量/g 温度升高10℃所需的时间/s温度升高20℃所需的时间/s温度升高30℃所需的时间/s沙子306489124水3096163220(1)在此实验中,用加热时间的长短来表示物质_________________;(2)实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌,目的是______________________;(3)分析表中的实验数据可知:质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水吸收的热量__________(选填“大于”或“小于”)沙子吸收的热量;(4)如果加热相同的时间,对于质量相同的水和沙子,__________(选填“沙子”或“水”)升高的温度更高;(5)实验过程中,观察到装水的烧杯上方的玻璃片上有水珠出现,_______(选填“沙子”或“水”)上方的玻璃片温度更高,原因是______________;(6)实验中有些同学发现,刚开始加热时,出现了沙子的温度反而比较低的情况,你认为可能的原因是:______________。
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S 0。
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 ,R 1、R 2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S 0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R 2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S 0闭合时,R 1与R 2并联,电路中的总电阻最小,根据2U P R=可知电路总功率最大,据此判断饮水机所处的状态,根据P UI =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()0Q cm t t =-吸求出水吸收的热量,根据吸Q Wη=求出消耗的电能,利用W P t =求出需要的加热时间。
(3)由电路图可知,开关S 闭合、S 0断开时,电路为R 2的简单电路,电路中的总电阻最大,根据2U P R =可知电路总功率最小,据此判断饮水机所处的状态,根据2U P R=求出电阻R 2的阻值。
【详解】(1)由电路图可知,当S 和S 0闭合时,R 1与R 2并联,电路中的总电阻最小,由2U P R=可知,电路总功率最大,饮水机处于加热状态;由P UI =可得,此时电路中的总电流880W4A 220VP I U ===加热 (2)水吸收的热量()()354.210J/kg 0.5kg 10030 1.4710J Q cm t =∆=⨯⋅⨯⨯-=⨯吸℃℃℃由吸Q Wη=可得,消耗的电能 551.4710J1.837510J 80%Q W η⨯===⨯吸由WP t=可得,需要的加热时间 51.837510J 208.8s 880WW t P ⨯'==≈加热(3)由电路图可知,开关S 闭合、S 0断开时,电路为R 2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2U P R=可得,电阻R 2的阻值()222220V 1210Ω40WU R P ===加热答:(1)当S 和S 0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R 2的阻值为1210Ω。
一、初中物理热学问题求解方法1.一支刻度均匀但刻度线位置不准的温度计,把它放在标准大气压的沸水中,读数是97℃,把它放在冰水混合物中,读数是2℃,若用这支温度计去测量某物体的温度时,它的读数恰好等于物体的实际温度,则该物体的温度是_____.如下图所示,图甲的温度为_____。
【答案】40℃ -22℃【解析】【详解】[1]因读数不准确的温度计的刻度是均匀的,设不准确温度计示数y与真实温度x之间满足方程:y=kx+b;将y=97℃时,x=100℃和y=2℃时,x=0℃分别代入方程,得:97=k×100+b;2=k×0+b;解方程组得:k=95100,b=2,故方程可变为:952100y x=+,根据题意,它的读数恰好等于物体的实际温度可知,x=y,代入方程可得解为:x=40℃;[2]由图知,温度计10℃之间分成5等份,所以一等份代表2℃,也就是分度值为2℃;“20”在“10”的下端,说明温度低于0℃,为-22℃。
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℃。
一、初中物理热学问题求解方法1.煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机.某县在冬季利用地热能为用户取暖.县内有一口自喷状态地热井,出水温度为90℃,出水流量为150m3/h.(1)每小时流出的水是多少kg?(2)求每小时流出的地热水温度降低到50℃,所放出的热量.(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%,则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气?[ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2× 103J](kg•℃),天然气的热值为4×107J/m3]【答案】(1) 1.5×l05kg;(2) 2.52×1010J;(3)700m3【解析】【详解】(1)每小时流出水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×150m3=1.5×l05kg;(2)水放出的热量Q水放=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×1.5×105kg×(90℃-50℃)=2.52×1010J;(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,则Q有用=Q水放=2.52×1010J,天然气需要放出的热量Q放=102.5210J90%Qη⨯=有用=2.8×1010J,天然气的体积V=10732.810J410J/mQq⨯=⨯放=700m3.答:(1)每小时流出的水是1.5×l05kg;(2)每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J;(3)利用地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气。
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。
一、初中物理热学问题求解方法1.水是人类生存环境的重要组成部分。
水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。
以下关于水的说法错误..的是()A.相同质量0℃水的体积大于0℃冰的体积B.相同质量0℃水的内能大于0℃冰的内能C.水蒸气很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很远,几乎没有作用力D.今年12月11日我县第一次出现霜林尽染的美景,说明气温已经低于0℃【答案】A【解析】【详解】A.根据mVρ=和ρρ>水冰得质量相同的0℃水的体积小于0℃冰的体积,故A错误,符合题意;B.0℃水放热凝固成相同质量的0℃冰,所以相同质量0℃水的内能大于0℃冰的内能,故B正确,不符合题意;C.水蒸气很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很远,几乎没有作用力,故C正确,不符合题意;D.霜是水蒸气遇冷凝华而成的,在标准大气压下水的凝固点是0℃,而霜的形成需要的温度更低,所以霜的形成,说明气温已经低于0℃,故D正确,不符合题意。
2.如图所示,在大烧杯中装有大量的碎冰块,把装有少量碎冰块的试管插在大烧杯的冰块中,在烧杯底部用酒精灯加热.下列说法正确的是A.大烧杯和小试管中的冰同时熔化B.小试管中的冰先熔化,大烧杯中的冰后熔化C.大烧杯中的冰完全熔化后,小试管中冰才开始熔化D.小试管中冰始终不能熔化【答案】C【解析】冰是晶体,若给烧杯中的冰加热时,烧杯中的冰会熔化,但完全熔化前温度保持不变,所以试管中的冰达到熔点,但由于温度相同没有热传递,则不能从烧杯中继续吸热,所以不能熔化;若烧杯中的冰完全熔化后,继续吸热,温度将升高,所以试管中的冰达到熔点,继续吸热,所以能熔化.故C正确.故选C .3.如图所示,某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S cm 2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L mm ,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p Pa ,飞轮转速为N r/min ,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),汽油机的功率为_____________W ;若1h 消耗的汽油为V L ,汽油的热值为q J/m 3,则汽油机的效率为_____________%。
一、初中物理热学问题求解方法1.水是人类生存环境的重要组成部分。
水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。
以下关于水的说法错误..的是()A.相同质量0℃水的体积大于0℃冰的体积B.相同质量0℃水的内能大于0℃冰的内能C.水蒸气很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很远,几乎没有作用力D.今年12月11日我县第一次出现霜林尽染的美景,说明气温已经低于0℃【答案】A【解析】【详解】A.根据mVρ=和ρρ>水冰得质量相同的0℃水的体积小于0℃冰的体积,故A错误,符合题意;B.0℃水放热凝固成相同质量的0℃冰,所以相同质量0℃水的内能大于0℃冰的内能,故B正确,不符合题意;C.水蒸气很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很远,几乎没有作用力,故C正确,不符合题意;D.霜是水蒸气遇冷凝华而成的,在标准大气压下水的凝固点是0℃,而霜的形成需要的温度更低,所以霜的形成,说明气温已经低于0℃,故D正确,不符合题意。
2.受新型冠状病毒的影响,一“罩”难求。
一般医用口罩至少要有三层,外层需要阻挡外界空气中的灰层、细菌、唾沫等飞溅物,中间层经过静电处理,可以阻挡细菌等微小颗粒(潮湿环境中会失去静电),内层要吸收佩戴者呼出的水汽、飞沫等。
某口罩的构造如图所示。
