物理易错题精选-热学问题求解方法练习题及答案
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一、初中物理热学问题求解方法 1.下列说法中正确的是A .蒸发和沸腾都需要吸收热量,且都发生在液体表面B .液体凝固时,不断放出热量,但温度可能保持不变C .把一块-10℃的冰放到0℃的房间里,冰会慢慢地熔化D .利用干冰汽化吸热,可以使长途运输中的食品降温保鲜 【答案】B 【解析】 【详解】A .沸腾是在一定条件下,发生在液体表面和内部同时进行的一种剧烈的汽化现象,需要吸收热量;蒸发是发生在液体表面的一种缓慢的汽化现象,同样需要吸收热量,故A 项错误;B .液体处于凝固成晶体过程中时,持续放出热量,温度不变,故B 项正确;C .熔化需要达到熔点和持续吸收热量,冰的熔点是0°C ,当-10°C 的冰在0°C 的房间里温度升温与房间温度一致时,冰吸收不到热量,不能熔化,故C 项错误;D .干冰(固态CO 2)在常温下会直接变成气态的CO 2,发生升华现象,故D 项错误;2.甲、乙两个相同的杯子中盛有质量和初温都相同的水,另有A 、B 两个金属球,其质量和初温也都相同,且都比水的温度高.现将A 、B 两球分别放入甲、乙两杯水中,热平衡后,甲杯水温升高了15℃,乙杯水温升高了8℃,则( ) A .A 球比热容大于B 球比热容 B .A 球比热容小于B 球比热容 C .A 球降低的温度更多些 D .A 球放出的热量更少些 【答案】A 【解析】 【详解】甲、乙两个杯子中水的质量m 相同,两球放入水中后,水吸收热量温度升高,甲杯的水温升高15℃,乙杯中水温升高8℃,即:t t ∆∆甲乙>,水的比热容相同,不计热量损失,由Q cm Δt =可知,Q Q ∆∆甲吸乙吸>,由于Q Q ∆=∆甲吸A 放,Q Q ∆=∆乙吸B 放,所以A B Q Q ∆∆放放>;A 球放出的热量更多些;甲、乙水的初温t 相同,t t ∆∆甲乙>,所以两杯水的末温t t 甲乙>,所以两个球的末温A B t t >,又由于球的初温t 初相同,所以:A B t t t t --初初<质量相同、初温t 初相同的两球A 和B ,对于A 有:A A A A Q c m t t ∆=-放初()① 对于B 有:B B B BQ c m t t∆=-放初()②又因为A BQ Q∆∆放放>,A Bm m=,①除以②得:1ABQQ放放>所以:A A AB B Bc m t t c m t t--初初()>()又A Bt t t t--初初<,则有A Bc c>.故A项符合题意、BCD项不符合题意;3.如图所示,某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S cm2,一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_____________%。
一、初中物理热学问题求解方法1.在两个相同的杯子内盛有质量相等的热水和冷水,将一半热水倒入冷水杯内,冷水杯内的温度升高21℃,若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内,冷水杯内的水温会升高()A.9℃B. 8℃C. 6℃D. 5℃【答案】C【解析】【详解】设一杯水的质量为m,热水的初温为t热,冷水的初温t冷,将一半的热水倒入容器中后共同的温度为t,因不计热损失,所以,由Q=cm△t可得:Q放=Q吸,即:c 12m△t热=cm△t冷,解得:△t热=2△t冷=2×21℃=42℃,据此可设t冷=0℃,则t=21℃,t热=21℃+42℃=63℃,若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内时,相当于同时向冷水中倒34杯热水,则:c 34m(t热-t′)=cm(t′-t冷)即34(63℃-t′)=t′-0解得:t′=27℃,所以,冷水温度将再升高:△t=t′-t=27℃-21℃=6℃。
故C符合题意。
2.在“探究水沸腾时温度变化特点”的实验中,分别观察到如图所示的情景。
