物理-热学问题的专项-易错-难题练习题

一、初中物理热学问题求解方法1．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。2．为了比较水和沙子吸热本领的大小，小明在两个相同的烧杯中分别装入水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热。(1)在实验前要控制水和沙子的____和____相同；(2)比较水和沙子吸热升温快慢的方法有两种：方法一：加热时间相同比较它们各自升高的温度；方法二：______________；(3)用两个相同的酒精灯对其加热的目的是____；(4)如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，____（填“沙子”或“水”）升高的温度更高；(5)实验中有些同学发现：刚开始加热时，情况与(4)结论不符，可能的原因是____；(6)小丽家住市中心，奶奶嫌城市夏天太热不住她家，这激发了她探究城乡温差原因的兴趣。她利用双休日时间和同学们一起在中午同一时刻测量了各个测试点的气温，并以此绘制出如图所示的“区域—温度”坐标图。(a)从图中你发现____的温度比较高，这种现象我们称为“城市热岛效应”；(b)请结合图中数据以及你的经验，找出一个造成热岛效应的原因：____；(c)如何减少城市环境的热污染，请你提出一条合理化建议：____。【答案】质量初温升高相同的温度比较它们的加热时间使水和沙子在相同的时间内吸收的热量相同沙子沙子受热不均匀市中心水泥、混凝土的比热容小多植树、建人工湖【解析】【分析】(1)根据，物体吸收热量的多少与物体的质量和升高的温度有关，所以实验过程中需控制沙子和水的质量和初温度相等；(2)比较物体吸热本领的方法：吸收相同的热量，比较升高的温度；升高相同的温度，比较吸收的热量；(3)实验中需控制水和沙子的受热情况相同，所以要选择两个相同的酒精灯；(4)质量相同，加热相同的时间，根据，沙子比热容小，升温就高；(5)水可以进行对流，水的导热性较好；(6)对于产生“城市热岛效应”原因可以从城市和农村的不同来分析，包括建筑物和道路；减少热污染要植树造林，多建绿地。【详解】(1)[1][2]实验前要控制水和沙子的质量和初温相同；(2)[3]比较水和沙子升温的速度，可使水和沙子升高相同的温度，比较加热时间；也可给水和沙子加热相同的时间，比较升高的温度；(3)[4]相同的酒精灯在相同的时间内放出的热量是相同的，为保证水和沙子在相等的时间内吸收的热量相同，需使用两个相同的酒精灯；(4)[5]相同质量的水和沙子加热相同时间，说明吸收的热量相等，根据，沙子比热容小，升温就高些；(5)[6]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；(6)[7](a)由统计数据可以看出，城市的温度较高；[8](b)“城市热岛效应”主要是城市建筑多为砖瓦建筑，道路多为水泥路面，水泥道路和建筑物，它们的比热小，升温高；另外，城市汽车排放尾气多，尾气的热量也对空气升温起了作用；[9](c)要解决“城市热岛效应”就要在城市中心多植树、建人工湖。3．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。4．如图所示是“比较水和沙子吸热升温的属性”的实验装置．（1）除了图示的器材外，本实验要用到的测量工具还有_____；加热过程中，用搅棒搅动的目的是_____：水和沙子吸热的多少可以通过_____来反映的（选填“温度计示数的升高值”或“加热时间”）（2）在本实验中，可用来比较水和沙子吸热升温本领的方法是：若加热时间相同，比较_____；若温度计示数的升高值相同，比较_____．（3）关于该实验的变量控制，下列要求中不正确的是_____（填字母）．A．采用相同的加热方法（如酒精灯火焰的大小，与易拉罐底的距离等）B．易拉罐中分别装入相同体积的水和沙C．使用相同的易拉罐．【答案】天平使物体受热均匀加热时间温度升高的读数加热时间B【解析】【分析】【详解】（1）根据吸热公式Q=cm△t可知，实验还需要称质量的天平，用搅棒搅动的目的是为了让沙子和水受热均匀；放热设备相同，只能通过加热时间来控制水和沙子吸热，所以还需钟表．（2）在本实验中，可用来比较水和沙子吸热升温本领的方法是：若加热时间相同，比较温度计的示数升高值的多少；若温度计示数的升高值相同，比较加热时间；沿海地区昼夜气温变化比内陆地区气温变化小的原因是：水的比热容比泥土和沙子的比热容大．（3）该实验的变量控制，需要控制相同的加热方法（如酒精灯火焰的大小，与易拉罐底的距离等）、使用相同的易拉罐、水和沙子的质量；如果体积相等，他们的质量一定不同，所以不正确的是B．5．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。（1）前10s发动机做多少功？（2）汽车受到的阻力多大？（3）汽车匀速行驶的速度多大？【答案】(1)6×105J；(2)2000N；(3)30m/s。