物理培优 易错 难题热学问题求解方法辅导专题训练及详细答案.docx
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物理培优易错难题热学问题求解方法辅导专题训练及详细答案
一、初中物理热学问题求解方法
1．下列说法中正确的是
A．蒸发和沸腾都需要吸收热量，且都发生在液体表面
B．液体凝固时，不断放出热量，但温度可能保持不变
C．把一块-10℃的冰放到0℃的房间里，冰会慢慢地熔化
D．利用干冰汽化吸热，可以使长途运输中的食品降温保鲜
【答案】B
【解析】
【详解】
A．沸腾是在一定条件下，发生在液体表面和内部同时进行的一种剧烈的汽化现象，需要吸收热量；蒸发是发生在液体表面的一种缓慢的汽化现象，同样需要吸收热量，故A项错误；
B．液体处于凝固成晶体过程中时，持续放出热量，温度不变，故B项正确；
C．熔化需要达到熔点和持续吸收热量，冰的熔点是0°C，当-10°C的冰在0°C的房间里温度升温与房间温度一致时，冰吸收不到热量，不能熔化，故C项错误；
D．干冰（固态CO2）在常温下会直接变成气态的CO2，发生升华现象，故D项错误；
2．受新型冠状病毒的影响，一“罩”难求。
一般医用口罩至少要有三层，外层需要阻挡外界空气中的灰层、细菌、唾沫等飞溅物，中间层经过静电处理，可以阻挡细菌等微小颗粒（潮湿环境中会失去静电），内层要吸收佩戴者呼出的水汽、飞沫等。
某口罩的构造如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．口罩潮湿后防护能力降低B．佩戴口罩时应该使白色吸水无纺布朝外
C．口罩的中间层静电熔喷布能吸引小磁针D．佩戴口罩后内层潮湿是呼出的水蒸气升华形成
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A．潮湿环境中会失去静电，口罩潮湿后，会失去静电，中间层不可以阻挡细菌等微小颗粒,口罩防护能力降低，A正确；
B．由题意可知，内层要吸收佩戴者呼出的水汽、飞沫等，那么白色吸水无纺布应该是内层，有吸水能力，佩戴口罩时应该使白色吸水无纺布朝内，B错误；
C．带电体能吸引轻小物体，所以中间层静电熔喷布能吸引细菌等微小颗粒，但它不是磁体，不能吸引小磁针，C错误；
D．佩戴口罩后内层潮湿是呼出的水蒸气液化形成的，D错误。
故选A。
3．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种液体放出的热量相等，则有：
；
解得，
；故B项不符合题意；
C．由于甲液体的比热容大，所以甲的放热能力比乙强，故C项符合题意；
D．由于水的比热容比较大，所以水比较适合用作发动机的冷却液；即甲比乙更适合作汽车发动机的冷却液；故D项不符合题意。
4．旅游时，小华用“小米8”手机与同学联络，通话时声音信息在空中的传播速度是_______m/s；同学帮小华拍了一张照片，小华在水中的“倒影”清晰可见，拍照时水中的“倒影”是由于光的_________形成的，照片中小华的倒影部分____________（选填“是”或“不是”）实际光线进入手机镜头形成的；“小米8”手机的散热材料是石墨烯晶体，石墨烯________（选填“有”或“没有”）固定的熔点；石墨烯的比热容为
，则200g的石墨烯温度升高
，吸收的热量是__________J。
【答案】
反射是有
【解析】
【分析】
【详解】
[1]通话时声音信息是通过电磁波传播的，不是声波，所以它的传播速度是
。
[2][3]拍照时水中的“倒影”是由于光的反射形成的；照片中小华的倒影部分是由水面反射的光线进入手机镜头形成的，这是实际光线。
[4]石墨烯晶体是晶体，有固定的熔点。
[5]根据热量的计算公式可知，200g的石墨烯温度升高
，吸收的热量是
5．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。
6．某小型汽油发电机外形如图所示，其实质是利用一个汽油机带动一个发电机来发电．该发种电机铭牌部分数据如下表所示，根据表中的数据求：
发动机（汽油机）
发电机
型号
XGQF5.0
型号
XGQF5.0
额定功率8.3kW
额定输出功率5kW
噪声
73db
额定输出电压220V
连续运行时间8h
额定频率
50Hz
强制水冷四冲程
自动电压保护
（1）在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是多少度？
（2）已知汽油的热值是q＝4.6×l07J/kg，密度是0.71×103kg/m3，设该汽油机的效率为35%，则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大？
（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少？
【答案】
（1）40
（2）20.9L（3）21.1%
【解析】
【分析】
（1）已知发电机的额定功率和连续工作时间，根据公式
的变式，可求发电机能够提供的电能；
（2）已知汽油的热值和效率，根据公式
可求消耗的汽油体积；
（3）先计算出1小时产生的电能，已知产生的电能和机械能，二者之比就是汽油发电机将内能转化为电能的效率。
【详解】
（1）发电机能够提供的电能
故能够提供的电能是40度。
（2）根据
，
，
得，汽油机的效率
则油箱的最小容积：
故油箱的最小容积为20.9L。
（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率
则汽油发电机将内能转化为电能的效率为21.1%。
答：
（1）在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是40度；
（2）该汽油发电机油箱的容积至少需要20.9L；
（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率是21.1%。
7．我国研制的大客机C919于2017年5月5日首飞成功，发动机巡航推力为3.6×104N，巡航速度为920km/h。
（1）飞机水平匀速巡航时，受到的阻力是多少？
（2）若飞机以巡航速度飞行0.5h的过程中，耗油1800kg，求此过程中发动机的机械效率。
（燃油热值q取4.6×107J/kg）
【答案】
（1）3.6×104N；
（2）20%
【解析】
【分析】
（1）物体处于静止或匀速直线运动状态，受到的力是平衡力，根据平衡力判断出受到的阻力。
（2）根据
算出燃料完全燃烧放出的热量，根据
算出移动的距离，根据
算出发动机传递给飞机的推进功，根据
算出发动机的机械效率。
【详解】
（1）飞机水平匀速巡航时，处于平衡状态，受到平衡力的作用，发动机巡航推力与受到的阻力平衡力，大小相等，则受到的阻力
（2）燃料完全燃烧放出的热量
发动机巡航的距离为
飞机的推进功（推力所做的功）
发动机的推进效率
答：
（1）飞机水平匀速巡航时，受到的阻力是3.6×104N；
（2）若飞机以巡航速度飞行0.5h的过程中，耗油1800kg，此过程中发动机的机械效率20%。
【点睛】
本题考查了平衡力的应用、热量、速度、功、效率的计算等知识，是一道综合题，有一定的难度，难点是效率的计算。