下列说法正确的是()A.口罩潮湿后防护能力降低B.佩戴口罩时应该使白色吸水无纺布朝外C.口罩的中间层静电熔喷布能吸引小磁针D.佩戴口罩后内层潮湿是呼出的水蒸气升华形成【答案】A【解析】【分析】【详解】A.潮湿环境中会失去静电,口罩潮湿后,会失去静电,中间层不可以阻挡细菌等微小颗粒, 口罩防护能力降低,A正确;B.由题意可知,内层要吸收佩戴者呼出的水汽、飞沫等,那么白色吸水无纺布应该是内层,有吸水能力,佩戴口罩时应该使白色吸水无纺布朝内,B错误;C.带电体能吸引轻小物体,所以中间层静电熔喷布能吸引细菌等微小颗粒,但它不是磁体,不能吸引小磁针,C错误;D.佩戴口罩后内层潮湿是呼出的水蒸气液化形成的,D错误。
一、初中物理热学问题求解方法1.小明猜想水中加入别的物质后,一定会对水的凝固点产生影响,为了验证这一猜想,他将一些盐放入水中,并把盐水用容器盛好放入冰箱,研究盐水的凝固过程。
每隔一定时间,小明就观察盐水状态、测出温度,并将凝固过程记录的温度数据画成了凝固图像,如图甲。
如果将一个装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中如图乙,则下列说法正确的是A.由甲图可知,盐水的凝固点为2℃B.由甲图可知,盐水的凝固过程用时20minC.乙图中,试管中冰水混合物中的冰会变少D.乙图中,烧杯中盐冰水混合物中水会变多【答案】D【解析】【详解】A.由甲图可知,温度保持不变的温度是-2℃,故该盐水的凝固点是-2℃,故A错误;B.由甲图可知,盐水的凝固过程用时20min-10min=10min故B错误;CD.冰水混合物的温度是0℃,而盐冰水混合物的温度是-2℃,所以冰水混合物会向盐冰水混合物放热,冰水混合物中的水会达到凝固结冰的条件,故冰水混合物中的冰会变多,而盐冰水混合物吸收热量熔化,烧杯中盐冰水混合物中水会变多,故C错误,D正确。
2.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。
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S 0。
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 ,R 1、R 2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S 0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R 2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S 0闭合时,R 1与R 2并联,电路中的总电阻最小,根据2U P R=可知电路总功率最大,据此判断饮水机所处的状态,根据P UI =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()0Q cm t t =-吸求出水吸收的热量,根据吸Q Wη=求出消耗的电能,利用W P t =求出需要的加热时间。
(3)由电路图可知,开关S 闭合、S 0断开时,电路为R 2的简单电路,电路中的总电阻最大,根据2U P R =可知电路总功率最小,据此判断饮水机所处的状态,根据2U P R=求出电阻R 2的阻值。
【详解】(1)由电路图可知,当S 和S 0闭合时,R 1与R 2并联,电路中的总电阻最小,由2U P R=可知,电路总功率最大,饮水机处于加热状态;由P UI =可得,此时电路中的总电流880W4A 220VP I U ===加热 (2)水吸收的热量()()354.210J/kg 0.5kg 10030 1.4710J Q cm t =∆=⨯⋅⨯⨯-=⨯吸℃℃℃由吸Q Wη=可得,消耗的电能 551.4710J1.837510J 80%Q W η⨯===⨯吸由WP t=可得,需要的加热时间 51.837510J 208.8s 880WW t P ⨯'==≈加热(3)由电路图可知,开关S 闭合、S 0断开时,电路为R 2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2U P R=可得,电阻R 2的阻值()222220V 1210Ω40WU R P ===加热答:(1)当S 和S 0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R 2的阻值为1210Ω。
一、初中物理热学问题求解方法1.水是人类生存环境的重要组成部分。
水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。
以下关于水的说法错误..的是()A.相同质量0℃水的体积大于0℃冰的体积B.相同质量0℃水的内能大于0℃冰的内能C.水蒸气很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很远,几乎没有作用力D.今年12月11日我县第一次出现霜林尽染的美景,说明气温已经低于0℃【答案】A【解析】【详解】A.根据mVρ=和ρρ>水冰得质量相同的0℃水的体积小于0℃冰的体积,故A错误,符合题意;B.0℃水放热凝固成相同质量的0℃冰,所以相同质量0℃水的内能大于0℃冰的内能,故B正确,不符合题意;C.水蒸气很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很远,几乎没有作用力,故C正确,不符合题意;D.霜是水蒸气遇冷凝华而成的,在标准大气压下水的凝固点是0℃,而霜的形成需要的温度更低,所以霜的形成,说明气温已经低于0℃,故D正确,不符合题意。
