中考物理《热学问题》专项训练附答案.docx
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中考物理《热学问题》专项训练附答案
一、初中物理热学问题求解方法
1．煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机．某县在冬季利用地热能为用户取暖．县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，出水流量为150m3/h．
（1）每小时流出的水是多少kg?
（2）求每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量．
（3）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气?
[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J]（kg•℃），天然气的热值为4×107J/m3]
【答案】
（1）1.5×l05kg；
（2）2.52×1010J；（3）700m3
【解析】
【详解】
（1）每小时流出水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×150m3=1.5×l05kg；
（2）水放出的热量
Q水放=cmΔt=4.2×103J/（kg•℃）×1.5×105kg×（90℃-50℃）=2.52×1010J；
（3）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则
Q有用=Q水放=2.52×1010J，
天然气需要放出的热量
Q放=
=2.8×1010J，
天然气的体积
V=
=700m3.
答：
（1）每小时流出的水是1.5×l05kg；
（2）每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J；
（3）利用地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气。
2．牛顿说自己是站在巨人的肩膀上，其实每一个育华学子都是如此。
我们学习的每一个物理概念，背后都由科学家们辛勤探究而来，比如功和热量、电热等。
在没有认识热的本质以前，热量、功、能量的关系并不清楚，所以它们用不同的单位来表示。
热量的单位用卡路里，简称卡。
焦耳认为热量和功应当有一定的当量关系，即热量的单位卡和功的单位焦耳间有一定的数量关系。
他从1840年开始，到1878年近40年的时间内，利用电热量热法进行了大量的实验，最终找出了热和功之间的当量关系。
如果用
表示电功，用
表示这一切所对应的热量，则功和热量之间的关系可写成
，
即为热功当量。
利用如图1所示的装置，我们可以一起来重现历史，经历焦耳的探究过程——测量热功当量：
（1）除了图中所示器材，为完成实验，还需要的器材是__________。
（2）往量热器内筒倒入质量为
的水，按图连接好电路。
闭合开关前滑动变阻滑片位于最__________端（选填“左或右”）
（3）记录温度计初始读数
，闭合开关，调节滑片得到合适的电流电压，并记录为
、
。
通电，并用搅拌器搅拌加速导热，一段时间后断电，记录通电时间
和末温
。
（4）计算出热功当量
__________（用题中所给字母表示，水比热容用
表示）热功当量的测量，彻底否定了“热质说，为能量守恒和转化奠定了基础。
0
1
2
3
4
5
水
20℃
25℃
30℃
36℃
40℃
45℃
煤油
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃
71℃
（5）这套装置还可以用来做“比较水和煤油比热容的大小”实验，应当选择图2的__________（选填“A或B”）装置中的电阻与图1装置中的电阻__________（选填“串联或并联”）。
（6）进行实验后，测得数据如表格所示。
本实验中水和煤油吸收热量的多少是用__________（选填“温度计示数的变化或加热时间”）来反映的。
（7）由表格数据求得煤油的比热容为____________________。
【答案】秒表右
A串联温度计示数的变化
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]图中所示器材有电压表，电流表，温度计，为完成实验，需要求出电功，根据W=UIt还需要的器材是秒表。