下列说法正确的是()A.沸腾是只发生在液体表面的剧烈汽化现象B.“白气”是液态小水滴,它是水汽化形成的C.甲图是水沸腾前的情景,乙图是水沸腾时的情景D.乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气液化导致的【答案】D【解析】【详解】A.沸腾是一定温度下,在液体的表面和内部同时发生的剧烈汽化现象,不只是在液体表面,A错误;B.“白气”是液态小水滴,它是由水蒸气液化形成的,B错误;C.水沸腾前,温度不均匀,下面的水温度较高,上面的水温度较低,温度较高的气泡从水底往上升时,遇冷会液化为水,气泡会变小,所以乙图是水沸腾前的情景;而水沸腾时,下面的水和上面的水温度都一样,气泡从水底往上升时,水的压强变小,气泡会变大,所以甲图是水沸腾时的情景;C错误;D.由上述可知,乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气遇冷液化导致的,D正确。
3.关于物体的内能,热量和温度,下列说法正确的是A.一个物体从外界吸收了热量,温度一定升高B.一个物体温度升高,它的内能一定增加C.只要物体的温度不变,它的内能就一定不变D.温度高的物体比温度低的物体含有的热量多【答案】B【解析】【详解】A.一个物体从外界吸收了热量,温度不一定升高,比如晶体的熔化以及液体的沸腾,都在吸收热量,但温度没有改变,故A项错误;B.一个物体温度升高,可能是吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,所以内能一定增大,故B项正确;C.物体的温度不变,有可能正在吸收或者放出热量,内能改变;也有可能外界对物体做功,物体的内能增加,或者物体对外界做功时,物体的内能减小,故C项错误;D.热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量,只能说物体吸收或者放出多少热量,故D项错误。
一、初中物理热学问题求解方法1.在“探究水沸腾时温度变化特点”的实验中,分别观察到如图所示的情景。
下列说法正确的是()A.沸腾是只发生在液体表面的剧烈汽化现象B.“白气”是液态小水滴,它是水汽化形成的C.甲图是水沸腾前的情景,乙图是水沸腾时的情景D.乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气液化导致的【答案】D【解析】【详解】A.沸腾是一定温度下,在液体的表面和内部同时发生的剧烈汽化现象,不只是在液体表面,A错误;B.“白气”是液态小水滴,它是由水蒸气液化形成的,B错误;C.水沸腾前,温度不均匀,下面的水温度较高,上面的水温度较低,温度较高的气泡从水底往上升时,遇冷会液化为水,气泡会变小,所以乙图是水沸腾前的情景;而水沸腾时,下面的水和上面的水温度都一样,气泡从水底往上升时,水的压强变小,气泡会变大,所以甲图是水沸腾时的情景;C错误;D.由上述可知,乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气遇冷液化导致的,D正确。
2.受新型冠状病毒的影响,一“罩”难求。
一般医用口罩至少要有三层,外层需要阻挡外界空气中的灰层、细菌、唾沫等飞溅物,中间层经过静电处理,可以阻挡细菌等微小颗粒(潮湿环境中会失去静电),内层要吸收佩戴者呼出的水汽、飞沫等。
某口罩的构造如图所示。
下列说法正确的是()A.口罩潮湿后防护能力降低B.佩戴口罩时应该使白色吸水无纺布朝外C.口罩的中间层静电熔喷布能吸引小磁针D.佩戴口罩后内层潮湿是呼出的水蒸气升华形成【答案】A【解析】【分析】【详解】A.潮湿环境中会失去静电,口罩潮湿后,会失去静电,中间层不可以阻挡细菌等微小颗粒, 口罩防护能力降低,A正确;B.由题意可知,内层要吸收佩戴者呼出的水汽、飞沫等,那么白色吸水无纺布应该是内层,有吸水能力,佩戴口罩时应该使白色吸水无纺布朝内,B错误;C.带电体能吸引轻小物体,所以中间层静电熔喷布能吸引细菌等微小颗粒,但它不是磁体,不能吸引小磁针,C错误;D.佩戴口罩后内层潮湿是呼出的水蒸气液化形成的,D错误。
一、初中物理热学问题求解方法1.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。
【详解】(1)由题知,沙子和水的质量相等,且沙子的比热容比水小,吸收相同热量时(加热相同时间),由公式Qt cm∆=可知,沙子升高的温度多,所以图a 表示的是沙子吸热升温的过程;(2)由b 图像可知,加热满2min 时,水的温度从20℃上升到70℃,则加热满2min 时水吸收的热量:()()344.210J/kg 0.2kg 7020 4.210J Q c m t =∆=⨯⋅⨯⨯-=⨯水吸水水水℃℃℃;(3)相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量,在2分钟的时间内,沙子吸收的热量:44.210J Q Q ==⨯沙吸水吸,因加热2min ,沙子的温度从20℃上升到250℃,由Q cm t =∆吸可得,沙子的比热容:()()434.210J 0.910J/kg 0.2kg 25020Q c m t ⨯==≈⨯⋅∆⨯-沙吸沙℃℃℃。