2.实验室有一只读数不准确的温度计,在测冰水混合物的温度时,其读数为20℃,在测一标准大气压下沸水的温度时,其读数为80℃,下面分别是温度计示数为41℃时对应的实际温度和实际温度为60℃时温度计的示数,其中正确的是()A.41℃,60℃B.21℃,40℃C.35℃,56℃D.35℃,36℃【答案】C【解析】【分析】我们知道在一标准大气压下冰水混合物的温度是0℃,沸水的温度是100℃.所以这支温度计上的示数20℃所对应的实际温度是0℃,示数80℃对应的实际温度是100℃;由于20℃到80℃之间有60个格,那么用实际的100℃除以60格就是这支温度计一个小格表示的温度值了,即10060℃;那么当示数为41℃时,从20℃到41℃之间有21个格,用21×10060℃算出的就是实际的温度;实际温度为60℃时对应的温度根据上述原理同样可求。
【详解】当温度为41℃时,实际温度:14120100()6305t =⨯=﹣℃℃, 当实际温度为60℃时,对应的温度:60601002056t =+⨯=℃℃℃; 故选C 。
中考物理高频考点《热学》专项测试卷(附答案)讲方法一、物态变化1.物态变化分类2.解答物态变化的思路第一步:明确发生物态变化的是哪种物质;第二步:确定该物质发生物态变化之前和之后处于哪种物态;第三步:根据发生的物态变化确定吸放热情况.3. 常见题型①区别自然或者生活中的物态变化现象和相关的吸放热情况;②运用物态变化原理解释和解决生活中的现象、问题;③图象和图表题;④物态变化实验题.二、内能及其利用物理量 项目 温度热量内能改变的表述用“降低”“升高”“降低到”“升高到”等表述用“放 出” 或“吸收”等表述用“有”“具有”“改变”“增加”“减少”等表述相互关系①热传递可以改变物体的内能, 使其内能增加或减少, 但温度不一定改变 (如晶体的熔化和凝固); ②物体的温度改变, 则内能一定改变, 但物体的内能改变, 不一定是吸收热量, 也可能是外界对物体做了功2. 热量的计算(1)热传递过程中: Q 吸=cm (t −t 0);Q 放=cm (t 0−t ),其中t ₀表示初温, t 表示末温. (2)燃料完全燃烧时释放的热量: Q 吸=mq;Q 吸=Vq. (3)热机的效率 η=W 和Q 放.学思路 铺垫1新农 村 建 设 中 正 在 大 力 推 广 使 用 瓶 装 液 化 气. 如 果 每 瓶 装10kg 液化气,液化气的热值取2×107J/kg,则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是 J.铺垫2一 辆 氢 气 动 力 试 验 汽 车 10min 内 在 平 直 路 面 上 匀 速 行 驶 了 1.2×104m ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅(1),消耗了0.18kg 的氢气.此过程中汽车发动机产生的牵引力为 1.0×108N ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅(氢气的热值取 1.4×108J/kg̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅4). 则: (1)氢气燃烧产生的热量; (2)汽车的牵引力做的功; (3)汽车发动机的效率. 压轴题我国自主研制的某型新一代战斗机, 它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能,该飞机最大起飞质量为 37t , 最大飞行高度达 20000m , 最大航行速度达2.5 倍声速 (合3060km/h),最大载油量为 10t ,飞机航行时所受阻力的大小速度 v (m/s) 100 200 300 400 500 阻力 f/N0.3×10⁴1.2×10⁴2.7×10⁴4.8×10⁴7.5×10⁴已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%,飞机使用的航空燃油的热值为5× 10⁷J/kg, 则: (1)完全燃烧 10t 燃油所释放的能量是多少焦耳?(2) 当飞机以400m/s 的速度匀速飞行时,飞机发动机的输出功率是多少千瓦?(3)若在飞机油箱中加满燃油.且以600m/s 的速度匀速飞行时,飞机能飞行的最远距离约是多少千米?提能力1. 下列关于温度、热量和内能的说法中,正确的是 ( )A. 物体的温度越高,具有的热量就越多B. 热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体C. 一块0°C的冰熔化成0°C的水,内能增加D. 物体吸收热量,内能变大,温度一定升高2.如图1-2-1所示,甲容器内装有水,乙试管内也装有水,并通过甲容器密封盖上的孔插入甲容器的水中,且乙试管与密封盖紧密接触. 现给甲容器加热,则经过一段时间后 ( )A. 甲容器内的水先沸腾B. 乙试管内的水先沸腾C. 甲容器、乙试管内的水同时沸腾D. 甲容器内的水沸腾,乙试管内的水不会沸腾3. (山东烟台中考)如图1-2-2是一款新型水杯,在杯的夹层中封入适量的固态物质,实现了“快速降温”和“快速升温”的功能,使用时,将水杯上下晃动几分钟,可以将 100℃的开水降温至55℃左右的温水,也可以将冷水升温到55℃左右的温水,这款水杯被广泛称为“55°杯”. “55°杯”的工作原理是 ( )A.首次使用时,必须加注热水;降温时利用物质熔化吸热;升温时利用凝固放热B.首次使用时,必须加注冷水;降温时利用物质凝固放热;升温时利用熔化吸热C.首次使用时,加注冷热水均可;降温时利用物质熔化吸热;升温时利用凝固放热D.首次使用时,加注冷热水均可;降温时利用物质凝固放热;升温时利用熔化吸热4. (广东广州中考)甲、乙两物体质量都为 1kg,丙物体质量为2kg,三个物体温度都升高1℃,吸收热量如图1-2--3,以下说法正确的是 ( )A. 