中考物理热学问题求解方法综合题含答案解析
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一、初中物理热学问题求解方法
1．戴眼镜的人从室外进入温暖的室内，镜片上会出现“水雾”，下列现象中的物态变化与“水雾”的形成相同的是（ ）
A．饮料中的冰块逐渐变小
B．北方冬天植物上的雾淞
C．蒸锅上方生成的“白气”
D．寒冬，室外冰冻的衣服逐渐变干
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
戴眼镜的人从室外进入温暖的室内，镜片上会出现“水雾”，这是眼镜温度较低，而室内水蒸气温度较高，水蒸气接触到眼镜时，会放出热量降温，液化成小水珠，附在眼镜上。
A．饮料中的冰块逐渐变小，这是冰块吸热熔化成水，A项不合题意；
B．雾淞是由于空气中的水蒸气凝华形成的固态小冰晶，B项不合题意；
C．蒸锅上方生成的“白气”，这是水蒸气液化形成的小水珠，选项C符合题意；
D．寒冬，室外冰冻的衣服逐渐变干，这是衣服上的固态冰升华成水蒸气，D项不合题意。
故选C。
2．向一大桶温度为1t的冷水中倒入一小桶温度为2t的热水，混合后的温度为t，下面关于温度的关系式中正确的是（ ）
A．122ttt B．122ttt C．122ttt D．212ttt
【答案】B
【解析】
【详解】
冷水吸收的热量：
11Qcmtt吸（）
热水放出的热量：
22Qcmtt放（）
由题意知，QQ吸放；则有：
1122cmttcmtt（）（）
解得：
1221mttmtt＝
因为冷水是一大桶，热水是一小桶，所以12mm＞，即21tttt＞，所以122ttt＜；故B项正确、ACD项错误；
3．柴油机和汽油机在一个工作循环中的四个冲程完全相同的冲程是（
）
A．吸气、压缩 B．压缩、排气
C．吸气、压缩、排气 D．排气
【答案】D
【解析】
【详解】
吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入的只有空气，所以吸气冲程不同；柴油机属于压燃式点火，所以在压缩冲程中，柴油机比汽油机压缩程度高，所以压缩冲程不同；汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火，所以做功冲程不同；排气冲程只是将废气排出，所以柴油机和汽油机在一个工作循环中的四个冲程完全相同的冲程是排气冲程；通过以上分析可知，故选D。
4．如图所示，某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Scm2，一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/m3，则汽油机的效率为_____________%。
【答案】95106pSLN 0.3pSLNVq
【解析】
【分析】
知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式FpS计算出平均压力的大小；知道活塞在气缸中移动的距离，可利用公式WFs计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功；飞轮（曲轴）每转两圈对外做功一次，计算出飞轮转动N周对外做功的次数，已经计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功，从而可以计算出燃气对活塞做的总功，又知道做功的时间，可利用公式WPt计算出汽油机的功率；根据WPt求出汽油机的总功，根据QVq求出燃料放出的热量，根据效率公式求出效率。
【详解】
[1]根据题意知道，燃气对活塞的平均压力
424Pa10m10NFpSpSpS
一个做功冲程中燃气对活塞做的功
43710N10m10JWFspSLpSL
飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动N周，要对外做功2N次，燃气对活塞做的总功
7810J510J22NNWWpSLpSLN总
汽油机的功率
89510J510W60s6WpSLNpSLNPt总
[2]汽油机1h做的功
96J510W3600s3106pSLNWPtpSLN
汽油机的效率
63333100.3100%100%JmJ%10/mWpSLNpSLNQVqVq
5．某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，采用了很多新技术，这种柴油发动机有8个气缸，活塞面积为12000mm2，活塞行程为135mm，当转速为2500r/min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达260g/（kW·h），（1kW·h＝3.6×106J），柴油的热值为4.3×107J/kg。请回答下列问题：
(1)该柴油发动机的效率最高可达多少？
(2)在做功冲程中气缸内的平均压强是多少？
【答案】(1)32.2%；(2)8.15×105Pa。
【解析】
【详解】
(1)每1kW·h耗油260g，完全燃烧释放热量为：
Q放=mq=0.26kg×4.3×107J/kg=1.118×107J
W=1kW·h=3.6×106J
故柴油发动机的效率最高可达：
673.6101.1181J100%0100%32.2%JWQ
(2)单缸四冲程柴油机一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次，由于转速为2500r/min，合125r/s3，则一个气缸每秒做功次数为：
1125125236
则该柴油机每秒做功次数为：
125500863n
该柴油机的功率：
WnpLSPtt总
所以，做功冲程中的平均压强为：
5522.210W1s8.1510Pa5000.135m0.012m3PtpnLS
答：(1)柴油发动机的效率最高可达32.2%；
(2)在做功冲程中气缸内的平均压强是8.15×105Pa。
6．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。
7．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℃。
8．假期爸爸妈妈带着丽丽开车旅行，已知小轿车的总质量约为2t，最大功率为120kW，小轿车在牵引力的作用下沿水平公路做匀速直线运动，行驶时所受阻力为车总重的0.2倍。（g=10N/kg，汽油的热值取4×107J/kg）求：
(1)若轮胎与地面的总接触面积为0.2m2，静止时轿车对水平地面的压强为多少？
(2)轿车在5min内匀速行驶了3km，此时轿车的实际功率为多少？
(3)若汽油机的效率为30%，那么当轿车以最大功率行驶10min消耗汽油的质量为多少？
【答案】(1)1×105Pa；(2)4×104W；(3)6kg
【解析】
【详解】
(1)轿车的总重力
34210kg10N/kg210NGmg
轿车静止时对水平地面的压力
4210NFG
则轿车静止时对水平地面的压强
452210N=110Pa0.2mFpS
(2)由题意可知，轿车匀速行驶时所受阻力