【解析】【详解】(1)前10s发动机做的功W=Pt=6×104W×10s=6×105J；(2)5.8kg的汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=5.8kg×4.6×107J/kg=2.668×108J，牵引力做的功W1=Qη=2.668×108J×40%=1.0672×108J，牵引力F==2000N，汽车在该平直的公路上匀速行驶时，汽车受到的阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等，阻力f=F=2000N；(3)汽车的功率P==Fv，汽车匀速行驶的速度v==30m/s。答：(1)前10s发动机做功6×105J；(2)汽车受到的阻力是2000N；(3)汽车匀速行驶的速度30m/s。6．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Sm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是Lm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为PkPa，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VL(汽油密度为ρkg/m3，汽油热值为qJ/kg)求：(1)汽油机的功率；(2)汽油机的效率．【答案】(1)500pSLNW；(2)．【解析】【详解】(1)燃气对活塞的平均压力F=p×103Pa×Sm2=pS×103N，一个做功冲程中燃气对活塞做的功W=FL=pSL×103J，飞轮每转两圈对外做功一次，所以1s内飞轮转N周，对外做功次，所以1s内，燃气对活塞做的总功W总=W×=pSL×103×J=500pSLNJ，汽油机的功率P==500pSLNW；(2)消耗VL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=1.8×106pSLNJ，汽油机的效率η=．答：(1)汽油机的功率是500pSLNW；(2)汽油机的效率是．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)该温度计的分度值是：(2)当它指示温度是15℃时，实际温度是：(3)当它实际气温是45℃时，指示温度时，则有：解得答：(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．有一只不准的温度计，它的刻度是均匀的，但放在冰水混合物中，显示为2℃，放在1标准大气压下的沸水中，显示为98℃，把它放在某液体中显示为30℃，则实际的温度是多少？（计算结果保留一位小数）【答案】【解析】【详解】由题意可知温度计每一刻度表示的温度是当温度计显示的温度是30℃时，实际的温度是答：把它放在某液体中显示为30℃，则实际的温度约是。9．小明探究水沸腾时的特点，实验装置如图所示。（1）加热一定时间后，温度计的示数如图所示，此时水的温度为________℃；（2）当观察到如图中的_______图时，说明水已沸腾；b图中气泡上升的过程逐渐变小，发生的物态变化是_______；（3）水在沸腾过程中虽然温度不再升高，但酒精灯要持续加热，这说明液体在沸腾过程中要______；（4）如图所示中能正确表示实验过程中水温度变化的图象是______________。A．B．C．D．【答案】89；a；液化；吸热；A。【解析】【分析】本题考查探究水沸腾实验的仪器、实验现象及图象处理。【详解】(1)[1]由图可知，温度计的读数是89℃；(2)[2]水沸腾时，水泡上升变大，到水面破裂开，由此可知a图时，水已沸腾；[3]b图中，气泡在上升过程中，变小，最后消失了，是气泡中的气体在上升过程中遇到的水温度比较低，气体遇冷液化变成了液体，故是液化过程；(3)[4]水在沸腾时，虽然温度保持不变，但要继续吸热；(4)[5]水在沸腾前，吸热温度升高，沸腾时，吸热温度保持不变，直到水全部汽化，满足这些描述的是A。10．当水烧开时，我们会看到水蒸气将壶盖项起，从能量转化的角度看，这与四冲程汽油机的_________冲程的能量转化相同，若某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为，则此汽油机每秒钟对外做功____________次。【答案】做功10【解析】【详解】[1]水蒸气将壶盖项起，从能量转化的角度看，这是水蒸气内能转化为壶盖的机械能，四冲程汽油机的做功冲程也是把内能转化为机械能。[2]由题意可知，飞轮的转速为即每秒钟飞轮转数是20r，飞轮转两转，汽油机经历一个工作循环，对外做功1次，那么此汽油机每秒钟对外做功次数是10次。11．实验室有一只读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20℃，在测一标准大气压下沸水的温度时，其读数为80℃，下面分别是温度计示数为41℃时对应的实际温度和实际温度为60℃时温度计的示数，其中正确的是（）A．41℃，60℃ B．21℃，40℃C．35℃，56℃ D．35℃，36℃【答案】C【解析】【分析】我们知道在一标准大气压下冰水混合物的温度是0℃，沸水的温度是100℃．所以这支温度计上的示数20℃所对应的实际温度是0℃，示数80℃对应的实际温度是100℃；由于20℃到80℃之间有60个格，那么用实际的100℃除以60格就是这支温度计一个小格表示的温度值了，即℃；那么当示数为41℃时，从20℃到41℃之间有21个格，用21×℃算出的就是实际的温度；实际温度为60℃时对应的温度根据上述原理同样可求。