2025年中考物理一轮复习：内能 拓展练习题

第五讲内能拓展练习题

1.已知太阳正射到地球表面每平方米上的功率为L0千瓦，现有一太阳能热水器，其收集阳光的面积为3.0X8.0

m2,转换太阳辐射能为水的热能的效率为80%，假设此热水器的进水温度与室温皆为25摄氏度，该热水器的热量

损失率正比于热水器内水温与室温之温差，当热水器出水口关闭时，经过长时间辐射后，热水器内的水温可以达

到85摄氏度，问当热水器以每分钟6升的流量出水，经过一段时间后，其稳定的出水温度为多少摄氏度？

2.某密闭房间内有一台空调，当房间内温度为t2,房间外温度为匕，正常工作时空调每秒消耗的电功W=2

千焦，此时空调每秒从房间吸收的热量为Q2,向室外释放的热量为Qi,W与Qz、Qi之间满足如下关系式：

w+Q=Q1,设:T=t+273,则有:*=,若室外向房间每秒漏进（或漏出）的热量与房间内外的温差成正比。当室外温度

2Qi1-L

为30℃,温度控制器开关使其间断运转30%的时间（例如开了3分钟就停7分钟，如此交替开停），发现这时室内

保持20摄氏度不变。试问：

⑴在夏天仍要求维持室内温度为20摄氏度，则该空调器可允许正常连续运转的最高室外温度是多少摄氏度？

⑵若在冬天，空调从外界吸热，向室内放热，仍要求维持室内温度为20摄氏度，则它能正常运转的最低室外

温度是多少摄氏度？

3.将一功率为P=500瓦的加热器置于装有水的碗中，经过2.0分钟后，碗中水温从=85。。上升到T2=9

0℃,之后将加热器关掉1.0分钟，发现水温下降1.0ro试估算碗中所装水的质量。

4.“米线”是一种特色小吃。端上餐桌的有：一碗热汤，上面浮着一层油；一碟切成薄片的鲜肉；一碗已煮熟的

米线。食客先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。

现有以下资料：汤的初温97℃,比热容4.2xlO3j/(kg.0；肉片的质量为0.2k&初温22c比热容3.5xl03J/(k

g-℃)o基于健康缘故，肉片必须至少在大于80℃的汤中保持2min.在这2min时间里，由于向外界散热整体温度将

下降约2。。。问：

(1)碗中油层的作用是什么？

(2)为实现上述的温度要求，碗中汤的质量至少为多少？

5.将一勺热水倒入盛有一些冷水的保温容器内，使得冷水温度升高5℃。然后又向保温容器内倒入同样一勺热

水，水的温度又上升了3°C。如果再连续倒入10勺同样的热水，则保温容器内的水温度还得升高多少摄氏度（保温

容器吸收热量忽略不计）？

6才觉拌水的时候可以对水做功，使水的内能增加，但几乎不可能让一个人通过搅拌的方法使一杯水沸腾，请说

明理由。

7.某同学做了一个气体膨胀的小实验，他将瓶盖的平滑顶部沾水，翻转后放在可乐瓶的瓶口。双手搓热，轻轻

地将可乐瓶握实，几秒钟后，将会看到瓶盖在瓶口一直跳动。他在做实验的时候有以下几点思考：

（1）瓶盖有沾水和没沾水是否会影响演示效果？

⑵夏天做这个实验，效果会比冬天好或差？

（3）小瓶子（750毫升）和大瓶子（2000毫升）的效果有差别吗？

请你根据所学的物理知识对以上三个问题进行分析。

8.在工业以及科研中为解决机器的过热问题，除通过空气自然散热之外，还采用水冷却技术，其原理是将冷水

注入与机器接触的水冷管，冷水吸热捂温后被排出，使机器工作温度保持稳定。现有一台输入功率P、效率为n的

发动机，为使其在室温为t的环境下正常工作时不能过热，每秒在水冷管入口处通入体积为V、温度为t的冷水，

出口处的水温为T。，假设该发动机的总散热面积为S,其中与水冷管接触的面积为Si,其余部分与空气接触，

且空气接触部分只能带走按面积分配的25%的热量，余下热量全部由水冷管带走。求该发动机正常工作时，Si与

S的比值。（已知水的比热容为c,密度为p）

9.如图所示的装置可以测量每千克100℃的水在大气压下汽化成100℃的水蒸气所需吸收的热量Q。该装置的

测量原理是：用加热器使水沸腾，汽化的水蒸气通过凝聚器液化后被收集在量杯中；测量加热器的发热功率及一

段时间在杯中收集到的水的质量，根据能量守恒关系即可求出Q的值.这个汽化装置工作时的散热功率恒定不变，

但散热功率的值未知.测得加热器的功率为285.0瓦时，在300秒时间内被冷凝和收集的液体质量为28.0g;加热器的

功率为100.0W时，在3OOs内被冷凝和收集的液体质量为4.0g。根据以上数据，求每千克100℃的水在大气压下汽

化成100℃的水蒸气所需吸收的热量Q。

10.绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦。两汽缸内装有处

于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V。、温度均为To。缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气