一、初中物理热学问题求解方法1.在“探究水沸腾时温度变化特点”的实验中,分别观察到如图所示的情景。
下列说法正确的是()A.沸腾是只发生在液体表面的剧烈汽化现象B.“白气”是液态小水滴,它是水汽化形成的C.甲图是水沸腾前的情景,乙图是水沸腾时的情景D.乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气液化导致的【答案】D【解析】【详解】A.沸腾是一定温度下,在液体的表面和内部同时发生的剧烈汽化现象,不只是在液体表面,A错误;B.“白气”是液态小水滴,它是由水蒸气液化形成的,B错误;C.水沸腾前,温度不均匀,下面的水温度较高,上面的水温度较低,温度较高的气泡从水底往上升时,遇冷会液化为水,气泡会变小,所以乙图是水沸腾前的情景;而水沸腾时,下面的水和上面的水温度都一样,气泡从水底往上升时,水的压强变小,气泡会变大,所以甲图是水沸腾时的情景;C错误;D.由上述可知,乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气遇冷液化导致的,D正确。
2.水是人类生存环境的重要组成部分。
水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。
以下关于水的说法错误..的是()A.相同质量0℃水的体积大于0℃冰的体积B.相同质量0℃水的内能大于0℃冰的内能C.水蒸气很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很远,几乎没有作用力D.今年12月11日我县第一次出现霜林尽染的美景,说明气温已经低于0℃【答案】A【解析】【详解】A.根据mVρ=和ρρ>水冰得质量相同的0℃水的体积小于0℃冰的体积,故A错误,符合题意;B .0℃水放热凝固成相同质量的0℃冰,所以相同质量0℃水的内能大于0℃冰的内能,故B 正确,不符合题意;C .水蒸气很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很远,几乎没有作用力,故C 正确,不符合题意;D .霜是水蒸气遇冷凝华而成的,在标准大气压下水的凝固点是0℃,而霜的形成需要的温度更低,所以霜的形成,说明气温已经低于0℃,故D 正确,不符合题意。
3.甲、乙两个相同的杯子中盛有质量和初温都相同的水,另有A 、B 两个金属球,其质量和初温也都相同,且都比水的温度高.现将A 、B 两球分别放入甲、乙两杯水中,热平衡后,甲杯水温升高了15℃,乙杯水温升高了8℃,则( ) A .A 球比热容大于B 球比热容 B .A 球比热容小于B 球比热容 C .A 球降低的温度更多些 D .A 球放出的热量更少些 【答案】A 【解析】 【详解】甲、乙两个杯子中水的质量m 相同,两球放入水中后,水吸收热量温度升高,甲杯的水温升高15℃,乙杯中水温升高8℃,即:t t ∆∆甲乙>,水的比热容相同,不计热量损失,由Q cm Δt =可知,Q Q ∆∆甲吸乙吸>,由于Q Q ∆=∆甲吸A 放,Q Q ∆=∆乙吸B 放,所以A B Q Q ∆∆放放>;A 球放出的热量更多些;甲、乙水的初温t 相同,t t ∆∆甲乙>,所以两杯水的末温t t 甲乙>,所以两个球的末温A B t t >,又由于球的初温t 初相同,所以:A B t t t t --初初<质量相同、初温t 初相同的两球A 和B ,对于A 有:A A A A Q c m t t ∆=-放初()① 对于B 有:B B B B Q c m t t ∆=-放初()② 又因为A B Q Q ∆∆放放>,A B m m =,①除以②得:1A B Q Q 放放>所以:A A AB B B c m t t c m t t --初初()>()又A B t t t t --初初<,则有A B c c >. 故A 项符合题意、BCD 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.有一支刻度不准的温度计,放在冰水混合物中,稳定后示数为﹣4℃,放在一标准气压下的沸水中,示数为92℃,把它放在某教室时温度计示数为28℃,教室的实际温度是________。
