物理竞赛专题训练(热学)

1、初中物理竞赛专题训练一热学、选择题（ 每题10分共计120分）1液体温度计是利用液体热胀冷缩的性质制成的。用两种不同的液体做成两支温度计，刻度 的方法，都按照摄氏度的方法。现在用这两支温度计分别去测量两个物体的温度，正确的说法是（）A只要两支温度计的读数相等，被测两物体的实际温度就相等B如果两支温度计读数相等，被测两物体实际温度肯定不等C最少存在两个温度值，读数如相等，被测两物体的实际温度也相等D最多只存在一个温度值，读数如相等，被测两物体的实际温度也相等2某刻度均匀但读数不准的温度计，用它测量冰水混合物的温度时，示数是4 C,当冰熔化后，水温度升高到某一数值时，发现它的示数恰好与真实温度相等

2、，让水温再增加10 C，而温度计的示数只增加了 9 C，那么，当用此温度计去测量一个标准大气压下的沸水温度时，示数变为A.92 CB.94 C C.96 C D.98 C1在15C时测得的长度为li,在Iil2。则下列说法中正确的是3如图所示，金属球甲和金属环乙用同种材料制成。室温环境下，甲球恰好能穿过乙环。则A. 在同一高温环境下同时加热短暂时间后，球不能穿过环B. 在同一高温环境下同时加热足够长时间后，球不能穿过环C. 在同一低温环境下同时冷却短暂时间后，球不能穿过环D. 在同一低温环境下同时冷却足够长时间后，球不能穿过环 4用材料甲制成的刻度尺去测量用材料乙制成的物体的长度。30C时测得

3、的长度为12。如果两次的测量方法都正确，且（ ）A. 甲、乙两种材料膨胀程度不同，且材料乙的膨胀程度大B. 如果在15C时取甲、乙两材料的长度均是1米，贝U在降低相同温度后甲的长度大于乙的长度C. 如果在15C时取甲、乙两种材料的长度均是1米，则在升高相同温度后，甲的长度大于乙的长度D. 以上三种情况都不对5使用冷暖空调的密闭轿车玻璃上，无论盛夏还是严冬，都有小水珠凝结。实际情况是（）A. 小水珠总是凝结在窗玻璃的内表面B. 小水珠总是凝结在窗玻璃的外表面C. 夏天小水珠凝结在窗玻璃内表面，冬天凝结在外表面D. 夏天小水珠凝结在窗玻璃外表面，冬天凝结在内表面6. 如图所示，甲容器内装有水，乙试

4、管内也装有水，并通过甲容器密封盖上的孔插入甲容器 的水中，且乙试管与密封盖紧密接触。现给甲容器加热，则经过一段时间后（）A. 甲容器内的水先沸腾B. 乙试管内的水先沸腾C. 甲容器、乙试管内的水同时沸腾D. 甲容器内的水沸腾，乙试管内的水不会沸腾7. 用混合法测定物质的比热的实验中，由于不可避免会有热量的损失（包括小铝筒容量的吸热） ，那么（ ）A 测出放热物质的比热大干其真实值，测出吸热物质的比热小于其真实值B 测出放热物质的比热大于其真实值，测出吸热物质的比热大于其真实值C .测出放热物质的比热小于其真实值，测出吸热物质的比热小于其真实值D .测出放热物质的比热小于其真实值，测出吸热物质的

5、比热大于其真实值8. 人的体温是由“下丘脑”中特殊神经细胞组织控制的，它对人体体温的变化很敏感，当下丘脑温度高于37C时，人体散热机制（如血管舒张，出汗等）就会活跃起来。已知37C时蒸发 18 克汗水所需要的能量为 4300 焦。现有一中年人漫步行走时， 每秒钟体内产生的热量 为 35 焦，而此时人体通过传导、辐射等方式（不包括出汗）产生的散热功率只有33 瓦，因此还要通过出汗的方式才能保持 37C的体温不变。那么此人漫步行走 1小时出汗约（）A. 20 克 B.30 克 C.40 克D.50 克9将一杯热水倒入容器内的冷水中，冷水温度升高 10C，又向容器内倒入同样一杯热水，冷 水温度又升高

