物理压轴题专题热学问题求解方法的经典综合题含详细答案

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．下表列出了部分金属的熔点和沸点（在标准大气压下），根据表中的数据，下列说法中正确的是（）物质水银金铜钢钨熔点（℃）-391064108315153410沸点（℃）3572500236027505900A．金块在“钢水”中不会熔化B ．在-40℃时，不能使用水银温度计测量温度C ．表中所列出的金属，沸点都可以用水银温度计测量D ．因为钨的沸点比较高，所以白炽灯里的灯丝是用钨制成的 【答案】B 【解析】 【详解】A ．“钢水”的温度达到1515℃，金块的熔点只是1064℃，低于“钢水”的温度，金块会熔化，A 错误；B ．水银的熔点和凝固点是相同的，它在-39℃时凝固，在-40℃时，已经是固态，所以这种情况下不能使用水银温度计测量温度，B 正确；C ．表中所列出的金属，除了水银，沸点都大于357℃，357℃是水银的沸点，这些温度都已经超过了水银的沸点，所以说不可以用水银温度计测量，C 错误；D ．白炽灯里的灯丝是用钨制成，这是因为钨的熔点高，长时间通电温度很高，钨都不会熔化，D 错误。

3．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c c >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Q cm t =∆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/kg 6040Q c m m t ==⨯⋅⨯∆⨯-水水水水水放（℃）（℃℃）；乙放出的热量：6020t Q c m c m ==-∆⨯⨯乙乙乙乙乙放乙（℃℃）；而水和乙液体的质量相同，即m m =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/kg 60406020m c m ⨯⋅⨯⨯-=⨯⨯-乙乙水（℃）（℃℃）（℃℃）；解得，32.110J/kg c =⨯⋅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。

4．甲、乙两容器中装有质量相等的水，水温分别为20℃和70℃，现将一温度为80℃的金属球放入甲容器中，热平衡后水温升高到40℃，然后迅速取出金属球并放入乙容器中，热平衡后以容器中水温为（不计热量散失和水的质量的变化）： A ．65℃ B ．60℃C ．55℃D ．50℃【答案】B 【解析】 【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 水设金属球的质量为m 金、比热容为c 金、水的质量为m 水、水的比热容为c 水，则：Q 金=c 金m 金（80℃-40℃） Q 水=c 水m 水（40℃-20℃）因为Q 金=Q 水，所以c 金m 金（80℃-40℃）=c 水m 水（40℃-20℃）化简得：2=1c m c m 水水金金； 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，所以仍设金属球的质量为m 金、比热容为c 金、水的质量为m 水、水的比热容为c 水，此时两者共同的温度为t ℃，则：Q 水′=m 水c 水（70℃-t ℃） Q 金′=m 金c 金（t ℃-40℃）因为：Q 水′=Q 金′所以m 水c 水（70℃-t ℃）=m 金c 金（t ℃-40℃）由于：2=1c m c m 水水金金 可得：2(70℃-t ℃）=t ℃-40℃解得t =60℃，故选B ．5．甲、乙是两个质量相等的空心球，它们的空心部分体积完全相同，甲球恰好能在水中悬浮，33310kg/m ρ⨯甲＝，33210kg/m ρ=⨯乙，则甲、乙两球的体积之比为____。

当把乙球放入水中时，乙球露出水面的体积占乙球体积的____。

【答案】6：7 17【解析】 【详解】[1]设两个球空心部分的体积为0V ，已知甲乙两个球质量相等，由mVρ=得： 00V V V V ρρ-=-甲甲乙乙()()把33310kg/m ρ⨯甲＝，33210kg/m ρ=⨯乙代入，并化简得：0032V V V V -=-甲乙()()①由于甲球在水中悬浮，所以重力与浮力相等：=F G 甲浮甲即：0g g V V V ρρ=-甲甲甲水()所以：03V V V =-甲甲()②由①②解得：032V V =甲，074V V =乙。

所以甲、乙两球的体积之比为：00677=324V V V V =甲乙[2]已知甲乙两球质量相同，甲球悬浮，乙球密度小于甲球，所以乙球漂浮。

所以乙球受到的浮力等于重力：=F G 乙浮乙即：0g g V V V V ρρ-=-乙乙乙露水()()解得014V V =露。

又因为074V V =乙，所以： 01141==4477V V V V ⨯=乙乙露所以乙球露出水面的体积占乙球体积的17。

6．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c A ____c B (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=cm Δt 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：c A m A （t -t A ）=c 水m 水（t A -t 水初）…①对于金属块B 来说有：c B m B （t -t B ）=c 水m 水（t B -t 水初）…②因水的质量相同，由①②得到A A AB B B ()=()t t c t t c t t t t ----水初水初t A ＜t B ， t A -t 水初＜t B -t 水初，故c A （t -t A ）＜c B （t -t B ），由于t -t A ＞t -t B ，所以c A ＜c B ．7．炎热的夏天，开了空调的房间窗户玻璃上常常会结一层水雾，则水雾是水蒸气_____（填物态变化）成小水珠附着在玻璃窗____侧，使玻璃变模糊，水蒸气变成水珠会____热量。

东北地区寒冷的冬天，房间窗户上会结一层美丽的冰花，这是水蒸气______（填物态变化）形成的小冰晶附着在玻璃窗_____侧。

【答案】液化 外 放出 凝华 内 【解析】 【详解】[1][2][3]水雾是水蒸气液化成小水珠附着在玻璃窗的；这是因为玻璃窗外侧的水蒸气遇上冰冷的玻璃窗，液化成小水珠，是附着在玻璃窗外侧的；水蒸气变成水珠会放出热量； [4][5]东北地区寒冷的冬天，房间窗户上会结一层美丽的冰花，这是水蒸气凝华形成的；这是房间内温度较高的水蒸气遇上冰冷的窗，凝华形成的，这是附着在玻璃窗内侧。

8．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1200r 1200r20r/s 1min 60s== 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。

9．物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g 的沙子和水加热。

他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图所示。

已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，问：(1)图a 、b 中，哪个是沙子吸热升温的图像？ (2)加热2min ，水吸收了多少热量？ (3)试求出沙子的比热容。

【答案】(1)图a ；(1)4.2×104J ；(1)0.9×103J/(kg·℃)。

【解析】 【分析】(1)用两只完全相同的酒精灯，分别给水和沙子加热，这样做的目的是使水和沙子在相同时间吸收相同的热量，再利用公式Qt cm∆=进行分析；(2)从图像可知，加热满2min ，水的温度从20℃上升到70℃，从而可知和水的温度变化，已知水的质量和比热容，可利用公式Q cm t =∆吸计算水吸收的热量；(3)相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，所以2min 水和沙子吸收的热量也相同，由图a 得出沙子温度的变化量，再根据Qc m t=∆计算沙子的比热容。