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,R 2=160Ω,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R 1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。
(31.010ρ=⨯汤kg/m 3,34.010c =⨯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 =2U R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 =U R得 P 加热=21U R ,P 保温=212U R R +则加热功率与保温功率之比为P P 加热保温=121R R R +=51电阻R 1的阻值R 1=14R 2=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=212U R R +=()2200V 40Ω160Ω+=200W (3)加热功率P '加热=21U R =()2200V 40Ω=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/m 3×3×10-3m 3=3 kg水吸收的热量Q 吸=cm (t -t 0)=4.0×103J/(kg ℃)⨯3kg (⨯100-℃20℃)=9.6×105J电饭煲的加热效率η=Q W 吸电=569.610J 1.210J⨯⨯=80% 答:(1)电阻R 1的阻值为40Ω。
一、初中物理压力与压强问题1.“估测”是物理学中常用的一种重要方法,考试时,小丽同学对所涉及的一些物品进行了估测,其中合理的是( ) A .小丽的重力为900牛顿B .一张草稿纸对折后对桌面的压强为1PaC .一张物理试卷的面积为21mD .小丽站在地面上对地面的压力大于900牛顿 【答案】B 【解析】 【详解】AD .通常中学生的体重为 500N 左右,小丽站在地面上对地面的压力等于体重约为500N ,故A 不符合题,D 不符合题意;B .一张草稿纸的重力约0.1N ,一张草稿纸对折后的长、宽分别约30cm 、20cm ,则面积为600cm 2=0.06m 2,对地面的压强为20.1N 1.7Pa 0.06m F p S ==≈ 由估算可知一张草稿纸对折后对桌面的压强接近1Pa ,故A 符合题意; C .一张试卷的面积比21m 小得多,故C 不符合题意。
故选B 。
2.如图所示,两个相同的柱形容器置于水平地面,容器中分别盛有相等体积的不同液体甲、乙。
取两块质量相同的橡皮泥,将一块橡皮泥撑开成碗状放入甲液体中,将另一块捏成球形状放入乙液体中,橡皮泥静止后如图所示。
以下判断正确的是( )A .橡皮泥受到的浮力 F 甲=F 乙B .液体对容器底部的压强 p 液甲<p 液乙C .液体的密度ρ甲>ρ乙D .容器对地面的压强 p 地甲>p 地乙【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A .橡皮泥在甲液体中漂浮,橡皮泥受到的浮力F 甲=G ,橡皮泥在乙液体中悬浮,橡皮泥受到的浮力F 乙=G ,所以F 甲=F 乙,故A 符合题意;B C .两个相同的柱形容器置于水平地面,容器中分别盛有相等体积的不同液体甲、乙,当放入橡皮泥后,液面仍然相平,说明橡皮泥排开甲、乙两种液体的体积是相同的,由于橡皮泥受到的浮力F 甲=F 乙,则=V g V g ρρ甲乙甲排乙排=ρρ甲乙液体甲、乙对容器底部的压强分别为=p gh ρ甲甲液甲=p gh ρ乙乙液乙由于=ρρ甲乙,=h h 甲乙所以=p p 液甲液乙,故B 、C 错误; D .容器对面的压强分别为G G F p S S+==液甲甲容地甲 G G F p S S+==液乙容乙地乙由于液体甲、乙的体积相同,密度相同,所以液体甲、乙的质量相同,重力也相同,所以p p =地甲地乙故D 错误。
一、初中物理热学问题求解方法1.在两个相同的杯子内盛有质量相等的热水和冷水,将一半热水倒入冷水杯内,冷水杯内的温度升高21℃,若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内,冷水杯内的水温会升高()A.9℃B. 8℃C. 6℃D. 5℃【答案】C【解析】【详解】设一杯水的质量为m,热水的初温为t热,冷水的初温t冷,将一半的热水倒入容器中后共同的温度为t,因不计热损失,所以,由Q=cm△t可得:Q放=Q吸,即:c 12m△t热=cm△t冷,解得:△t热=2△t冷=2×21℃=42℃,据此可设t冷=0℃,则t=21℃,t热=21℃+42℃=63℃,若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内时,相当于同时向冷水中倒34杯热水,则:c 34m(t热-t′)=cm(t′-t冷)即34(63℃-t′)=t′-0解得:t′=27℃,所以,冷水温度将再升高:△t=t′-t=27℃-21℃=6℃。