6、6C,若再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水温度将再升高（不计热损失）（）A.4 . 5CB.4CC.3 . 5 C D.3 C10将质量为m、温度为OC的雪（可看成是冰水混合物）投入装有热水的容器中，热水的 质量为M,平衡后水温下降了 t;向容器中再投入质量为 2m上述同样性质的雪，平衡后容 器中的水温恰好又下降了 t。则m:M为（）A. 1:2B.1:3C.1:4D.1:5311. 两种金属的密度分别为p、P2,且P:P=2:1，它们的比热分别为ci、C2,且Ci:C2=1：2。现用这两种金属制成体积相等的两实心球甲、 乙。甲球中两种金属的体积相等， 乙球中两种 金属的质量相等，则甲、乙两金

7、属球的比热 C甲、C乙的比值关系是（）。A.8:9B.9:8C. 10:9D. 9:1012. 质量相等的甲、乙两金属块，其材质不同。将它们放入沸水中，一段时间后温度均达到100 C,然后将它们按不同的方式投入一杯冷水中，使冷水升温。第一种方式：先从 沸水中取出甲，将其投入冷水，当达到热平衡后将甲从杯中取出，测得水温升高10C;然后将乙从沸水中取出投入这杯水中，再次达到热平衡，测得水温又升高了10C。第二种方式:从沸水中同时取出甲、乙投入冷水中，使之达到热平衡。则在第二种方式下， 这杯冷水温度的变化是（）A. 升高不足 20CB. 升高超过 20CC. 恰好升高了 20 CD. 条件不足，无法

8、判断内能、比热及热传递计算复习巩固提高练习【例1】 已知1g甲液体温度升高1C需要2.1J的热量，1g乙液体温度升高1C需 要4.2J的热量，1g丙液体温度升高1C需要2.8J的热量分别取甲、乙 两种液体各 60g，以相同的热源加热，其温度与加热时间的关系如图所 示.若取90g的丙液体，以相同的热源加热，则其温度与加热时间的关 系图像 ()A .落在I区 B.落在n区C.与甲重叠D .与乙重叠v分析根据已知条件可以分别确定三种液体的比热容：心甲=2.1J/ kg 0c),心乙=4.2J/ kg 0c),心丙=2.8J/ kg 0c)结合题意和图像可知， 用相同的热源加热相同的时间，即甲、丙吸收

9、相同的热量，它们升高的温度关系由Q甲=0丙，得-皿丙c丙90g 2.8 亠2所以加丙m甲c甲60g 2.1甲二 2i_t 丙类似可找出乙和丙升温的关系：二邑皿丙。丙90g 2.8“1所以加丙m乙 c乙60g 4.2氏乙=氏丙，即丙液体与乙液体升高的温度相同.v答案D【例2】(湖南长沙)有质量相同、比热容不同、温度不同的甲、乙、丙三种液体，甲的温度是44C,乙的温度是32C,丙的温度是24C.如将甲和乙混合后， 温度为36C; 如将乙和丙混合后，温度为30C .问甲、丙混合后，温度将变为多少？v分析本题中一共进行了三次热交换，可写出三次热交换的热平衡方程式，由于甲、乙丙质量相等，可找出甲、乙、丙

10、的热容关系，通过解方程组即可求得甲、 丙混合后的温度.当甲、乙混合达到热平衡时，有Q放=Q吸，即 c甲 mVt甲 = c乙 mVt乙 .得 c甲 m(44 36) =c乙 m(36 32).解得 2c甲 c乙 .当乙、丙混合达到热平衡时，有Q吸 = 0放，即c乙mVt - c丙mVt丙.得 c乙 m(32 一30) =c丙 m(30 -24)，解得 c 3c丙.设甲、丙混合后的最终温度为t ,有c甲 mVt甲=c丙 mVt丙 ,c甲m(44 -t)=聒m(t - 24).11 11将c甲c乙和c丙c乙代入式得一 c乙 m(44 - t) cm(t - 24).解得2323丙t=36 C .【例

11、3】 已知金属铜与铁的比热容 c铁.c铜，将质量和初温均相等的铁球和铜球放到冷水中，当它们放出相等的热量后再靠在一起，则热量会怎样传递？v分析根据Q= cmVt，即Q=cm(t0 -t),我们可以得到tto-Q , c越大，则t越cm大(降低的温度 小)，则t大的球将会传热给t小的球，即铁球将会传热给 cm铜球.注意：是因为放热， Vt用to-t ;传递的是热不是温度，直到它们的温度相同为止.【例4】有一堆潮湿的石子，它的比热容为31.8 10 J/(kg C)，干燥砂石的比热容为6#3.v分析0.92F0 J/(kg弋)，求：(1)砂石中水的含量(2)这堆砂石的密度 (2.4 p水)(1)设