体压强为原来的L2倍。设环境温度始终保持不变，求汽缸A中气体的体积VA和温度TA。

1.解：太阳能热水器的输入功率：

P=3.0x8.0xl000Wx80%=1.92xl04w,根据题意设，热水器损失功率为P=-t0),当热水器不出水，也不进水

1则

时，热水器水的温度稳定在85°C,

这时太阳能热水器的输入功率与损失功率相等，则1.92x104W=/c(85℃-25。。),解得：k=320W/℃,

当热水器出水时，设稳定的出水温度为=蔡，

.•.每分钟出水质量：

33-33

Am=pV=lx10kg/mx6x10m=6kg，由能量守恒定律得：AmcAt'—t0)+k(t'—t0)t=Pt,即:6kgx

4.2x103J/(kg■℃)x(f-25℃)—320W/℃X(，-25℃)x60s=1.92X104Wx60s,解得：t'=51℃

答：稳定的出水温度为51℃0

2.解:(⑴•••W+Q2=QI,=。+273,T2=t2+273,噜=焦=

整理可得：Q2=半詈叫

—

设室外向房间的漏热为Q宙=。(匕2-tl),

空调使房间内温度维持不变，则有Q彳=Q2,

即。心―幻=等詈加，

按照题意有：0(30-20)=30%x鬻詈x2000,

D(J—ZU

解得:D=1758,

设室外温度为k1,空调连续工作可保持室温t2=20。。不变，

则有：DX(t/-t2)=答号，

代入数据有：1758x(J-20)=等7，

解得:解«38.26℃;

(2)设冬天时，房间温度为外,=20。。,，室外温度为t21,由房间向室外泄漏热量为Q漏，，空调从室外吸热而向

房间放热，

则有Q葭=-t2'),W+Q2'=QJ

Qi'_273+tJ

a7-tU'

式中Qi'、Q2'分别为空调向房间释放的热量和从室外吸收的热量，

当房间保持室温最'=20。。不变时，

有%=QJ即％=*'i')=普明

即1758X(20-t20=灯与X2000,

20—七2

解得：t2'a1.74。。。

答：⑴在夏天仍要求维持室内温度为20℃,则该空调器可允许正常连续运转的最高室外温度是38.26摄氏度；

⑵若在冬天，空调从外界吸热，室内放热，仍要求维持室内为20℃,则它能正常运转的最低室外温度是1.74摄

氏度。

3.解：•加热器在2分钟内所供应的总热量，等于水温升高所吸收的热量，加上散失到周围环境的热量，

•••Pt=cm(J2-TJ+Q信

•••加热器关掉1分钟，从热水散失的热量为Q=cmAt,若水温变化不大，则散失到周围环境的热量与时间成正

比。

...在2分钟内的加热过程中碗中水散失的热量为Q散=2Q=2cmAt,

从上两式可得：

Pt

Pt=cm(T2—Ti)+2cm△t,•••m=------------

c(T2-Ti-2t)

=~2kg.

答：碗中所装水的质量为2kg。

4.解：(1)碗中油由于其密度比水小且不易蒸发，漂浮在水的表面上，使水的蒸发面积减小，则减小了水蒸发而带

走的热量，使汤的温度不易降低。

⑵：肉片必须至少在大于80。。的汤中保持2min,在这2min时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2℃,

/•肉和汤混合后的温度至少为：t=80。。+2℃=82℃,

把肉放进汤里，肉的温度升高，吸收热量，汤的温度降低，放出热量，L、芾=97°C,c*=4.2x1。3"的■°

。1/历前

C),m.=0.2kg,t.=22℃,c.=3.5X103J/(kg・°C),根据热平衡方程Q吸=(2放得：c.m.ft-tJ=

c"t。汤一母

即：3.5X1。3"(kg'℃)X0.2kgX(82℃-22℃)=4.2x103J/(kg■℃)xm,x(97℃-82℃)

汤z

解得:m汤Y).67kg。

答：(1)碗中油层的作用是使水的蒸发面积减小，则减小了由于水蒸发而带走的热量，使汤的温度不易降低。

(2)为实现上述的温度要求，碗中汤的质量至少为0.67kg。

5.解：设热水和冷水的温度差为t,

•••质量为m0的一勺热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中，使得冷水温度升高了5℃,

Q吸=Q放

从而可知，(cm0(t-5℃)-cmx5℃,(①

又向保温容器中倒入一勺同质量为m0、同温度的热水，水温又上升了3℃,

。汲=Q放

从而可知，(cm0(t-5℃-3℃)=c(m+m0)x3。。,②则①-②得：

3℃cm0=5℃cm—3℃cm—3℃cm0,

整理得：(6℃cm0=2℃cm,

解得:m=3mo；

代入①式可得,t=20℃;

假设我们将全部热水一次性注入，则由热平衡方程可知：

12m0c(t-At)=mcAt;m=3m0;

联立两式解得：△t=16℃;

则注入后10勺水后，水温还会上升：16℃--5℃-3℃=8℃;

答：水温还会上升8℃0

6.搅拌水的时候可以对水做功，使水的内能增加，但是在此过程中，水存在热损失、同时人搅拌水的功率不够

大，水散失的热量随温度升高而增加，所以无法使水达到沸点，因此不可能让一个人通过搅拌的方法使一杯水

沸腾。

7.(1)瓶盖有沾水的目的是为了让瓶盖与瓶口更加密合，如果没有沾水，瓶盖与瓶口的密闭性差，将无法看到瓶盖

在瓶口一直跳动；

(2)该实验是利用手的热量来加热瓶中空气的，手与瓶中空气的温差越大，瓶中空气温度变化越明显，实验越容

易成功，冬天