故C符合题意。
2.在“探究水沸腾时温度变化特点”的实验中,分别观察到如图所示的情景。
下列说法正确的是()A.沸腾是只发生在液体表面的剧烈汽化现象B.“白气”是液态小水滴,它是水汽化形成的C.甲图是水沸腾前的情景,乙图是水沸腾时的情景D.乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气液化导致的【答案】D【解析】【详解】A.沸腾是一定温度下,在液体的表面和内部同时发生的剧烈汽化现象,不只是在液体表面,A错误;B.“白气”是液态小水滴,它是由水蒸气液化形成的,B错误;C.水沸腾前,温度不均匀,下面的水温度较高,上面的水温度较低,温度较高的气泡从水底往上升时,遇冷会液化为水,气泡会变小,所以乙图是水沸腾前的情景;而水沸腾时,下面的水和上面的水温度都一样,气泡从水底往上升时,水的压强变小,气泡会变大,所以甲图是水沸腾时的情景;C错误;D.由上述可知,乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气遇冷液化导致的,D正确。
3.2019年12月27日晚,“长征五号遥三”运载火箭成功发射,如图所示。
一、初中物理热学问题求解方法1.在“探究水沸腾时温度变化特点”的实验中,分别观察到如图所示的情景。
下列说法正确的是( )A .沸腾是只发生在液体表面的剧烈汽化现象B .“白气”是液态小水滴,它是水汽化形成的C .甲图是水沸腾前的情景,乙图是水沸腾时的情景D .乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气液化导致的【答案】D【解析】【详解】A .沸腾是一定温度下,在液体的表面和内部同时发生的剧烈汽化现象,不只是在液体表面,A 错误;B .“白气”是液态小水滴,它是由水蒸气液化形成的,B 错误;C .水沸腾前,温度不均匀,下面的水温度较高,上面的水温度较低,温度较高的气泡从水底往上升时,遇冷会液化为水,气泡会变小,所以乙图是水沸腾前的情景;而水沸腾时,下面的水和上面的水温度都一样,气泡从水底往上升时,水的压强变小,气泡会变大,所以甲图是水沸腾时的情景;C 错误;D .由上述可知,乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气遇冷液化导致的,D 正确。
2.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。
一、初中物理热学问题求解方法1.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 .2.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 。
3.如图所示,某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S cm 2,一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/m 3,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F pS =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W Fs =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WP t=计算出汽油机的功率;根据W Pt =求出汽油机的总功,根据Q Vq =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424Pa 10m 10N F pS p S pS --==⨯⨯=⨯一个做功冲程中燃气对活塞做的功43710N 10m 10J W Fs pS L pSL ---==⨯⨯⨯=⨯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7810J 510J 22N NW W pSL pSLN --=⨯=⨯⨯=⨯⨯总 汽油机的功率89510J 510W 60s 6W pSLN pSLNP t --⨯⨯⨯===总[2]汽油机1h 做的功96J 510W 3600s 3106pSLNW Pt pSLN --⨯''==⨯=⨯汽油机的效率63333100.3100%100%J m J %10/m W pSLN pSLN Q V q Vqη--'⨯⨯⨯=⨯=⨯=4.