12、这堆砂石的质量为 M，其中水的质量为 m,当吸热，温度变化时，有：cMVt-|_c砂(M m) (cK m) Vt333m 111.8 103M =0.92 103(M -m) 4.2 103m ,26.8%M 41(2 )质量为m的砂石的体积v石二m石二M mpp砂(石 二【例5】注意：砂石体积并不因有水而变大，所以密度只会变大不会变小.(武汉)现有20C的凉水和80C的热水可供任意选用，若某人需要50C的温水洗澡该怎样办？若在配水的过程中没有热损失，且希望得到50kg这样的温水，请你通过计算说明确切的配水方法.v分析 (1)当热水和凉水混合时，由于有温度差，因而会发生传热现象，热水的温度会

13、降低，凉水的温度会升高.取适当的凉水和热水混合，可得到50C 的温水.(2)取热水和凉水混合时，容器会吸热，同时也会向空气中散热，这些都称为热损失题目中假定没有热损失，即意味着在混合过程中热水放出的热量全部被凉水吸收，有 Q放=Q吸，设所需热水的质量为 m热，热水的 初温to热二80 C ;所需凉水的质量为 m凉，凉水七。凉=20 C，热水与凉水 的混合质量为 m= 50kg，混合温度t= 50 C .由Q吸 =Q放及质量关系可得环m热热- t二环m凉t-t凉，皿热-叫京=m 由式得也热=t 7凉=50 一20 =1 结合式得m热二m凉二25kg .m 凉 to 热t 80 50即热水和凉水各

14、取 25kg可得50kg、50C的温水.【例6】 现有70C的热水50kg, 10C的冷水50kg ,要配置成温度为36 C的温水，问最多能 配置多少千克？v分析把这两种温度的水混合在一起后，热平衡温度在10C 70C之间，如果都混在一起，质量是 100kg，但温度不一定在 36C，所以应先确定 36C水中两种温度水的质量比，然后判断出哪种温度的水用得多.设需要热水mi，需要冷水m2，则:cg(ti t)二cmz(t t2),mit - t2 36 - 10 13m26 t 70 36 仃由上式知道冷水用得多，所以:m2 =50kg , mi 二器皿？需 50kg=38.24kg最多配置36

15、C的水的质量为：m =口 亠 m2 =(50 亠 38.24)kg = 88.24kg【例7】 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 C,又向容器内倒入同样的一杯热水，冷水的温度又升高了 6C,如果再向容器内倒入同样一杯热水， 则冷水的温度可再升高多少度？V分析三次热平衡的过程，根据热平衡公式可以列出这三个热平衡公式，综合三式即可以解出：设容器内冷水的质量为 mi，初温度为toi，每杯热水的质量为 m2，初温度为to2,则.第一次把热水倒入冷水中有：cm,Vti =cm? |血- toi Vti10mi 二叫 |t)2 -：toi 10 第二次把热水倒入冷水中有：c(m.!

16、 m2)Vtcm2 |t0： t01 Vt1 Vt2 ：l6(mi m2) =m? |切-toi 10 6有式和式解得：mi Km?,(切-切)=40 C第三次再把热水倒入冷水中：c(mi 2m2)Vtcm, |如-心 i6 Vts)(mi 2m2)Vt3 =叫-toi -i6 -Vt3把式代入上式得：(3m2 2m2)Vt3 = m2(40 i6 7t3)再升高的温度为：Vt3=4 C【例8】 在一个密闭的容器中，若有3个分子在运动，则下列叙述正确的是()B 3个分子组成的物质具有内能D .以上说法均不正确A错物质内能是指大量分子的无规则运A 3个分子没有机械能C. 3个分子组成的物质没有内

17、能V解析因为分子在运动，所以有机械能，故动， 3 个分子不是大量分子，所以它们的运动不是内能，故C 正确本题应选C【例 9】 液体蒸发的快慢是由液体的温度、液体的表面积和液面空气流动的快慢来决定的， 如何用分子运动和内能的有关知识来解释 ?V解析液体蒸发，实质上是液体内部速度较大的分子摆脱其他液体分子的吸引飞离液面的一种现象如果液体温度越高，内能就越大，速度大的分子就越多，飞离 液面的分子就越多， 蒸发就越快如果液体的表面积越大，在液面的分子就越 多，飞离液面的分子就越多， 蒸发就越快 跑出液面的分子若在液面附近运动， 其中一部分又会回到液体中， 如果液面上方空气流动越快， 从液面跑出的分子

