【物理】物理热学问题的专项培优练习题及答案
- 格式：doc
- 大小：887.00 KB
- 文档页数：18
一、初中物理热学问题求解方法
1．有一只不准的温度计，它的刻度是均匀的，但放在冰水混合物中，显示为2℃，放在1标准大气压下的沸水中，显示为98℃，把它放在某液体中显示为30℃，则实际的温度是多少？（计算结果保留一位小数）
【答案】29.2℃
【解析】
【详解】
由题意可知温度计每一刻度表示的温度是
0100-02598-224t℃℃℃℃℃
当温度计显示的温度是30℃时，实际的温度是
2530-2029.224℃℃℃℃℃
答：把它放在某液体中显示为30℃，则实际的温度约是29.2℃。
2．图甲是小强在标准大气压下用 50g 冰做“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验装置，图乙是他根据记录的数据绘制的温度随时间变化规律的图像。[c 水=4.2×103J/（kg·℃）]
（1）实验中，冰熔化的时间为___________min。
（2）由图乙可知，冰在熔化过程中吸收热量，温度不变，内能____（选填“增大”、“减小”或“不变”），冰在熔化过程吸收的热量为_________J。
（3）试管中的冰完全熔化后，若持续加热，当烧杯中的水沸腾时，试管中的液体_________选填“会”或“不会”）沸腾。
【答案】4 增大 3.15×10 3 不会
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图象可知，实验中冰从2min开始熔化，6min熔化完毕，故冰熔化的时间是4min。
(2)[2]由图象可知，冰在熔化过程中吸收热量，温度不变，因继续吸热，所以内能增大。
[3]50g冰熔化成水，因为质量是不变的，所以水的质量也是50g，在6∼10min内，水的温度升高了15℃，则在6∼10min内水吸收的热量为
334.210J/kg0.05kg153.1510JQcmt水吸＝＝（℃）℃＝
由题知物质在相同的时间内吸收的热量是相同的，而冰的熔化过程用时也是4min，所以冰熔化过程中吸收的热量为
310JQQ冰吸水吸＝＝3.15
(3)[4]当烧杯中的水沸腾后，尽管不断吸热，但烧杯中的水温度不再升高，保持水的沸点温度不变；试管中的水从大烧杯中吸热，温度达到水的沸点后，就和烧杯中的水的温度一样，就不能从烧杯中继续吸热，这时虽然达到了沸点，但不能继续吸收热量，所以试管中的水不会沸腾。
3．阅读图文，回答问题。
与伟大同行
这是一个著名物理学家发现一个伟大定律的实验装置！
仔细观察后回答：
(1)装置中的两个配重的重量不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度______（填变化情况），原因是________。
(2)实验中科学家某次测得了的数据如下：小配重G小=100N，大配重G大=520N，每升降一次配重各自移动的距离h=1m，热量计中水的质量m=500g，升降次数与水温变化的关系：
升降次数 1 2 3 4 5 6
温度变化/℃ 0.2 0.39 0.59 0.78 0.98 1.18
通过分析数据，科学家得出了结论：在上述现象中能量是守恒的！请你帮他补出计算、判断过程_______（只需分析一次实验）：
(3)本实验中的误差主要来源于________。
【答案】升高 机械能转化为内能 见解析，解得WQ，说明能量守恒 克服摩擦做功，消耗一部分能量
【解析】
【分析】
(1)动叶轮不停的转动，叶轮对水做功，机械能转化成内能，水的温度升高。
(2)利用WGh计算消耗的机械能，QcmΔt来计算转化为的内能。
(3)机械能转化为的内能，包括水的内能和摩擦生热产生的内能。
【详解】
(1)[1][2]通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度升高，因为对水做功，机械能转化为内能。
(2)[3]小配重重力G小=100N，大配重重力G大=520N，合力为420N，每升降一次配重各自移动的距离为1m，即绳子一端移动的距离是1m，对水做的功为
420N1m420JWGh
由表格知，升降一次水温升高0.2℃，水吸收的热量是 34.210J/kg0.5kg0.2420JQcmt℃℃
可见：WQ，故机械能转化为内能的过程中，能量是守恒的。
(3)[4]机械能转化为内能时，转化为水的内能的同时，要克服摩擦消耗一部分机械能，即要摩擦生热消耗一部分能量，是实验误差的主要来源。
4．小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示：
(1)你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用_______组器材（选填“甲”、“乙”）。
(2)甲组实验是通过________来反映物质吸收热量的多少。
(3)甲组实验中，正确操作后收集到如下实验数据，在图丙中画出水的温度随时间变化的图像____________。
加热时间/min 0 1 2 3 4