国家“学生饮用奶计划”交流会在福建省福州市召开,如所示是一种学生饮用奶,它的净含量为200 mL ,若它的密度为1.25×103 kg/m 3,比热容为4.0×103 J/(kg·℃),冬天饮用时把它从10 ℃加热到40 ℃需要吸收_____J 的热量;在加热过程中,温度升高,内能_____(选填“增加”或“降低”)。
【答案】3×104 增加 【解析】 【分析】 【详解】 [1]牛奶的体积为-43=200mL=210m V ⨯牛奶的质量为333-4=210m =0.25kg 1.2510kg/m m V ρ=⨯⨯⨯牛奶吸收的热量()()34=410J/kg 0.25kg =310J 40 -10 Q cm t =∆⨯⋅⨯⨯⨯吸℃℃℃则牛奶吸收的热量为3×104J 。
[2]在加热牛奶的过程中,牛奶因为吸收热量,所以内能增加。
5.如图是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图,机内有温控开关S 0。
该饮水机的部分参数已知:额定电压为220V ,加热时的总功率为880W ,保温时的功率为40W ,R 1、R 2为加热电阻丝(不考虑温度对电阻丝阻值的影响)。
求:(1)当S 和S 0闭合时,电路中的总电流;(2)加热时效率为80%,将0.5kg 的水从30℃加热到100℃需要多少时间? (3)电阻丝R 2的阻值。
【答案】(1)4A ;(2)208.8s ;(3)1210Ω 【解析】 【分析】(1)由电路图可知,当S 和S 0闭合时,R 1与R 2并联,电路中的总电阻最小,根据2U P R=可知电路总功率最大,据此判断饮水机所处的状态,根据P UI =求出此时电路中的总电流。
(2)知道水的质量和初温、末温以及比热容,根据()0Q cm t t =-吸求出水吸收的热量,根据吸Q Wη=求出消耗的电能,利用W P t =求出需要的加热时间。
(3)由电路图可知,开关S 闭合、S 0断开时,电路为R 2的简单电路,电路中的总电阻最大,根据2U P R =可知电路总功率最小,据此判断饮水机所处的状态,根据2U P R=求出电阻R 2的阻值。
【详解】(1)由电路图可知,当S 和S 0闭合时,R 1与R 2并联,电路中的总电阻最小,由2U P R=可知,电路总功率最大,饮水机处于加热状态;由P UI =可得,此时电路中的总电流880W4A 220VP I U ===加热 (2)水吸收的热量()()354.210J/kg 0.5kg 10030 1.4710J Q cm t =∆=⨯⋅⨯⨯-=⨯吸℃℃℃由吸Q Wη=可得,消耗的电能 551.4710J1.837510J 80%Q W η⨯===⨯吸由WP t=可得,需要的加热时间 51.837510J 208.8s 880WW t P ⨯'==≈加热(3)由电路图可知,开关S 闭合、S 0断开时,电路为R 2的简单电路,电路中的总电阻最大,电路总功率最小,饮水机处于保温状态,保温时的功率为40W ;由2U P R=可得,电阻R 2的阻值()222220V 1210Ω40WU R P ===加热答:(1)当S 和S 0闭合时,电路中的总电流为4A ;(2)加热时效率为80%,将0.5kg 的水从30℃加热到100℃需要208.8s ;(3)电阻丝R 2的阻值为1210Ω。
【点睛】重点是电功率的相关计算,牢记公式2U P R=,另外要读懂电路图,知道两个开关都闭合时为高温档,闭合一个开关时为低温档。