（2）[2]往量热器内筒倒入质量为
的水，按图连接好电路。
闭合开关前滑动变阻应位于阻值最大处，即滑片位于最右端。
（4）[3]根据
，
，
，则热功当量
（5）[4][5]这套装置还可以用来做“比较水和煤油比热容的大小”实验，为了控制变量相同，所以电阻丝阻值应该相同，即应当选择图2的A装置中的电阻与图1装置中的电阻串联。
（6）[6]根据转换法，实验中水和煤油吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的。
（7）[7]由表格数据可知，1min内，水的温度变化了
25℃-20℃=5℃
煤油的温度变化了
30℃-20℃=10℃
相同时间内，电阻丝产生的热量相同，则
代入数据可得
3．
（1）如图甲是探究“冰在熔化时温度变化规律”实验，图乙是根据实验数据画出的图象。
由图乙可知，冰在熔化过程持续吸热，温度_____（选填“升高”、“不变”或“降低”），冰是_____（选填“晶体”或“非晶体”）；第6分钟时冰处于_____（选填“固态”、“液态”或“固液共存态”）。
（2）小云用如图所示装置探究水的沸腾。
组装实验器材时，应按照_____的顺序（选填“自上而下”或“自下而上”）；实验室现有：
A．水银温度计（﹣20℃～120℃）；B．酒精温度计（﹣80℃～60℃）；C．体温计；D．寒暑表等不同种类的温度计，本实验应选用的温度计是_____（选填“A”、“B”、“C”或“D”）；实验中小云观察到水在沸腾前和沸腾时水中气泡的上升情况不同，如图甲、乙所示。
表示沸腾前气泡上升情况的是图_____（选填“甲”或“乙”）。
【答案】不变晶体固液共存自下而上A甲
【解析】
【详解】
（1）[1][2]从图乙可以看到冰在熔化过程，从第2min到第8min，温度保持不变，由此可以知道冰是晶体；
[3]第6min时，冰的温度还是不变，此时有一部分冰已经熔化成水，但没有全部熔化，应该处于固液共存态；
（2）[4]组装实验器材时，应按照自下而上的顺序组装，因为不能确定温度计的具体高度是多少；
[5]本实验应选用的温度计是水银温度计，因为水沸腾时，温度能达到100℃，酒精温度计最高温度只能是60℃，体温计、寒暑表这两个量程也不够大；
[6]水沸腾前，温度不均匀，烧杯上面的水温度较低，下面的水温度较高，下面的热气泡上升遇上低温的水时，一部分会液化成水，那么气泡会变小，故表示沸腾前气泡上升情况的是图甲。
4．某综合实践活动小组在制作一个医用冷藏盒时，不知道给药品降温用冰好，还是盐水结成的冰好？
他们动手测量了盐水的凝固点。
（1）小明和小红分别通过实验得到了盐水的凝固图像如图所示，则小明所测盐水的凝固点是_______℃；
（2）他们同时发现所测得盐水凝固点并不相同，于是对比了双方实验过程，发现烧杯中装水都是200mL，小明加了1汤匙的盐，而小红加了3汤匙的盐，由此作出猜想：
盐水的凝固点与盐水的浓度有关。
接着多次实验得出不同浓度盐水的凝固点，数据记录如下表：
盐水浓度（%）
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
36
凝固点（℃）
0
-2
-4
-6
-8
-11
-15
-18
-17
-1.8
-0.4
0
分析表格中数据可知，当盐水浓度增大时，其凝固点__________；
（3）小明由表格数据得到盐水浓度为21%时凝固点最低，其值为﹣18℃，你认为他的判断准确吗？
_____（选填“准确”或“不准确”），你判断的理由是__________；
（4）在测量浓度为21%的盐水凝固点时，某一时刻测得盐水温度如图所示，则此时该盐水处于______态；
（5）你认为给冷藏盒中药品降温最好选用_____（选填冰或适当浓度盐水结成的冰）。
【答案】-4先变小，后变大不准确当浓度是22%、23%时，其凝固点又是多少，这个不确定固态适当浓度盐水结成的冰
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]从图中可以看到，小明所测盐水的图像在第3min到第8min，温度保持不变，温度大小是-4℃，即小明所测盐水的凝固点是-4℃。
（2）[2]从表中数据可以看到，当盐水浓度增大时，其凝固点是先变小，后变大的。
（3）[3][4]这个判断不准确；因为当浓度是22%、23%时，其凝固点又是多少，这个不确定。
（4）[5]从图中可以看到，盐水温度是-28℃，而浓度为21%的盐水凝固点是-18℃，这个温度比凝固点还要低，说明盐水已经完全凝固了，是固态。