【详解】当温度为41℃时，实际温度：，当实际温度为60℃时，对应的温度：；故选C。12．如图所示，某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Scm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是Lmm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为pPa，飞轮转速为Nr/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VL，汽油的热值为qJ/m3，则汽油机的效率为_____________%。【答案】【解析】【分析】知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式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，可利用公式计算出汽油机的功率；根据求出汽油机的总功，根据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一个做功冲程中燃气对活塞做的功飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动N周，要对外做功次，燃气对活塞做的总功汽油机的功率[2]汽油机1h做的功汽油机的效率13．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。14．如图所示的装置是我国古代劳动人民发明的提物工具——“差动滑轮”，俗称“神仙葫芦”。它的上半部分是由固定在一起的半径分别为r和R的两个齿轮组成，能绕中心轴O转动，下半部分是一个动滑轮。封闭的链条绕过滑轮，动滑轮下面悬挂着质量为M的重物，已知r:R=1:4。悬挂动滑轮的链条处于竖直状态，滑轮与链条的重力及轴O处的摩擦均忽略不计。现用大小为F的拉力以速率v匀速拉动链条。则错误的判断是（）A．悬挂动滑轮的链条每根弹力大小都为B．拉力F的大小为C．重物上升的速率为D．拉力F的功率为【答案】D【解析】【详解】A．由于有两条链条悬挂动滑轮，滑轮与链条的重力及轴O处的摩擦均忽略不计，重物的重力为，那么链条每根弹力大小都为，A正确，不合题意；B．可知拉力F做的功转化为重物的重力势能，物体上升，那么力F的作用端移动的距离为，可以知道拉力做的功为，重物增加的重力势能为，即拉力，B正确，不合题意；C．以速率v匀速拉动链条，那么重物上升的速度为，C正确，不合题意；D．拉力F的功率D错误，符合题意。15．用两个相同的电热水器给质量同为1.5kg的甲物体和水加热，他们的温度随加热时间的变化关系如图所示，据此判断甲物体10min吸收的热量为（）A．0.63×105J B．0.9×105JC．1.89×105J D．3.78×105J【答案】C【解析】【分析】【详解】由图象可知：用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热，水温度升高60℃需要20min，甲物质加热10min吸收的热量与水加热10min吸收的热量的热量相同，且水10min所吸收热量为20min吸收热量的一半，即故选C。16．用体温计分别测甲、乙、丙三人的体温，先测得甲的体温正常。用酒精消毒后，忘了拿着体温计用力向下甩，就直接依次去测乙和丙的体温，已知乙的体温是37.6℃，丙的体温为38.4℃，那么用此方法测得乙和丙的体温分别为()A．37℃、38.4℃ B．37℃、37.6℃C．37.6℃、38.4℃ D．38.4℃、38.4℃【答案】C【解析】【详解】因为甲的体温正常，所以用体温计测完甲后，体温计的示数应该是37℃左右，不会是37.6℃，用酒精消毒后，忘了拿着体温计用力向下甩，那么液泡会收缩，液柱不会下降，还是37℃左右，依次去测乙和丙的体温时，乙的体温是37.6℃，这说明液柱上升了，乙的真实体温是37.6℃，丙的体温为38.4℃，这也说明液柱也上升了，丙的真实体温是38.4℃，所以用此方法测得乙和丙的体温分别为37.6℃、38.4℃，故选C。17．下列关于内能说法正确的是（）A．0℃的物体内能为零 B．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递C．温度高的物体比温度低的物体内能大 D．物体内能增大，温度可能不变【答案】D【解析】【详解】A．一切物体，不论温度高低，都具有内能，所以0℃的物体内能不为零，A错误；B．热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，内能大的物体温度可能较低，那么热量就可能是从内能小的物体向内能大的物体传递，B错误；C．温度高的物体内能不一定大，内能还和质量、状态有关，C错误；D．物体内能增大，温度可能不变，比如说0℃的冰熔化为0℃的水后，质量不变，温度不变，但是吸收了热量，内能变大，D正确。18．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）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：；乙放出的热量：；而水和乙液体的质量相同，即；在相同时间内水和另一