2020-2021【物理】物理二模试题分类汇编——热学问题综合含答案

一、初中物理热学问题求解方法

1．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。

2．某小组的同学做“比较不同物质的吸热能力”的实验，他们使用了如图所示的装置．

（1）在设计实验方案时，需要确定以下控制的变量，你认为其中多余的是____________．

A．采用完全相同的加热方式 B．酒精灯里所加酒精量相同

C．取相同质量的水和另一种液体 D．盛放水和另一种液体的容器相同

（2）加热到一定时刻，水开始沸腾，此时的温度如图丙所示，则水的沸点是____________℃，这表明实验时的大气压强____________（选填“大于”、“小于”或“等于”）一个标准大气压．

（3）实验中，____________表示液体吸收热量的多少，加热水至沸腾时继续加热，水的温度不变，水的内能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

（4）而另一种液体相应时刻并没有沸腾，但是温度计的示数比水温要高的多．请你就此现象进行分析，本实验的初步结论为：不同物质的吸热能力____________（选填“相同”或“不同”），未知液体的吸热能力____________（选填“大于”或“小于”）水的吸热能力．

【答案】B 98 小于 加热时间（长短） 增大 不同 小于

【解析】

【详解】

(1)[1]在设计实验方案时，需要控制相关物理量不变，需要保证吸收的热量相同、质量也相同、加热时间和方式相同，但并不需要酒精灯里所加酒精量相同，故选B；

(2)[2][3]水的沸点就是这刻的温度，由图可以看到它的沸点是98℃；这个沸点低于1标准大气压时的沸点，所以实验时的大气压强小于一个标准大气压；

(3)[4][5]实验过程，加热时间的长短表示液体吸收热量的多少；加热水至沸腾时继续加热，水的温度不变，但是水还在继续吸热，它的内能应该继续增大；

(4)[6][7]加热相同的时间，吸收的热量相同，但是另一种液体温度计的示数比水温要高得多，这说明了不同物质的吸热能力不同，未知液体的吸热能力比较小。

3．小明在探究某种物质在熔化前后其温度随加热时间变化的规律时，得到如下表的实验记录。

时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

温度/℃ 60 67 73 80 80 80 80 80 80 80 84 88 93

(1)请按上述实验数据在坐标格中作出温度随时间变化的图像____________。

(2)2.5min时该物质是________态。6min时该物质是________态。

(3)熔化过程进行的时间大约是________min。

(4)根据上述数据，可以归纳出该物质在熔化过程中的特点是________。

(5)该物质的熔点是________。

【答案】 固 固、液混合 5 吸热但温度不变

80℃

【解析】

【分析】

(1)按表中数据在坐标格中先画点，再描线。

(2)晶体在熔化前为固态，熔化时为固液共存态，熔化完为液态。

(3)熔化过程是指物质开始熔化到完全熔化完，据此判断熔化时间。

(4)分析数据及图像得出物质在熔化过程中的特点：不断吸热，但温度保持不变。

(5)物质在熔化过程中的温度，叫做熔点。

【详解】

(1)[1]根据表格中的实验数据，在坐标格中以横坐标为时间，纵坐标为温度，然后通过描点法在坐标格中描出对应时间的温度，最后将各点用平滑曲线连接起来，得到温度随时间的变化的图像： ；

(2)[2]由图像知，该物质在2.5min时，还没有开始熔化，所以为固态。

[3]在第6min时，处于熔化过程当中，所以为固、液混合态。

(3)[4]由表格中数据及图像可知，该物质从第5min开始熔化，到第10min完全熔化完，所以熔化过程经历了

10min-5min=5min

(4)[5]由图像及数据知，该物质在熔化过程不断吸热，但温度保持不变。

(5)[6]由数据知，该物质在熔化过程温度保持80℃不变，是晶体，所以熔点为80℃。

4．为了探究液体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，某同学做了如下实验：在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用同样的加热器加热。下表是所有的实验记录，根据实验记录回答下列问题。

