中考物理压轴题专题复习热学问题及答案解析.docx
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中考物理压轴题专题复习热学问题及答案解析
一、初中物理热学问题求解方法
1．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。
2．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。
3．探究水沸腾时温度变化的特点：
（1）如图甲、乙所示，是小明同学在实验中，用数码相机拍摄的水沸腾前和沸腾时的两张照片，其中_____是水沸腾时的情况；
（2）实验前，向烧杯中倒入热水而不是冷水，这样做是为了_____；
（3）由实验数据绘制出温度随时间变化的图像，如图丙所示。
根据记录的数据，水的沸点是_____℃；可得出水沸腾时温度变化的特点：
不断吸热，温度_____。
【答案】甲缩短实验加热时间98不变
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]水沸腾时，烧杯中水的温度是均匀的，气泡上升时，受到水的压强越来越小，那么气泡体积会变大，从甲、乙两图可以看到，甲是水沸腾时的情况。
（2）[2]实验前，向烧杯中倒入热水而不是冷水，因为冷水加热，需要更长时间才能达到想要的温度，用热水会缩短实验加热时间。
（3）[3]从图丙可以看到，第4min开始，水的温度保持在98℃不变，可以推测水的沸点是98℃。
[4]可得出水沸腾时温度变化的特点：
不断吸热，但是温度保持不变。
4．为了比较“沙子和水的吸热本领的大小”，小明做了如图所示的实验：
在两个相同的烧杯中分别装好沙子和水，并在上方盖好玻璃片，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下表所示：
质量/g
温度升高10℃所需的时间/s
温度升高20℃所需的时间/s
温度升高30℃所需的时间/s
沙子
30
64
89
124
水
30
96
163
220
（1）在此实验中，用加热时间的长短来表示物质_________________；
（2）实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌，目的是______________________；
（3）分析表中的实验数据可知：
质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量__________（选填“大于”或“小于”）沙子吸收的热量；
（4）如果加热相同的时间，对于质量相同的水和沙子，__________（选填“沙子”或“水”）升高的温度更高；
（5）实验过程中，观察到装水的烧杯上方的玻璃片上有水珠出现，_______（选填“沙子”或“水”）上方的玻璃片温度更高，原因是______________；
（6）实验中有些同学发现，刚开始加热时，出现了沙子的温度反而比较低的情况，你认为可能的原因是：
______________。
【答案】吸收热量的多少物质受热均匀大于沙子水水蒸气液化放热水的导热性能比沙子的导热性能好
【解析】
【分析】
（1）我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法；
（2）为使受热均匀，实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌；
（3）由表中数据分析回答；
（4）由（3）推理回答；
（5）分析装水烧杯上方的玻璃片内侧水珠的形成原因，利用液化放热的原理进行解释；
（6）从水和沙子导热性能不同分析。
【详解】
（1）[1]根据转换法，在此实验中，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少；
（2）[2]实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌，目的是物质受热均匀；
（3）[3]分析表中的实验数据可知：
质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水加热的时间长，根据转换法，即水吸收的热量大于沙子吸收的热量；
（4）[4]由（3）的结论：
质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水加热的时间长，推理有：
如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，沙子升高的温度更高；
（5）[5][6]装水烧杯上方的玻璃片内侧的小水珠是由于水蒸发形成的水蒸气遇冷液化形成的，而液化时要放热，所以烧杯上方的玻璃片温度比较高；
（6[7]）实验中有些同学发现，刚开始加热时，出现了沙子的温度反而比较低的情况，可能的原因是：
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。
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．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：
7．建立模型在科学研究中有着重要的作用，模型可以帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的微观结构。
很早以前，科学家们发现了物质是由微粒（分子）组成的，从而建立了如图所示是物质三种状态的分子模型（如图所示）。
固体中分子间的束缚能力很强，分子只能在某个位置附近做小幅的振动，不能自由移动；气体分子间的束缚能力很弱，所以分子运动相对强烈，如果没有容器的限制可自由运动，尽可能占据更多的体积；液体介于三者之间（与固体更接近），大部分分子在大部分时间内只能在某一位置附近做幅度相对大的振动，某些能量较大的分子能克服液体内其他分子的束缚而“飞离”液体。
（1）由材料可知，当物质从气态变化到固态时，需__________（选项“吸热”或“放热”），使其温度__________，分子只有的能量减小，分子的活跃程度需急剧变弱。
（2）在液体的表面上，某些能量较大的分子能克服液体内其他分子的束缚而“飞离”液体表面，这就是__________；在液体内部，有一些分子由于获得足够的能量摆脱其他分子的束缚，进入液体内部的小气泡中。
从而使小气泡逐渐变大并上升到液面，气泡破裂，其中的水蒸气“飞”到空气中，这就是__________。
（以上两空选填汽化的两种方式中的一种）
【答案】放热降低蒸发沸腾
【解析】
【详解】
（1）[1][2]物质从气态变化到固态叫做凝华，凝华需要放热，使其温度降低；
（2）[3]在液体的表面上，某些能量较大的分子能克服液体内其他分子的束缚而“飞离”液体表面，属缓慢的汽化现象，这就是蒸发现象；