温度/℃ 沙子 20 25 29 34 39
水 20 21 22 23 24
(4)甲实验中，需要控制某些变量，以下做法多余的是________
A．采用完全相同的加热方式
B．采用酒精灯加热时，酒精灯里所加的酒精量相同
C．取相同质量的水和沙子
D．盛放水和沙子的容器相同
(5)乙组实验中，将质量相等的两种燃料A和B放入燃烧皿中，点燃后对质量相等、初温相同的水加热，燃烧相同的时间后发现B加热的水升温多，此时________（“能”或“不能”）说明B燃料的热值大。
【答案】乙 加热时间的多少 见解析所示 B 不能。
【解析】
【分析】
(1)研究不同燃料燃烧放热能力，应选用不同的燃料。
(2)加热时间的长短反映物质吸收热量的多少。
(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点，然后作出图像。
(4)在“比较水与沙子吸收热量时温度升高的快慢”实验中，影响水和沙子升温快慢的因素有质量、物质的种类、加热的热源等，同时要求实验时的容器等也应该相同，据此做出判断。
(5)根据A、B的燃烧情况分析。
【详解】
(1)[1]研究不同燃料燃烧放热能力应用不同的燃料，加热相同的物质，因此选乙组器材。
(2)[2]甲组实验，相同的加热装置，可以通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少。
(3)[3]根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点，然后作出图像，如图所示：
(4)[4]A．实验中，应采用完全相同的加热方式，保证在相同的时间内提供相同的热量，则有必要，故A不符合题意；
B．实验中，酒精灯里所加的酒精量对升温的快慢不会造成影响，属多余的量，故B符合题意；
C．实验中，必须取相同质量的水和沙子，符合控制变量法的要求，则有必要，故C不符合题意；
D．实验中，盛放水和沙子的容器也会影响其吸热与升温的情况，故应使容器保持相同，则有必要，故D不符合题意。
故选B。
(5)[5]将质量相等的两种燃料A和B放入燃烧皿中点燃后，由于不清楚两种燃料的燃烧情况和燃烧的质量，发现B加热的水升温多，可能是火焰大造成的，故无法判定热值的大小。
【点睛】
研究比热容和热值的实验，要知道两实验都采用了控制变量法和转换法，两种方法都是初中物理常用的研究方法，注意理解体会两种实验方法的精髓所在。
5．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
(2)根据2UPR可知，电热丝R1阻值大小是
221220V110Ω440WURP加热
当开关连接2时，R1、R2串联接在电路，这是保温档，根据2UPR可知，电路中的总电阻是
22220V440Ω110WURP总保温
可知电热丝R2的阻值是
21-440Ω-110Ω330ΩRRR总
(3)根据QcmΔt可知，水吸收的热量是
354.210J/kg0.55kg100-201.84810JQcmt吸水℃℃℃
不计热量损失，那么QQ吸放，该电火锅正常工作需要的时间是
51.84810J420s440WQtP放加热
答：(1)加热档工作时，电路中的电流是2A；(2)电热丝R2的阻值是330Ω；(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℃，需要时间是420s。
6．如图所示，是最新一款无人驾驶四轮小汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车质量312g10.k，每个轮胎与地面接触面积为222.510m，当小车以20m/s的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗的汽油为1.5L。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，求：
(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压强；
(2)在这段运动过程中，该汽车发动机做的有用功是多少？
(3)在这段运动过程中，该汽车的输出功率为多少？发动机提供的牵引力多大？
（已知：汽油的密度为330.810kg/m，汽油的热值为74.510J/kg）
【答案】(1)51.210Pa；(2)71.6210J；(3) 4.05×104W ；2025N
【解析】
【详解】
(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压力
341.210kg10N/kg1.210NFGmg
受力面积
22242.510m0.1mS
根据压强公式的对地面的压强
4521.210N1.210Pa0.1mSpF
对地面的压强是51.210Pa。
(2)消耗汽油的体积
3331.5L1.5dm1.510mV
由mV可得，消耗汽油的质量
33330.810kg/m1.510m1.2kgmV
汽油完全燃烧放出的热量
771.2kg4.510J/kg5.410JQmq放
由100%WQ放得