乙的比热容与丙的相等B. 甲的比热容比乙的大C. 甲的温度升高1℃, 需吸收2000J 的热量D. 甲、乙的温度都降低1℃,乙比甲放出的热量多几种物质的比热容/J· (kg·℃)⁻¹水 4.2×10³水银0.14×10³酒精 2.4×10³沙石0.92×10³煤油 2.1×10³铝0.88×10³冰 2.1×10³铜0.39×10³A. 液体的比热容一定比固体的比热容大B. 同种物质发生物态变化后,比热容不变C. 由于水的比热容大,白天海水温度比沙滩高D. 2kg的水温度升高50℃,吸收的热量是4.2×10⁵J6. (江苏连云港中考)小华同学利用图1-2-4甲所示装置对 100g冰加热,他每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态. 图1-2-4乙是他根据记录的数据绘制的温度-时间图象,根据图象可知:(1) 冰属于 (选填“晶体”或“非晶体”);(2) 在 BC阶段物质处于状态 (选填“固体”“液体”或“固液共存”);(3)设相同时间内物质吸收的热量相同,则BC阶段物质共吸收了 J的热量[c浓=2.1×103J/(kg⋅∘C),c底=4.2×103J/(kg⋅∘C)];(4)图1-2-4丙是另一位同学在完成同一实验时绘制的温度-时间图象,老师认为他的 CD段数据有问题,老师做出这样的判断的依据是 .7.如图1-2-5所示,两只完全相同的烧杯甲和乙分别放入质量和初温都相同的水和煤油,用两只完全相同的电加热器同时加热,并分别用相同的温度计测量它们的温度.为了比较不同物质的吸、放热能力,实验步骤如下:(1)经过一段时间加热后,观察甲、乙两杯中的温度计,发现甲杯中水的温度比乙杯煤油的温度 (选填“高” 或“低”);(2)若要水和煤油温度升高的相同,要停止对 (选填“甲”或“乙”)杯加热,对另一杯继续加热;(3)实验表明:质量相同的水和煤油,升高相同的温度,吸收的热量 (选填“相等”或“不相等”);(4)为了比较各种物质的这种特性,在物理学中引这个物理量.8. (安徽中考)某家庭用燃气热水器将质量为 100kg,温度为:20°C的自来水加热到50°C,消耗的天然气体积为1m³(假设天然气完全燃烧). 已知水的比热容为4.2×10³J/(kg⋅°C),,天然气的热值为3.2×10⁷J/m³.求:(1)天然气完全燃烧放出的热量;(2)水吸收的热量;(3)该热水器工作时的效率.9. (辽宁本溪中考)如图1-2-6 所示为 FDP30C 型柴油水泵机组 (水泵机组动力由柴油机提供),它的优点是重量轻、体积小、功率大;省时、省油、省心.该水泵机组的效率为40%,正常工作1h可以将54m³的水抽到20m高处,g=10N/kg,q浓可=4.3×107J/kg,请计算这个过程中:(1)水泵机组对水做了多少功?(2)水泵机组的有用功功率是多少?(3)水泵机组消耗多少柴油?(结果保留两位小数)10. (广西桂林中考)认识自然,亲近自然.初春学校组织学生到桂东北的猫儿山山脚下一农庄进行社会实践活动,小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图1-2-7所示的便携式丁烷气炉(内置一瓶新的燃气,参数如表格所示),爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%,丁烷气体的燃烧效率为90%,野炊地水的沸点为96℃,测出当地水的温度为26℃,水的比热容为4.2×10³J/ (kg·℃), 锅的比热容为0.8×10³J/ (kg·℃), 问:(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量?(2)需多少焦耳的热量,才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃?(3)如果燃气炉以最人火力工作,一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h,这样能够把质量为多少千克的水烧开?(最后结果保留1位小数)品名便携式丁烷气炉质量 1.88kg (不含气瓶)型号WZL. 168. A 尺寸343×284×113mm用途野外用点火方式电子点火使用燃气液化丁烷气燃气消耗量150g/h (最大火力时)气瓶规格 (尺寸/容量)品名总质量净质量主要成分热值神州354g 250g 丁烷9×10⁷J/kg参考答案铺垫 1答案4.2×10⁸解析整瓶液化气完全燃烧释放热量:Q放=mq=10kg×4.2×10⁷J/kg=4.2×10⁸J.铺垫2答案解:(1)氢气完全燃烧放出的热量:Q放=mq=0.15kg×1.4×10⁸J/kg=2.1×10⁷J; (2)牵引力所做的功:W=F浓s=1.0×103N×1.2×10⁴m=1.2×10⁷J;(3)汽车发动机的效率:η=W稀Q放=1.2×107J2.1×107J×100%≈57.1%.答: (1) 氢气燃烧产生的热量为2.1×10⁷J;(2)汽车的牵引力做的功为1.2×10⁷J;(3) 汽车发动机的效率为57.1%.压轴题答案解: (1) 10t燃油完全燃烧放出的热量:(2) 由表中数据可知,飞机以400m/s的速度巡航时, 所受阻力为4.8×10⁴N则飞机发动机的输出功率P=Wt =Fst=Fv=4.8> 10⁴N×400m/s=1.92×10⁷W=1.92×10⁴kW;(3) 由 (1) 可知Q=5×10¹¹J;已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40% 则有用功W = 40% × Q = 40% × 5 × 10¹¹ J =2×10¹¹J速度 600m/s 时的阻力为f b=(v6v1)2f1=(600m/s100m/s)2×0.3×104N=10.8×104N;则由W = Fs = fs,可得s=Wf6=2×1011J10.8×104J≈1.85×10⁶m=1.85×10³km.