2020-2021昆明中考物理与热学问题有关的压轴题

一、初中物理热学问题求解方法

1．小明给爷爷网购了一台电热足浴器，其铭牌的部分参数如图甲所示，足浴器某次正常工作时，加热功率为控制面板上发光指示灯所对应的功率，控制面板显示如图乙所示，求：

(1)足浴器装入最大容量初温为21℃的水，将其加热到控制面板上显示的温度时，水所吸收的热量是多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]

(2)上述加热过程用时15 min，该足浴器的热效率是多少？

(3)整个加热过程中，水温降至40 ℃时，足浴器自动加热至45 ℃，水温随时间变化的图像如图丙所示，当水温第一次加热至45 ℃时，小芳开始给爷爷足浴30min，求这次足浴给水加热消耗的电能是多少？

(4)小明想了解家里电路的实际电压，于是将家里其他用电器都关闭，他观察到该足浴器在高档工作时，家里标有“2 000 r/（kW·h）”的电能表转盘在10min内转了216r，则他家电路的实际电压是多少？

【答案】(1)55.0410J；(2)70%；(3)61.0210J；(4)198V

【解析】

【分析】

【详解】

(1)由题意可知，足浴器装入最大容量的水后，质量是

33-331.010kg/m510m5kgmV水水水

水吸收的热量是

350-4.210J/kg5kg45-215.0410JQcmtt水水℃℃℃

水吸收的热量是55.0410J。

(2)由题意可知，该足浴器做的总功是

5800W1560s7.210JWPt总

那么该足浴器的热效率是

555.0410J100%100%70%7.210JQW总

该足浴器的热效率是70%。 (3)由上述可知，水温从21℃加热到45 ℃时，温度的变化量是24℃，需要的加热时间是15

min，则水温从40℃加热到45℃时，温度的变化量是5℃，需要的加热时间是

1515min3.125min24t℃℃

由图丙可知，足浴时一个加热循环的时间是

10min3.125min13.125min

足浴30min内加热循环的个数是

30min2.313.125minn

即30min内2个循环后剩余3.75min，剩余的3.75min不需要加热，需要加热的时间是

223.125min6.25mint

所以这次足浴给水加热的总时间是

15min6.25min21.25min1275st总

那么这次足浴给水加热消耗的电能是

6800W1275s1.0210JWPt总

(4)由2UPR可得，足浴器的电阻是

22220V60.5Ω800WURP

足浴器在高档工作时，电能表转盘在10min内转了216r，那么足浴器消耗的电能是

65216r0.108kWh0.1083.610J3.88810J2000r/kWhW实

实际功率是

5'3.88810J648W1060sWPt实实

同理由2UPR可得，电路的实际电压是

648W60.5Ω198VUPR实实

答：(1)水所吸收的热量是55.0410J；(2)该足浴器的热效率是70%；(3)这次足浴给水加热消耗的电能是61.0210J；(4)他家电路的实际电压是198V。

2．小明探究水沸腾时的特点，实验装置如图所示。

（1）加热一定时间后，温度计的示数如图所示，此时水的温度为________℃；

（2）当观察到如图中的_______图时，说明水已沸腾；b图中气泡上升的过程逐渐变小，发生的物态变化是_______；

（3）水在沸腾过程中虽然温度不再升高，但酒精灯要持续加热，这说明液体在沸腾过程中要______；

（4）如图所示中能正确表示实验过程中水温度变化的图象是______________。

A． B． C． D．

【答案】89； a； 液化； 吸热； A。

【解析】

【分析】

本题考查探究水沸腾实验的仪器、实验现象及图象处理。

【详解】

(1)[1]由图可知，温度计的读数是89℃；

(2)[2]水沸腾时，水泡上升变大，到水面破裂开，由此可知a图时，水已沸腾；

[3]b图中，气泡在上升过程中，变小，最后消失了，是气泡中的气体在上升过程中遇到的水温度比较低，气体遇冷液化变成了液体，故是液化过程；

(3)[4]水在沸腾时，虽然温度保持不变，但要继续吸热；

(4)[5]水在沸腾前，吸热温度升高，沸腾时，吸热温度保持不变，直到水全部汽化，满足这些描述的是A。

3．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 30 64 89 124

水 30 96 163 220

(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：______________。

【答案】吸收热量的多少 物质受热均匀 大于 沙子 水 水蒸气液化放热 水的导热性能比沙子的导热性能好

【解析】

【分析】

(1)我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法；

(2)为使受热均匀，实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌；

(3)由表中数据分析回答；

(4)由(3)推理回答；

(5)分析装水烧杯上方的玻璃片内侧水珠的形成原因，利用液化放热的原理进行解释；

(6)从水和沙子导热性能不同分析。

【详解】

(1)[1]根据转换法，在此实验中，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少；

(2)[2]实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌，目的是物质受热均匀； (3)[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，水加热的时间长，根据转换法，即水吸收的热量大于沙子吸收的热量；

(4)[4]由(3)的结论：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水加热的时间长，推理有：如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，沙子升高的温度更高；

(5)[5][6]装水烧杯上方的玻璃片内侧的小水珠是由于水蒸发形成的水蒸气遇冷液化形成的，而液化时要放热，所以烧杯上方的玻璃片温度比较高；

(6[7])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，可能的原因是：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。

4．如图甲所示，是“探究物质的熔化规律”的实验装置。实验时先将固体物质和温度计分别放入试管内，再放入大烧杯的水中，观察固体的熔化过程。

（1）固体熔化图象如图丙所示，物质在熔化过程中，温度_____，此时温度如图乙所示，读数方法正确的是_____（填“A”“B”或“C”），该物质是_____（填“晶体”或“非晶体”）。

（2）实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部，则测得试管内物质的温度值偏_____。

【答案】保持不变 B 晶体 高

【解析】

【详解】

(1)[1][2][3]由图乙知，A 俯视，读数会偏大，C 仰视，读数会偏小，B 读数方式正确；由于该物质在熔化过程中，温度保持不变，所以是晶体；

(2)[4]实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部，温度计的示数会受烧杯底部的影响，则测得试管内物质的温度值偏高。

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．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