18、就越快地被吹走， 液面附近的蒸发出来的分子就越少， 返回液体的分子就越少， 离开液面分子比返回液体的分子就越多，蒸发就越快【例 10】对一个物体做功，这个物体的内能一定增加，对吗?V解析做功可以改变一个物体的内能，那么怎样确定一个物体的内能是否改变呢？让一个铁块从外界吸热，即从外界得到内能，会测出铁块的温度变化了所以一个物体的温度变化了，说明它的内能变化了.让一块0C的冰从外界吸热，即从外界得到内能，会看到冰熔化成0C的水，虽然温度没有变化，但这些0C 的水比原来0C的冰的内能要大.所以一个物体的物态变化了，说明它的内能 变化了. 由内能的定义知： 内能是指物体内部所有分子做规则运动的分子动能

19、 和分子势能的总和. 如果一个物体的质量减少了， 它内部分子的数目也减少了， 那么它内部分子动能和分子势能的总和， 即内能也随着减少了. 所以一个物体 的质量变化了， 说明它的内能也变化了. 综上所述， 可以通过一个物体的温度、 状态、质量来确定它的内能是否改变.对题中的问题来说，拿一段铁丝来回弯 几下，用手摸弯折处，感觉温度比原来高了，说明弯折处的内能增加.如果要是把这一段铁丝从某一处慢慢提到一定高度， 虽然外界对铁丝做了功， 但铁丝的温度、状态、质量都没有发生变化，说明它的内能也没有变化可见题中的 说法是错误的【例 11】夏天开啤酒瓶盖时，会听到 “嘭”的一声，瓶口有一股 “白气 ”，这是

20、为什么？V解析打开啤酒瓶的一瞬间， 瓶口上方气体膨胀对外做功，内能减少，温度降低，瓶口周围空气中的水蒸气因遇冷而液化成小水滴，这就是我们所看到的“白气 ”【例 12】用打气筒给自行车的车胎打气，过一会儿筒壁会热起来， 解释此现象时， 甲同学说：“这是由于活塞上下移动和筒壁摩擦， 由于摩擦生热使筒壁温度升高引起的 ”乙同 学说： “这是由于活塞压缩筒内空气做功，使空气的内能增加，温度升高，又由于 热传递筒壁也热起来 ”他们俩谁说得对呢 ?V解析筒壁热了，说明筒壁的温度升高，内能增加了.改变物体的内能有两种方式：做功和热传递把一个物体放在比它的温度高的环境中， 这个物体从外界吸热， 它的内能就增

21、加；把一个物体放在比它的温度低的环境中， 这个物体就向外界放热， 它的内 能就减少所以说热传递改变内能的本质是内能从一个物体转移到另一个物 体外界消耗某种形式的能对物体做功， 如果把某种形式的能转化为内能， 这 个物体的内能就增加； 物体对外界做功， 如果是把物体的内能转化为别的形式 的能， 这个物体的内能就减少 所以说做功改变内能的本质是内能和其他形式 能的相互转化 用打气筒打气时，活塞与筒壁摩擦可以生热； 活塞压缩空气做 功也可以生热 实际当中用手摸气筒时， 感觉气筒的最下端热，活塞一般压不 到这个位置活塞跟气筒上下的摩擦次数是一样的，而气筒上下不一样热，说明由于摩擦使气筒发热不是主要原因

22、 那么主要原因是活塞越往下压， 对气筒 内空气做功越多，消耗的机械能也越多， 转化的内能也越多， 气筒内空气温度 就越高，由于热传递，气筒下部的温度也越高所以乙同学的讲法是对的乙放在不传热的水平面上,【例13】如图所示，两个相同的球，甲用不传热的细线悬挂,使它们吸收相等的热量（且设它们都不向空间散热），那么，两球内能的增加量是（）A .甲球多些B .乙球多些77777777777777温度升高，它们的内能增加是相同的.但C .一样多D .无法比较v解析如果忽略其他因素，两球吸收热量后,吸热后两球将发生热膨胀，它们的体积增大，对于乙球来讲，它的重心要升 高，也就是说它的总势能要增大，即乙球的机械