（5）[6]药品要在0℃以下存放，要求所选的物质熔点在0℃以下，冰的熔点是0℃，盐冰的熔点是低于0℃，所以冷藏盒中应选用盐水冰块。
5．实验小组探究影响蒸发快慢的因素，提出以下的几种猜想：
（1）蒸发的快慢与液体的温度有关；
（2）蒸发的快慢与液体的表面积有关；
（3）蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关；（4）蒸发的快慢与液体的质量有关。
a．实验过程采用的科学探究方法是_____。
b．验证猜想（3）应选择_____。
（填对应的字母即可）
c．取A和C比较，可以验证猜想_____。
（填对应的序号即可）
d．实验小组想利用E图中甲、乙研究蒸发的快慢与液体的质量是否有关，你认为是否可行并简述理由________
【答案】控制变量法；AD；
（1）；该验证过程是错误的，因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同；因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度，液体表面积相同时，质量不同时，先蒸发完的蒸发的才快。
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由给出的猜想可知，液体蒸发快慢可能与四个因素有关，所以，在实验过程中控制了三个量相同，只有要探究的量发生了变化，用到的是控制变量法；
[2]验证猜想（3）蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关；根据控制变量法的思想，应控制液体温度和表面积相同，改变液体上方空气流动速度，由此可知应选择AD两图；
[3]取A和C比较，液体表面积和液体上方空气流动速度相同，液体温度不同，可以验证猜想
（1）蒸发的快慢与液体的温度有关；
[4]该验证过程是错误的，因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同；因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度，液体表面积相同时，质量不同时，先蒸发完的蒸发的才快。
6．图甲是小强在标准大气压下用50g冰做“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验装置，图乙是他根据记录的数据绘制的温度随时间变化规律的图像。
[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（1）实验中，冰熔化的时间为___________min。
（2）由图乙可知，冰在熔化过程中吸收热量，温度不变，内能____（选填“增大”、“减小”或“不变”），冰在熔化过程吸收的热量为_________J。
（3）试管中的冰完全熔化后，若持续加热，当烧杯中的水沸腾时，试管中的液体_________选填“会”或“不会”）沸腾。
【答案】4增大3.15×103不会
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由图象可知，实验中冰从2min开始熔化，6min熔化完毕，故冰熔化的时间是4min。
（2）[2]由图象可知，冰在熔化过程中吸收热量，温度不变，因继续吸热，所以内能增大。
[3]50g冰熔化成水，因为质量是不变的，所以水的质量也是50g，在6∼10min内，水的温度升高了15℃，则在6∼10min内水吸收的热量为
由题知物质在相同的时间内吸收的热量是相同的，而冰的熔化过程用时也是4min，所以冰熔化过程中吸收的热量为
（3）[4]当烧杯中的水沸腾后，尽管不断吸热，但烧杯中的水温度不再升高，保持水的沸点温度不变；试管中的水从大烧杯中吸热，温度达到水的沸点后，就和烧杯中的水的温度一样，就不能从烧杯中继续吸热，这时虽然达到了沸点，但不能继续吸收热量，所以试管中的水不会沸腾。
7．如图甲是“探究海波熔化时温度的变化规律”的实验装置。
（1）如图乙所示温度计的示数为_________℃；
（2）如图丙所示是根据实验数据描绘出的海波温度随时间变化的图像。
海波熔化过程对应图像中的__________段（选填“AB”或“BC”），其熔点为_______℃；
（3）用质量为m1的海波做实验，绘制出海波的温度随时间变化的图像如图丁中的a所示。