答:(1)飞机发动机完全燃烧 10t燃油获得的能量是5×10¹¹J;(2) 当飞机以400m/s的速度匀速巡航时,飞机发动机的输出功率是1.92×10⁴kW;(3) 若在飞机油箱中加满燃油,并且以 600m/s的速度巡航时,飞机的最大航程约是 1.85×10³km.真题演练1.答案C解析 A. 热量是过程量,描述它的术语只能用“吸收” 和“放出”,不能用“具有” “含有”, 故 A 错误;B. 热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体,故 B错误;C. 一块0℃的冰熔化成0℃的水的过程,吸收热量,内能增加,温度不变,故C正确;D. 物体吸收热量,内能变大,温度不一升高,如冰熔化,吸收热量,内能增加,温度不变,故 D错误.2. 答案 B解析甲容器是密封的,给甲容器加热,经过一段时间后,甲容器水面上的气压增大,沸点升高, 会高于 100℃;乙容器的水从甲容器的水吸收热量,温度升高,当达到水的沸点 (100℃)时就会沸腾,而此时甲容器的水还不能沸腾. 再加热甲容器内的水也能沸腾.3.答案A解析首次使用时,必须加注开水倒入杯中,此时晶体物质被熔化,此过程晶体物质会吸收热量,当水的温度下降到 55℃以下时,此时晶体物质会凝固,会放出热量,在此过程中水能较长时间保持水温不变.4. 答案 B解析由题意和图可知:甲、乙两物体质量都为 1kg,丙物体质量为2kg,三个物体温度都升高 1℃,则甲吸收的热量多,丙、丁吸热相同;A. 乙丙吸热相同,升高温度相同,质量不同,根据Q=cm△t可知, 比热容不同, 故 A 错误;B. 甲乙质量相同,升高温度相同,甲吸热多,根据Q=cm△t 可知,甲的比热容大于乙的比热容,故B正确;C. 由图可知,甲的温度升高 1℃,需吸收3000J 的热量, 故C 错误;D. 甲、乙的温度都升高和降低1℃,吸热和放热是相同的,故甲吸热或放热多,故 D错误.5. 答案 D解析 A.冰的比热容比水银的比热容大,故液体的比热容不一定比固体的大,故 A 错误;B.水和冰是同一物质,水变成冰后比热容变化了,由此可知同一物质发生物态变化后,比热容变化了,故B错误;C.海水的比热容比沙石的比热容大,所以在白天有太阳光照射时,吸收相同的热量情况下,海水升温较慢,而陆地的沙石比热容小,升温就比较快,则岸边沙石的温度比海水的温度高,故C 错误;D. 水吸收的热量:Q=cmΔt=4.2×10³J/(kg⋅°C)×2kg×50℃=4.2×10⁵J; 故 D 正确.6. 答案 (1) 晶体; (2) 固液共存; (3) 4.2×10³; (4)水的比热容较大,质量相同的冰和水吸收相同的热量,水升温应较慢解析 (1)由图象知,该物质在熔化过程中温度保持不变,所以是晶体;(2)由图象知,BC段为熔化过程,处于固液共存态. 熔化过程中要不断吸热,但温度不变;(3) AB 阶段 5min 物质吸收的热量 Q = cm (t−t₀)=2.1×10³J/(kg⋅°C)×0.1kg×10°C=2.1×10³J;因为相同时间内物质吸收的热量相同,则 BC阶段物质共吸收了:2×2.1×10³J=4.2×10³J的热量;(4)因为水的比热容较大,质量相同的冰和水吸收相同的热量,水升温较慢,而图丙中水升温速度等于冰升温速度.7. 答案 (1) 低; (2) 乙; (3) 不相等; (4)比热容解析 (1)水和煤油的质量相等,加热相同时间两种液体吸收的热量相同,但水的比热大于煤油,由公式t= Q可知:水温升高的程度小于煤油;cm(2)水和煤油的质量相等,升高相同的温度时,由于水的比热较大,从公式 Q=cm△t知,水吸收的热量更多.所以要停止对煤油加热;(3) 由上一步知道,质量和升高温度都相等的两种液体加热时间不相等,所以吸收的热量不相同;(4)质量和升高温度都相同时,水吸收的热量比煤油多,这叫水的吸热本领大,煤油的吸热本领小.物理学中用比热容描述水和煤油的这一特性.8. 答案解:(1)天然气完全燃烧放出的热量:Q浓=Vq=7m3×3.2×107J/m3=3.2×10′J;(2)水吸收的热量:Q浮=cm(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅∘C)×100kg×(50°C−20°C)=1.26×10⁷J;(3) 燃气灶的效率: η=Q吸Q放×100%=1.26×107J3.2×107J×100%≈39.4%.答:(1)天然气完全燃烧放出的热量为3.2×10⁷J;(2) 水吸收的热量为1.26×10⁷J;(3)该热水器工作时的效率是39.4%.9. 答案解: (1) 1h 所抽送的水的体积为: V=54m³,水的重力大小:G=mg=ρκVg=1.0×10³kg/m³×54m³×10N/kg=5.4×10⁵N,水被提升的高度为 h =20m, 有用功为: W有=Gℎ=5.4×105N×20m=1.08×107J;(2)水泵机组的有用功功率:P=Wt =1.08×107J3600s=3000W;(3)因为水泵的效率为η=40%,根据η=W和Q 可得,柴油完全燃烧所放出的热量: Q=W外η=1.08×107J40%=2.7×107J,则消耗柴油的质量为:m=Qq = 2.7×107J4.3×107J/kg≈0.63kg.