23、能增大，而它机械能的增大 必须由其他的能量转化而来，那么它只能是消耗其内能，转化为机械能.由 此可见，乙球内能增加量要小于甲球.v答案A13热学训练题1、用煤气灶既方便又环保，一般的煤气灶正常工作时。15min可使质量为4Kg、温度为23 C的水沸腾，该城市水的沸点为93C，求：水吸收的热量；若煤气灶放出的热量 70%被水吸收，煤气灶实际放出的热量为多少2、小红家里原来用液化石油气烧水，每天用 60C的热水100kg。她参加“探究性学习” 活动后，在老师和同学的帮助下，制造了一台简易的太阳能热水器。（1）若用这台热水器每天可将100kg的水从20C加热到60C,这些水吸收的热量是多少？（2）若

24、液化石油气燃烧放出的热量有 70%被水吸收，她家改用太阳能热水器后平均每天可节约液化石油气多少 kg?（液化石油气的热值是 8.0x 107J/kg） （3）请你说出太阳能热水器的优点。（至少说出一条）3、随着国民经济的发展，汽车已走进家庭。一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L。若这些汽油完全燃烧放出的热量有 30%用来驱动汽车做有用功, 所用汽油的热值为 4.6X 107 J/kg，密度为0.7X 103kg/m3，求：这些汽油完全燃烧放出的 热量； （2）这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。4、某辆小轿车油箱内装有 32kg 汽油，司机小李驾车沿高速公路到某

25、地旅游，路程为300km .假设轿车是匀速行驶， 且受到的阻力为920N .已知汽油完全燃烧产生的内能有 30% 转化为机械能，汽油的热值为4.6X 107J/kg .求：（1）汽车到达目的地牵引力所做的功； （2） 通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油5、太阳能是一种清洁能源某太阳能热水器每天能使500kg的水温度升高30C，那么这些水吸收的热量是多少？，这些热量相当于完全燃烧多少的天然气放出的热量天然气的热值取 7 x 107J/m3，水的比热容 c=4.2 x 103J/ （kgC ）6、泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车 在车型测试中，在一段平

26、直的公路上匀速行驶5.6km，受到的平均阻力是 3.0 x 103N,消耗燃油1.5x 10 3m3 (假设燃油完全燃烧)。若燃油的密度 p = 0.8X 103kg/m3，热值 q= 4x 107J/kg，求：(1)专用车牵引力所做的功。(2)燃油放出的热量(3) 该专用车的热机效率是多少？(4) 汽车的轮胎上有凹凸不平的花纹，这样做的好处是什么？7、质量为0.5kg的铝壶里装着5kg温度为20C的水。将铝壶放在煤炉上加热，炉子的效 率为20%，问燃烧多少kg的无烟煤才能将水烧开？(外界气压为1个标准大气压,c铝=0.88 103J/(kg ：C),q煤=3.4 107J/kg,)8. 20

27、10年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的 绿色环保技术，来体现“城市，让生活更美好”的主题。如图21所示的太阳能热水器，它的水箱容量为120L ,热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为P=1400W。如果将整箱水的温度从20C加热到70C，需要阳光照射 5h,那么：(1 )一箱水需要吸收的热量 是多少？( 2 )热水器上集热器的面积至少要多大？水的比热容是：4.2 X03J/(kg C )9. 如图为泸州市某风景区山中的一段盘山公路照片。以汽油为燃料的观光汽车沿该盘山 公路(盘山公路近似处理为斜面)以

28、36Km/h的速度匀速行驶，经过15min从山脚到达山顶;汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为9.2x 103N。已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为 30%，汽油热值q=4.6 x 107J/Kg，求：(1) 汽车上山时牵引力发挥的功率为多大。(2) 汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油。150kW的铲车清理废墟。10 如图所示，在青海玉树抗震救灾中，解放军部队某战士用若铲车用5s匀速推进了 3m，然后将1.5t的建筑废料举高3m装车运走，整个过程是连续的。若柴油发电机的热效率为34.5%。( q柴 勺哪)求:(1) 在推土过程，铲车受到的阻力。(2) 在举高过程，铲车所做的功。3)整个过程消耗柴油多少千克？11、图为汽油机做功冲程的示意图。若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直 径为60mm （面积近似取 S= 3.0X 10-3m2）,活塞冲程长度为 L = 0.06m,某 种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p= 1.0 x 106Pa,活塞以n = 1380次/分钟作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次。（1）汽油机在此工作状态下的功率是多少？（2）如