若用相同的热源，用质量为m2（m2>m1）的海波做这个实验，得到的图像可能是图丁中的_______（选填“b”“c”或“d”）；
（4）利用上述实验中的器材来“探究水的沸腾”，还需要一个中间有孔的硬纸板，它的作用是_________。
若正确操作实验，根据实验数据绘出水的温度随时间变化的图像如图戊所示。
分析图像可获得的信息是_________________________（写出一条即可）。
【答案】46BC48c减少热量的散失水的沸点是98℃
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]从图乙可以看到，该温度计的分度值是1℃，它的读数是46℃。
（2）[2][3]海波是晶体，熔化过程温度不变，所以熔化过程对应图像中的BC段，其熔点是48℃。
（3）[4]海波的质量变大，但是熔点是不变的，从图丁可看到，得到的图像可能是图丁中的c。
（4）[5]这个硬纸板，它的作用是减少热量的散失。
[6]从图戊可看到，水在第4min开始温度保持不变，可知水的沸点是98℃；并且知道水沸腾时，温度是不变的。
8．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℃。
9．图是小明和小华在观察“水的沸腾”实验中的情景，对水加热了很长时间后水才沸腾，他们记录的数据如下
时间/min
…
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
水温/℃
…
90
91
92
93
94
95
96
97
98
98
98
98
（1）在组装器材时，是按照由________到______的顺序。
（2）请指出他们在实验中操作错误之处：
_____________。
（答一点即可）
（3）在纠正错误后他们继续实验，观察到水沸腾时的现象如上图中的______（甲/乙）图，水沸腾时吸收热量，温度___（升高/不变/降低）。
（4）本次实验中水沸腾时的温度为_________℃。
（5）根据记录在图中画出水的沸腾图像。
（_________）
（6）水沸腾时，杯口附近出现大量“白气”，“白气”是杯中的水蒸气_______（填物态变化名称）形成的，该过程要_____（吸热/放热）
（7）实验中发现，水从开始加热到沸腾的这段时间过长，造成这种现象的原因可能是：
_______。
（给出一种原因即可）
【答案】下上温度计接触容器底（或视线未与温度计中液面相平）乙不变98
液化放热水的初始温度太低或质量太大
【解析】
【详解】
（1）[1][2]在组装器材时应该由下到上的顺序组装；
（2）[3]由图可知有一处错误是温度计读数时视线没有与液面的最低处相平；
（3）[4][5]水沸腾时气泡越来越大，最后到达液面破裂，故水沸腾时的现象为图乙所示。
由记录的实验表格可知水在沸腾时吸收热量温度不变;
（4）[6]由记录的实验表格可知水额沸点为98℃;
（5）[7]根据表格数据描点连线得水沸腾时的图像如图所示：
；
（6）[8][9]杯口附近出现大量“白气”，“白气”是杯中的水蒸气遇冷液化而成的。
液化需要放热；
（7）[10]水从开始加热到沸腾的这段时间过长，造成这种现象的原因可能是水的初始温度太低或水的质量太大。
10．如图甲所示为大家常见的普通煤炉，通过燃烧煤将壶中的水进行加热。
为提高煤炉效率，某大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在炉壁的夹层中也加入水，在给壶中水加热的同时，也给炉壁夹层中的水加热。
现在1标准大气压下，壶中装有质量为4.5kg温度为20℃的水，己知q煤＝3×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），求：
（1）如果烧开壶中的水，需要吸收多少热量？
（2）已知甲图煤炉烧水效率为28%，若用甲图煤炉烧开壶中的水，需要完全燃烧煤的质量是多少？
（3）在乙图煤炉加热过程中，在消耗等量煤的情况下，除烧开壶中的水外，还可把炉壁夹层中10kg的水从20℃加热至40℃，则改进后乙图煤炉的烧水效率是多大？
【答案】
（1）1.512×106J；
（2）0.18kg；（3）43.56%。
【解析】
【分析】
（1）知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；
（2）知道普通煤炉的烧水效率，利用
可得煤完全燃烧放出的热量；已知煤的热值，利用
可得普通煤炉完全燃烧煤的质量；