答: (1) 水泵机组对水做了1.08×10⁷J的功;(2) 水泵机组的有用功功率是3000W;(3) 水泵机组消耗0.63kg柴油.10. 答案解: (1) 完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量:Qud=mq=0.1kg×9×10⁷J/kg=9×10⁶J;(2) 使合金锅内2kg的水温度升高50℃吸收的热量:Q吸=c1m1Δt=4.2×103J/(kg⋅∘C)×2kg×50°C=4.2×10⁵J;(3)燃气炉以最大火力工作时,燃气消耗的质量为m ᶻ=0.15kg/h×1.4h=0.21kg由题知,丁烷气体的燃烧效率为90%,则燃气燃烧时所放出的热量:Q1=Q放×90%=m可q×90%=9×107J/kg×0.21kg×90%=1.701×10⁷J又知道便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出能量的30%供给水加热,则水吸收的热量:Q₂=Q₁×30=5.103×10⁶J由Q吸=cmt得能烧开水的质量:m水=Q2cΔt=≈17.4kg.答: (1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出9×10⁶J的热量;(2) 需4.2×10⁵J 的热量, 才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃;(3)如果燃气炉以最大火力工作,一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h,这样能够把质量为17.4kg的水烧开.。
一、初中物理热学问题求解方法1.如图甲所示为大家常见的普通煤炉,通过燃烧煤将壶中的水进行加热。
为提高煤炉效率,某大学创意小组设计了双加热煤炉,如图乙所示,在炉壁的夹层中也加入水,在给壶中水加热的同时,也给炉壁夹层中的水加热。
现在1标准大气压下,壶中装有质量为4.5kg 温度为20℃的水,己知q 煤=3×107J/kg ,c 水=4.2×103J/(kg•℃),求:(1)如果烧开壶中的水,需要吸收多少热量?(2)已知甲图煤炉烧水效率为28%,若用甲图煤炉烧开壶中的水,需要完全燃烧煤的质量是多少?(3)在乙图煤炉加热过程中,在消耗等量煤的情况下,除烧开壶中的水外,还可把炉壁夹层中10kg 的水从20℃加热至40℃,则改进后乙图煤炉的烧水效率是多大? 【答案】(1)1.512×106J ;(2)0.18kg ;(3)43.56%。
【解析】 【分析】(1)知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容,利用吸热公式求水吸收的热量;(2)知道普通煤炉的烧水效率,利用100%Q Q η=⨯吸放可得煤完全燃烧放出的热量;已知煤的热值,利用Q mq =放可得普通煤炉完全燃烧煤的质量;(3)由题知,双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg 水从20℃加热至40℃,根据吸热公式求出炉壁间水吸收的热量;由题意可知,壶内水吸收热量不变,则可求出双加热煤炉中水吸收的总热量(有用能量);由题意可知,双加热煤炉中煤完全燃烧放出的热量不变,再利用效率公式求出改进后乙图煤炉的烧水效率。
【详解】(1)1标准大气压下水的沸点为100℃,把壶内20℃,4.5kg 水烧开,水吸收的热量:()()361 4.210J/kg 4.5kg 10020 1.51210J Q c m t =∆=⨯⋅⨯⨯-=⨯吸水水℃℃℃;(2)普通煤炉的烧水效率为28%,由100%Q Q η=⨯吸放可得煤完全燃烧放出的热量: Q 放=Q η吸=61.51210J28%⨯=5.4×106J ,由Q mq =放可得需要完全燃烧煤的质量:m 煤=Q q 放=675.410J310J⨯⨯=0.18kg ; (3)改进后乙图双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg 水从20℃加热至40℃,则炉壁间水吸收的热量:()()2354.210J/kg 10kg 40208.410J Q c m t ''=∆=⨯⋅⨯⨯-=⨯吸水水℃℃℃, 而壶内水的初温、末温以及质量均不变,则壶内水吸收热量不变,则双加热煤炉中水吸收的总热量:6561.51210J 8.410J 2.35210J Q Q Q '=+=⨯+⨯=⨯吸吸吸总, 由题意可知,双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等,则这些煤完全燃烧放出的热量不变,则双加热煤炉的烧水效率:η′=Q Q 吸总放=662.35210J5.410J⨯⨯×100%≈43.56%。
答:(1)如果烧开壶中的水,需要吸收1.512×106J 热量;(2)需要完全燃烧煤的质量是0.18kg ;(3)改进后乙图煤炉的烧水效率是43.56%。
2.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。