6.煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机.某县在冬季利用地热能为用户取暖.县内有一口自喷状态地热井,出水温度为90℃,出水流量为150m 3/h . (1)每小时流出的水是多少kg?(2)求每小时流出的地热水温度降低到50℃,所放出的热量.(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%,则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气?[ρ水=1.0×103kg/m 3,c 水=4.2× 103J](kg •℃),天然气的热值为4×107J/m 3]【答案】(1) 1.5×l05kg ;(2) 2.52×1010J ;(3)700m 3 【解析】 【详解】(1)每小时流出水的质量m =ρV =1.0×103kg/m 3×150m 3=1.5×l05kg ;(2)水放出的热量Q 水放=cm Δt =4.2×103J/(kg•℃)×1.5×105kg×(90℃-50℃)=2.52×1010J ; (3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,则Q 有用=Q 水放=2.52×1010J ,天然气需要放出的热量Q 放=102.5210J90%Q η⨯=有用=2.8×1010J ,天然气的体积V =10732.810J 410J/mQ q ⨯=⨯放=700m 3. 答:(1)每小时流出的水是1.5×l05kg ; (2)每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J ; (3)利用地热能供暖一小时可以节约700m 3的天然气。
7.李明有一只温度计,虽然它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的,但标度却不准确,它在冰水混合物中的读数是﹣7℃,在沸水中的读数是103℃。
(1)这只温度计1格表示的温度是是多少?(保留一位小数) (2)当它指示温度是15℃时,实际温度是多少? (3)当它实际气温是45℃时指示温度是多少? 【答案】(1)0.9℃;(2)20℃;(3)42.5℃ 【解析】 【详解】(1)该温度计的分度值1t 是:11000.9103-0-(-7)t ==℃℃℃℃℃(2)当它指示温度是15℃时,实际温度t 实是:10-(-7)=]=[011125t ⨯实℃℃℃℃ (3)当它实际气温是45℃时,指示温度t 时,则有:10=[t -(-7)45]11⨯℃℃℃℃ 解得=42.5t ℃答:(1)这只温度计1格表示的温度是0.9℃ (2)当它指示温度是15℃时,实际温度是20℃ (3)当它实际气温是45℃时指示温度是42.5℃8.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S m 2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L m ,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P kPa ,飞轮1s 转动N 周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热),1h 消耗汽油V L(汽油密度为ρkg/m 3,汽油热值为q J/kg)求: (1)汽油机的功率; (2)汽油机的效率.【答案】(1) 500pSLN W ;(2)91.810100%pSLNVqρ⨯⨯. 【解析】 【详解】(1)燃气对活塞的平均压力F =p ×103Pa ×S m 2=pS ×103 N ,一个做功冲程中燃气对活塞做的功W =FL =pSL ×103 J ,飞轮每转两圈对外做功一次,所以1s 内飞轮转N 周,对外做功2N次,所以1s 内,燃气对活塞做的总功W 总=W ×2N = pSL ×103×2NJ= 500pSLN J ,汽油机的功率P=500J1sW pSLNt=总=500pSLN W;(2)消耗V L汽油放出的热量Q放=m汽油q汽油=ρ汽油V汽油q汽油=ρVq×10-3J,汽油机1h做的功W总1=P×3600s=1.8×106pSLN J,汽油机的效率η=69131.810J 1.810=100%=100%10JW pSLN pSLNQ Vq Vqρρ-⨯⨯⨯⨯⨯总放.答:(1)汽油机的功率是500pSLN W;(2)汽油机的效率是91.810100%pSLNVqρ⨯⨯.9.为检测某汽车发动机的工作性能,现使汽车在平直公路上从静止开始做直线运动,保持发动机输出功率恒定为6×104W,汽车行驶过程中所受阻力大小不变,其v-t图像如图所示,在第10s末开始匀速行驶,经测试,消耗5.8kg的汽油可以使汽车匀速行驶53.36km,汽油完全燃烧放出的热量40%用来驱动汽车行驶,(汽油的热值为4.6×107J/kg),在检测过程中。