[4]在液体内部，一些分子获得足够的能量，摆脱其他分子的束缚，进入液体内部的小气泡中，从而使小气泡逐渐变大并上升到液面，气泡破裂，其中的水蒸气“飞”到空气中，整个过程较为剧烈，这就是沸腾。
8．为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验，实验数据记录如下：
（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：
先调整固定______的位置，再调整固定另一个的位置（选填“A”或“B”）；
（2）为保证实验结论的可靠，关于实验时“应控制两套装置中相同的量”的说法中，不必要的是______
A．食用油和水的质量相等B．两套装置中的烧杯相同
C．两酒精灯的火焰大小相同D．两酒精灯内酒精的质量相等
（3）实验中食用油和水从20℃升温至45℃，______（水/食用油）所需时间较长，_____（水/食用油）吸收的热量较多，由此可见，_____（水/食用油）吸热能力较强．
（4）实验中，加热相同的时间，水吸收的热量______（大于/小于/等于）食用油吸收的热量，______（水/食用油）升高的温度较多，______（水/食用油）吸热能力较强．
【答案】BD水水水等于食用油水
【解析】
（1）在安装、调整如图（甲）的实验器材时，应先固定B，再调整固定A，因为底部的距离应是固定的，而上部可以根据下部的情况进行灵活调节；
（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有：
酒精灯中火焰的大小、水和食用油（ρ水>ρ食用油）的质量和初温度、烧杯等，酒精灯中的酒精多少不一定相同，D错误；（3）食用油和水从20℃升温至45℃，水所需时间较长，说明水吸收的热量较多，由此可见，水吸热能力较强．（4）加热相同的时间，水吸收的热量等于食用油吸收的热量，食用油升高的温度较多，说明水吸热能力较强．
9．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
10．阅读图文，回答问题。
与伟大同行
这是一个著名物理学家发现一个伟大定律的实验装置！
仔细观察后回答：
（1）装置中的两个配重的重量不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度______（填变化情况），原因是________。
（2）实验中科学家某次测得了的数据如下：
小配重G小=100N，大配重G大=520N，每升降一次配重各自移动的距离h=1m，热量计中水的质量m=500g，升降次数与水温变化的关系：
升降次数
1
2
3
4
5
6
温度变化/℃
0.2
0.39
0.59
0.78
0.98
1.18
通过分析数据，科学家得出了结论：
在上述现象中能量是守恒的！
请你帮他补出计算、判断过程_______（只需分析一次实验）：
（3）本实验中的误差主要来源于________。
【答案】升高机械能转化为内能见解析，解得
，说明能量守恒克服摩擦做功，消耗一部分能量
【解析】
【分析】
（1）动叶轮不停的转动，叶轮对水做功，机械能转化成内能，水的温度升高。
（2）利用
计算消耗的机械能，
来计算转化为的内能。
（3）机械能转化为的内能，包括水的内能和摩擦生热产生的内能。
【详解】
（1）[1][2]通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度升高，因为对水做功，机械能转化为内能。
（2）[3]小配重重力G小=100N，大配重重力G大=520N，合力为420N，每升降一次配重各自移动的距离为1m，即绳子一端移动的距离是1m，对水做的功为
由表格知，升降一次水温升高0.2℃，水吸收的热量是
可见：
，故机械能转化为内能的过程中，能量是守恒的。
（3）[4]机械能转化为内能时，转化为水的内能的同时，要克服摩擦消耗一部分机械能，即要摩擦生热消耗一部分能量，是实验误差的主要来源。
11．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；
12．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℃
13．某款电磁炉广告称该款电磁炉的热效率可达65％以上，具有节能、高效的特点。
在一次综合实践活动中，“好奇”小组想测量该款电磁炉的加热效率以验证其广告的准确性，于是他们找来一台全新的电磁炉，包装盒中产品参数数据如下表所示：
（1）若电磁炉正常工作20min，刚好将锅内5kg、20℃的水，加热到80℃，求此电磁炉烧水时的效率[已知c水＝4.2×103J/（kg·℃）]；
（2）小明家装有如图乙所示的电能表，某个时间段，仅有此电磁炉工作，在3min内电能表表盘转了210圈，求此时电磁炉的实际功率。
【答案】
（1）70%；
（2）1400W
【解析】
【分析】
（1）知道水的质量、水的比热容、水温度的变化，利用吸热公式求水吸收的热量；已知电磁炉正常工作时的功率和通电时间，利用
计算消耗的电能；水吸热为有用的能量，电流消耗的电能为总的能量，据此求电磁炉的效率。
（2）若仅有此电磁炉工作时观察电能表，在3min内电能表表盘要转了210圈，利用电能表的参数“3000r/（kW·h）”求电磁炉工作3min消耗的电能；利用
求电磁炉的实际功率。
【详解】
（1）水吸收的热量
电磁炉正常工作20min，消耗的电能
则此电磁炉烧水时的效率
（2）3min内电路中消耗的电能
电磁炉的实际功率
答：
（1）此电磁炉烧水时的效率是70%；
（2）此时电磁炉的功率为1400W。
14．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。
15．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℃，这是通过______的方式改变了冷水的内能。
又向容器内倒入同样一杯热水，冷水的温度又升高了6℃。
如果再向容器内倒入同样三杯热水，则冷水温度可再升高______℃（不计热量损失）。
【答案】热传递9
【解析】
【分析】
【详解】
[1]热水倒入冷水中，热水放出热量，冷水吸收热量，冷水温度升高，是通过热传递的方式改变冷水的内能。
[2]热水倒入冷水中，热水放出的热量等于冷水吸收的热量，设一杯的热水质量为m，初温为t，冷水的质量为m0，由热平衡方程可得第一次加入热水时
第二次加入热水时
两式相减得
，代入解得
。
若再加入同样三杯热水，设升高的温度为
，则
解得
。
16．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_____
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