3.做“观察水的沸腾”的实验时,某实验小组在我市做“观察水的沸腾”的实验,在实验时,有下列温度计可供选择:A.体温计 B.水银温度计(量程为-10℃~110℃)C.家用寒暑表(量程为-20℃~60℃) D.酒精温度计(量程为-80℃~50℃)(1)根据这个实验的要求,应选用哪支温度计?答:_______(2)在试验中,观察到水沸腾前和沸腾时水中气泡的上升情况不同,如图a、b所示. 小组记录的实验数据如表:时间/min (45678)温度/℃ (9091939798)时间/min910111213…温度/℃98101989898…(3)如图_______是水在沸腾时的情况.(4)从记录的数据可得出的实验结论是:水沸腾过程中继续对它加热,水的温度将会_______;该实验的数据纪录中明显错误的是_______min时刻.试分析引起这个明显误差的可能的原因:_______.(5)在实验中他们也发现了一个问题,水从开始加热到沸腾的这段时间过长,造成这种现象的原因可能是_______.(给出一种原因即可)(6)酒精灯拿走后,杯中水又沸腾了一小会是因为_______.(7)烧杯上加一个有孔硬纸板的作用是_______.【答案】B a 不变 10 读数错误水的质量大石棉网有余热,温度高于水的沸点,水继续吸热减少散热损失【解析】【详解】(1)[1]水沸腾时,在1标准大气压下,它的温度为100℃,测量它的温度,体温计不合适,家用寒暑表不合适,因为它的最高温度只能达到60℃,酒精温度计不合适,因为它的最高温度只能达到50℃,水银温度计合适,它的最高温度能达到110℃,故选B;(3)[2]水在沸腾时,它的温度均匀,气泡从底端升到水面的过程中,液体的压强越来越小,那么气泡越来越大,那么a图应该是水在沸腾时的情况;(4)[3]从数据可以看到,第8、9、11、12、13min时,它的水温保持不变,也就是水沸腾过程中继续对它加热,水的温度将会不变;[4]第10min时,它的温度是101℃,和第9min、11min时的温度不一样,这是很明显的错误;[5]引起这个明显误差的可能的原因是读数读错了;(5)[6]造成这种现象的原因可能是水太多了,水的质量大,需要更长的时间升温,也有可能是水的初温太低,升温需要更长时间;(6)[7]酒精灯拿走后,杯中水又沸腾了一小会是因为石棉网有余热,温度高于水的沸点,热量从石棉网传递到水,水又继续沸腾;(7)[8]烧杯上加一个有孔硬纸板的作用是减少热量传递到空气,导致热量损失.4.如图所示是“比较不同物质吸热情况”的实验装置。
实验中需加热质量相同的水和食用油,使它们升高相同的温度,比较它们吸收热量的多少,看看这两种物质的吸热情况是否存在差异。
(1)实验中除了图中所给的器材,还需要的测量工具有:天平和___________。
(2)实验中通过比较__________来比较不同物质吸收热量的多少。
(3)根据实验数据,小明作出了水和食用油的温度随时间变化的图象,由图象可知食用油的比热容为____________。
【答案】秒表 加热时间 3J 2.810/kg ⨯(℃) 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]在“比较不同物质吸热情况”实验中需要测量加热时间和质量,则需要秒表和天平; (2)[2]由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同,故通过比较加热时间来比较不同物质吸收热量多少;(3)[3]当水和食用油均由10℃加热到30℃时,变化温度相同,图中加热时间为3min 和4.5min ,由于水的比热容大于食用油,升高相同温度吸收热量更多,加热时间更长,则a 图线为水,b 图线为食用油,又由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同,则:4.5min 33min 2Q Q ==水吸油吸则由Q cm Δt =可得当液体质量与升高温度相同时,比热容之比等于吸收热量之比,故食用油的比热容为:32c Q c Q ==水水吸油油吸解得:332J 24.210/kg 2.810/kg 3J 3c c ⨯⨯===⨯⨯油水(℃)(℃)5.为了比较水和食用油的吸热能力,小明用两个相同的装置做了如图所示的实验,实验数据记录如下:(1)在安装、调整实验器材时,科学合理的顺序是(甲图中):先调整固定______的位置,再调整固定另一个的位置(选填“A”或“B”);(2)为保证实验结论的可靠,关于实验时“应控制两套装置中相同的量”的说法中,不必要的是______A .食用油和水的质量相等B .两套装置中的烧杯相同C .两酒精灯的火焰大小相同D .两酒精灯内酒精的质量相等(3)实验中食用油和水从20℃升温至45℃,______(水/食用油)所需时间较长,_____(水/食用油)吸收的热量较多,由此可见, _____(水/食用油)吸热能力较强. (4)实验中,加热相同的时间,水吸收的热量______(大于/小于/等于)食用油吸收的热量,______(水/食用油)升高的温度较多,______(水/食用油)吸热能力较强.【答案】B D水水水等于食用油水【解析】(1)在安装、调整如图(甲)的实验器材时,应先固定B,再调整固定A,因为底部的距离应是固定的,而上部可以根据下部的情况进行灵活调节;(2)为保证实验结论的可靠,实验时应控制两套装置中相同的量有:酒精灯中火焰的大小、水和食用油(ρ水>ρ食用油)的质量和初温度、烧杯等,酒精灯中的酒精多少不一定相同,D错误;(3)食用油和水从20℃升温至45℃,水所需时间较长,说明水吸收的热量较多,由此可见,水吸热能力较强.(4)加热相同的时间,水吸收的热量等于食用油吸收的热量,食用油升高的温度较多,说明水吸热能力较强.6.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/min0123456789101112温度/℃60677380808080808080848893(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____________。