（3）由题知，双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃，根据吸热公式求出炉壁间水吸收的热量；由题意可知，壶内水吸收热量不变，则可求出双加热煤炉中水吸收的总热量（有用能量）；由题意可知，双加热煤炉中煤完全燃烧放出的热量不变，再利用效率公式求出改进后乙图煤炉的烧水效率。
【详解】
（1）1标准大气压下水的沸点为100℃，把壶内20℃，4.5kg水烧开，水吸收的热量：
；
（2）普通煤炉的烧水效率为28%，由
可得煤完全燃烧放出的热量：
Q放＝
＝
＝5.4×106J，
由
可得需要完全燃烧煤的质量：
m煤＝
＝
＝0.18kg；
（3）改进后乙图双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃，则炉壁间水吸收的热量：
，
而壶内水的初温、末温以及质量均不变，则壶内水吸收热量不变，则双加热煤炉中水吸收的总热量：
，
由题意可知，双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等，则这些煤完全燃烧放出的热量不变，则双加热煤炉的烧水效率：
η′＝
＝
×100%≈43.56%。
答：
（1）如果烧开壶中的水，需要吸收1.512×106J热量；
（2）需要完全燃烧煤的质量是0.18kg；（3）改进后乙图煤炉的烧水效率是43.56%。
11．在两个相同的杯子内盛有质量相等的热水和冷水，将一半热水倒入冷水杯内，冷水杯内的温度升高21℃，若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内，冷水杯内的水温会升高（）
A．9℃B．8℃C．6℃D．5℃
【答案】C
【解析】
【详解】
设一杯水的质量为m，热水的初温为t热，冷水的初温t冷，将一半的热水倒入容器中后共同的温度为t，因不计热损失，所以，由Q=cm△t可得：
Q放=Q吸，即：
c
m△t热=cm△t冷，
解得：
△t热=2△t冷=2×21℃=42℃，
据此可设t冷=0℃，则t=21℃，
t热=21℃+42℃=63℃，
若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内时，相当于同时向冷水中倒
杯热水，则：
c
m（t热-t′）=cm（t′-t冷）
即
（63℃-t′）=t′-0
解得：
t′=27℃，
所以，冷水温度将再升高：
△t=t′-t=27℃-21℃=6℃。
故C符合题意。
12．随着人们生活水平的提高，轿车已逐步进入普通家庭．若某轿车以20kW的功率在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶1000s，消耗汽油2L．[已知ρ油＝0.7×103kg/m3、q油＝4.6×107J/kg，c水=
]．求：
（1）轿车做的功；
（2）汽油机的效率；（保留一位小数）
（3）如果汽油完全燃烧产生的热量中有4.2%被水箱中的质量为7kg初温为20℃的水吸收，能使水的温度大约升高多少℃（1个标准大气压）？
【答案】
（1）
；
（2）
；（3）
【解析】
【详解】
（1）由题意可知，轿车做的功为
（2）消耗汽油的质量为
消耗汽油2L放出的热量为
汽油机的效率为
（3）设能使水的温度大约升高
，由题意可知
可求得
由于这是在1个标准大气压下，水的最高温度为100℃，所以能使水的温度大约升高
答：
（1）轿车做的功为
；
（2）汽油机的效率为
；（3）如果汽油完全燃烧产生的热量中有4.2%被水箱中的质量为7kg初温为20℃的水吸收，能使水的温度大约升高
．
13．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：
（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
，则一个气缸每秒做功次数为：
则该柴油机每秒做功次数为：
该柴油机的功率：
所以，做功冲程中的平均压强为：
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。
14．国家“学生饮用奶计划”交流会在福建省福州市召开，如所示是一种学生饮用奶，它的净含量为200mL，若它的密度为1.25×103kg/m3，比热容为4.0×103J/（kg·℃），冬天饮用时把它从10℃加热到40℃需要吸收____
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