【物理】物理热学问题求解方法的专项培优练习题(含答案)含答案解析

一、初中物理热学问题求解方法

1．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mV和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。

2．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。

3．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。

故选A。

4．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cc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Qcmt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/kg6040Qcmmt水水水水水放（℃）（℃℃）；

乙放出的热量：

6020tQcmcm乙乙乙乙乙放乙（℃℃）；

而水和乙液体的质量相同，即mm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/kg60406020mcm乙乙水（℃）（℃℃）（℃℃）；

解得，32.110J/kgc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。

5．质量相等的28℃、100℃的水分别装在甲、乙两容器中,现将一个温度为100℃的金属球放入甲容器中,达到温度相同时,甲容器中水温升高到 40℃,然后迅速取出金属球放入乙容器中,再次达到温度相同时,乙容器中水温是(设不计热量损失和水的质量损失)( )

A．60℃ B．70℃ C．88℃ D．90℃

【答案】D

【解析】

【分析】

【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，则：

Q金=m金×c金（100℃-40℃），

Q水=m水×c水（40℃-28℃），

所以：

m金×c金（100℃-40℃）=m水×c水（40℃-28℃）

化简得：

cmcm水水金金=5：1；

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，设两者共同的温度为t℃，

则：

Q水=m水×c水（100℃-t℃），

Q金=m金×c金（t℃-40℃），

即：

m水×c水（100℃-t℃）=m金×c金（t℃-40℃），

t=90℃．综上分析故选D．

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cA____cB(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=cmΔt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：

cAmA（t-tA）=c水m水（tA-t水初）…①

对于金属块B来说有：

cBmB（t-tB）=c水m水（tB-t水初）…②

因水的质量相同，由①②得到

AAABBB()=()ttcttctttt水初水初

tA＜tB，

tA-t水初＜tB-t水初，

故

cA（t-tA）＜cB（t-tB），

由于

t-tA＞t-tB，

所以

cA＜cB．

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．将一杯热水倒入盛有一些冷水的容器中，冷水的温度升高了10 ℃，这是通过______的方式改变了冷水的内能。又向容器内倒入同样一杯热水，冷水的温度又升高了6℃。如果再向容器内倒入同样三杯热水，则冷水温度可再升高______℃（不计热量损失）。

【答案】热传递 9

【解析】

【分析】

【详解】

[1]热水倒入冷水中，热水放出热量，冷水吸收热量，冷水温度升高，是通过热传递的方式改变冷水的内能。

[2]热水倒入冷水中，热水放出的热量等于冷水吸收的热量，设一杯的热水质量为m，初温为t，冷水的质量为m0，由热平衡方程可得第一次加入热水时

0(10)10cmtcm℃℃

第二次加入热水时

0(16)()6cmtcmm℃℃

两式相减得03mm，代入解得40t℃。若再加入同样三杯热水，设升高的温度为t，则

03(4016)=(2)cmtcmmt℃℃

解得9t℃。

9．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S0。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，R1、R2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S0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R2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S0闭合时，R1与R2并联，电路中的总电阻最小，根据2UPR可知电路总功率最大，据此判断饮水机所处的状态，根据PUI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0Qcmtt吸求出水吸收的热量，根据吸QW求出消耗的电能，利用WPt求出需要的加热时间。

(3)由电路图可知，开关S闭合、S0断开时，电路为R2的简单电路，电路中的总电阻最大，根据2UPR可知电路总功率最小，据此判断饮水机所处的状态，根据2UPR求出电阻R2的阻值。

【详解】

(1)由电路图可知，当S和S0闭合时，R1与R2并联，电路中的总电阻最小，由2UPR可知，电路总功率最大，饮水机处于加热状态；由PUI可得，此时电路中的总电流

880W4A220VPIU加热

(2)水吸收的热量

354.210J/kg0.5kg100301.4710JQcmt吸℃℃℃

由吸QW可得，消耗的电能

551.4710J1.837510J80%QW吸

由WPt可得，需要的加热时间

51.837510J208.8s880WWtP加热

(3)由电路图可知，开关S闭合、S0断开时，电路为R2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2UPR可得，电阻R2的阻值