(1)分析比较_____________烧杯的实验记录(选填烧杯号)，可得出的初步结论是：在质量和升高的温度都相同时，不同物质吸收的热量不同。

(2)分析比较①②两烧杯的实验记录，可得出的初步结论是：_____________________；分析比较③④两烧杯的实验记录，可得出的初步结论是：_________________________。

(3)结合(1)(2)中的结论，然后综合归纳可得出，物体温度升高时吸收热量的多少与_______、______、_______有关系。

【答案】①③ 同种物质升高相同的温度时，质量不同吸收的热量不同 同种物质质量相同时，升高的温度不同吸收的热量不同 物质的种类 质量 升高的温度

【解析】

【分析】

（1）探究物质吸收的热量与种类有关，保持质量和升高的温度相同，物质的种类不同，分析比较哪两个烧杯；

（2）比较①②两烧杯，同种物质，质量不同，升高的温度相同，吸收的热量不同，分析吸收的热量与哪个因素有关；比较③④两烧杯，同种物质，质量相同，升高的温度不同，吸收的热量不同，分析比较吸收的热量与哪个因素有关；

（3）根据（1）（2）中的结论，综合归纳可得出，物体温度升高时吸收热量的多少与什么有关系。

【详解】

(1)[1]①杯的质量是300g，升高10℃用的时间是12min，③杯的质量是300g，升高10℃用的时间是6min，而每分钟吸收的热量是相等的，说明在质量和升高的温度都相同时，不同物质吸收的热量不同；

(2)[2]①②两烧杯，同种物质，质量不同，升高的温度相同，吸收的热量不同，说明同种物质升高相同的温度时，质量不同吸收的热量不同；

[3]③④两烧杯，同种物质，质量相同，升高的温度不同，吸收的热量不同，说明同种物质质量相同时，升高的温度不同吸收的热量不同；

(3)[4][5][6]综合上述结论，物体温度升高时吸收的热量的多少与物质的种类、物体的质量、升高的温度都有关系。

【点睛】

本题考查比热容的概念，需要知道控制变量法就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制，只改变某个变量的大小，而保证其它的变量不变，最终解决所研究的问题。

5．下表为现在家庭、宾馆常用的无线电水壶（一种在倒水时导线脱离，用电加热的方便水壶）的铭牌，某同学用这种电水壶烧开水，他将水放至最大容量，测得水的初温是20C，通电6分钟后水恰好沸腾（在一个标准大气压下），试通过计算，回答下列问题：

额定电压 220V

额定功率 1210W

最大容量 1L

(1)该电水壶是利用电流的_____效应工作的；

(2)该电水壶正常工作时的电流及电热丝的电阻；

(3)这段时间水吸收的热量；[水的比热容34.210J/(kgC)c]

(4)现测得电源电压为200V，求此时电水壶的工作效率。（计算结果保留两位有效数字）

【答案】(1)热；(2)5.5A，40Ω；(3)53.3610J；(4) 93%

【解析】

【详解】

解：(1)电水壶是利用电流通过导体时，使导体产生热量来工作的，是电流的热效应。

(2)根据PUI可得，此电水壶正常工作时的电流 1210W5.5A220VPIU

由2UPR可得，电热水壶的电阻

22(220V)401210WURP

(3)水的质量

3333110kg/m110m1kg水水水mV

水在1个标准大气压下的沸点100t℃，烧开时吸收的热量

3504.210J/(kgC)1kg(100C20C)3.3610J吸水水Qcmtt

(4)当电压200VU时，消耗的电能

225(200V)360s3.610J40WtRU

此时电水壶工作的效率

533.3610J100%100%93%2.641J0吸QW

答：(2)该电水壶正常工作时的电流为5.5A，电热丝的电阻为40Ω；

(3)这段时间水吸收的热量53.3610J；

(4)此时电水壶的工作效率93%。

6．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】