【物理】物理热学问题的专项培优练习题(含答案)含答案

一、初中物理热学问题求解方法

1．如图甲所示为超市一款电饭煲，在额定电压为220V的电路中能正常工作，工作原理如图乙所示，R2=160，其加热功率与保温功率之间的关系为P加热=5P保温，试求：

(1)电阻R1的阻值；

(2)用电高峰时段，电源电压变为200V，此时电饭煲的保温功率为多少；

(3)电源电压为200V时，标准气压下将3L的汤从20℃加热至100℃，需要20min，电饭煲的加热效率是多少。（31.010汤kg/m3，34.010c汤J/（kg·℃））

【答案】(1)40Ω；(2)200W；(3)80%

【解析】

【分析】

【详解】

(1)由图乙可知，当闭合S、1S拨至2时，电路为1R的简单电路，当闭合S、1S拨至1时，电阻1R与2R串联，根据P=2UR可知，电阻越小，功率越大，可知当闭合S、1S拨至2时，是加热档位，当闭合S、1S拨至1时，是保温档位，由P＝UI 、I＝UR得

P加热＝21UR ，P保温＝212URR

则加热功率与保温功率之比为

PP加热保温＝121RRR＝51

电阻R1的阻值

R1＝14R2＝14×160Ω＝40Ω

(2)电源电压变为200V，此时电饭煲的保温功率为 P保温＝212URR＝2200V40Ω160Ω＝200W

(3)加热功率

P加热＝21UR＝2200V40Ω＝1000W

由P＝Wt得，20min电饭煲消耗的电能

W电＝P加热t＝1000W×20×60s＝1.2×106J

由ρ＝mV得水的质量

m＝ρV＝1.0×103kg/m3×3×10-3m3＝3 kg

水吸收的热量

Q吸＝cm(t-t0)＝4.0×103J/(kg℃)3kg(100℃20℃)＝9.6×105J

电饭煲的加热效率

η＝QW吸电＝569.610J1.210J＝80%

答：(1)电阻R1的阻值为40Ω。

(2)电饭煲的保温功率为200W。

(3)电饭煲的加热效率为80%。

2．某综合实践活动小组在制作一个医用冷藏盒时，不知道给药品降温用冰好，还是盐水结成的冰好？他们动手测量了盐水的凝固点。

（1）小明和小红分别通过实验得到了盐水的凝固图像如图所示，则小明所测盐水的凝固点是_______℃；

（2）他们同时发现所测得盐水凝固点并不相同，于是对比了双方实验过程，发现烧杯中装水都是200mL，小明加了1汤匙的盐，而小红加了3汤匙的盐，由此作出猜想：盐水的凝固点与盐水的浓度有关。接着多次实验得出不同浓度盐水的凝固点，数据记录如下表： 盐水浓度(%) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 36

凝固点(℃) 0 -2 -4 -6 -8 -11 -15 -18 -17 -1.8 -0.4 0

分析表格中数据可知，当盐水浓度增大时，其凝固点__________；

（3）小明由表格数据得到盐水浓度为21%时凝固点最低，其值为﹣18℃，你认为他的判断准确吗？_____（选填“准确”或“不准确”），你判断的理由是__________；

（4）在测量浓度为21%的盐水凝固点时，某一时刻测得盐水温度如图所示，则此时该盐水处于______态；

（5）你认为给冷藏盒中药品降温最好选用_____（选填冰或适当浓度盐水结成的冰）。

【答案】-4 先变小，后变大 不准确 当浓度是22%、23%时，其凝固点又是多少，这个不确定

固态 适当浓度盐水结成的冰

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]从图中可以看到，小明所测盐水的图像在第3min到第8min，温度保持不变，温度大小是-4℃，即小明所测盐水的凝固点是-4℃。

(2)[2]从表中数据可以看到，当盐水浓度增大时，其凝固点是先变小，后变大的。

(3)[3][4]这个判断不准确；因为当浓度是22%、23%时，其凝固点又是多少，这个不确定。

(4)[5]从图中可以看到，盐水温度是-28℃，而浓度为21%的盐水凝固点是-18℃，这个温度比凝固点还要低，说明盐水已经完全凝固了，是固态。

(5)[6]药品要在0℃以下存放，要求所选的物质熔点在0℃以下，冰的熔点是0℃，盐冰的熔点是低于0℃，所以冷藏盒中应选用盐水冰块。

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．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。

5．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 … 4 5 6 7 8 温度/℃ … 90 91 93 97 98

时间/min 9 10 11 12 13 …

温度/℃ 98 101 98 98 98 …

（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；