8．物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热。
他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图所示。
已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），问：
（1）图a、b中，哪个是沙子吸热升温的图像？
（2）加热2min，水吸收了多少热量？
（3）试求出沙子的比热容。
【答案】
（1）图a；
（1）4.2×104J；
（1）0.9×103J/（kg·℃）。
【解析】
【分析】
（1）用两只完全相同的酒精灯，分别给水和沙子加热，这样做的目的是使水和沙子在相同时间吸收相同的热量，再利用公式
进行分析；
（2）从图像可知，加热满2min，水的温度从20℃上升到70℃，从而可知和水的温度变化，已知水的质量和比热容，可利用公式
计算水吸收的热量；
（3）相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，所以2min水和沙子吸收的热量也相同，由图a得出沙子温度的变化量，再根据
计算沙子的比热容。
【详解】
（1）由题知，沙子和水的质量相等，且沙子的比热容比水小，吸收相同热量时（加热相同时间），由公式
可知，沙子升高的温度多，所以图a表示的是沙子吸热升温的过程；
（2）由b图像可知，加热满2min时，水的温度从20℃上升到70℃，则加热满2min时水吸收的热量：
；
（3）相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，在2分钟的时间内,沙子吸收的热量：
，
因加热2min，沙子的温度从20℃上升到250℃，由
可得，沙子的比热容：
。
答：
（1）图a是沙子吸热升温的图像；
（2）加热2min时，水吸收了4.2×104J热量；（3）沙子的比热容为0.9×103J/（kg·℃）。
9．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℃。
10．在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中，实验装置如图所示。
（1）实验中应量取质量_____的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中。
（2）实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和_____。
（3）用相同规格的电加热器加热甲和乙两种液体，使它们升高相同的温度，通过_____来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少。
（4）实验记录的数据如下表所示，分析实验数据可知_____（选填“甲”或“乙”）物质的吸热能力强。
（5）下列事实能用上述实验数据得出的结论解释的是_____。
A．沿海地区昼夜温差会比内陆地区小
B．用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸
C．长期堆放煤的水泥地面变成黑色
D．夏大给教室洒水，感觉凉爽
【答案】相同电加热器加热时间甲A
【解析】
【分析】
（1）根据控制变量法分析甲、乙两种液体质量的关系；
（2）根据温度计的使用方法分析温度计的玻璃泡不要碰到哪些地方；
（3）使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法；
（4）使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；
（5）水的比热容较大，与其它物质相比，吸收相同的热量，升高的温度较低。
【详解】
（1）[1]根实验中应量取质量相同的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中；
（2）[2]实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和电加热器；
（3）[3]用相同规格的电加热器加热甲和乙两种液体，使它们升高相同的温度，通过加热时间来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少；
（4）[4]由实验数据可知，加热相同的时间，甲升高的温度比乙升高的温度要低一些，甲物质的吸热能力强；
（5）A．沿海地区昼夜温差会比内陆地区小，是因为水的比热容较大，故A符合题意；
B．用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸，属于扩散现象，故B不符合题意；
C．长期堆放煤的水泥地面变成黑色，属于扩散现象，故C不符合题意；
D．夏天给教室洒水，感觉凉爽，是因为蒸发吸热，故D不符合题意。
故选A。
11．如图所示是“比较不同物质吸热情况”的实验装置。
实验中需加热质量相同的水和食用油，使它们升高相同的温度，比较它们吸收热量的多少，看看这两种物质的吸热情况是否存在差异。
（1）实验中除了图中所给的器材，还需要的测量工具有：
天平和___________。
（2）实验中通过比较__________来比较不同物质吸收热量的多少。
（3）根据实验数据，小明作出了水和食用油的温度随时间变化的图象，由图象可知食用油的比热容为____________。
【答案】秒表加热时间
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]在“比较不同物质吸热情况”实验中需要测量加热时间和质量，则需要秒表和天平；
（2）[2]由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同，故通过比较加热时间来比较不同物质吸收热量多少；
（3）[3]当水和食用油均由10℃加热到30℃时，变化温度相同，图中加热时间为3min和4.5min，由于水的比热容大于食用油，升高相同温度吸收热量更多，加热时间更长，则a图线为水，b图线为食用油，又由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同，则：
则由
可得当液体质量与升高温度相同时，比热容之比等于吸收热量之比，故食用油的比热容为：
解得：
12．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。
13．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。
14．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。
15．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。
二、初中物理浮力类问题
16．重为5牛的小球轻放入盛有水的烧杯中，溢出重为4牛的水。
若将该小球轻放入盛有酒精的烧杯中，已知ρ酒＜ρ水，则溢出酒精的重力大小（
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