物理物理热学问题的专项培优练习题附答案.docx
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物理物理热学问题的专项培优练习题附答案
一、初中物理热学问题求解方法
1．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。
2．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。
3．做“观察水的沸腾”的实验时，某实验小组在我市做“观察水的沸腾”的实验，在实验时，有下列温度计可供选择：
A．体温计B．水银温度计（量程为-10℃～110℃）
C．家用寒暑表（量程为-20℃～60℃）D．酒精温度计（量程为-80℃～50℃）
（1）根据这个实验的要求,应选用哪支温度计？
答：
_______
（2）在试验中，观察到水沸腾前和沸腾时水中气泡的上升情况不同，如图a、b所示.小组记录的实验数据如表：
时间/min
…
4
5
6
7
8
温度/℃
…
90
91
93
97
98
时间/min
9
10
11
12
13
…
温度/℃
98
101
98
98
98
…
（3）如图_______是水在沸腾时的情况.
（4）从记录的数据可得出的实验结论是：
水沸腾过程中继续对它加热，水的温度将会_______；该实验的数据纪录中明显错误的是_______min时刻．试分析引起这个明显误差的可能的原因：
_______．
（5）在实验中他们也发现了一个问题，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）
（6）酒精灯拿走后，杯中水又沸腾了一小会是因为_______．
（7）烧杯上加一个有孔硬纸板的作用是_______．
【答案】Ba不变10读数错误水的质量大石棉网有余热，温度高于水的沸点，水继续吸热减少散热损失
【解析】
【详解】
（1）[1]水沸腾时，在1标准大气压下，它的温度为100℃，测量它的温度，体温计不合适，家用寒暑表不合适，因为它的最高温度只能达到60℃，酒精温度计不合适，因为它的最高温度只能达到50℃，水银温度计合适，它的最高温度能达到110℃，故选B；
（3）[2]水在沸腾时，它的温度均匀，气泡从底端升到水面的过程中，液体的压强越来越小，那么气泡越来越大，那么a图应该是水在沸腾时的情况；
（4）[3]从数据可以看到，第8、9、11、12、13min时，它的水温保持不变，也就是水沸腾过程中继续对它加热，水的温度将会不变；
[4]第10min时，它的温度是101℃，和第9min、11min时的温度不一样，这是很明显的错误；
[5]引起这个明显误差的可能的原因是读数读错了；
（5）[6]造成这种现象的原因可能是水太多了，水的质量大，需要更长的时间升温，也有可能是水的初温太低，升温需要更长时间；
（6）[7]酒精灯拿走后，杯中水又沸腾了一小会是因为石棉网有余热，温度高于水的沸点,热量从石棉网传递到水，水又继续沸腾；
（7）[8]烧杯上加一个有孔硬纸板的作用是减少热量传递到空气，导致热量损失．
4．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：
5．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。
6．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．
7．如图甲所示是小敏同学在做“探究水的沸腾”实验时的装置，从85℃开始，每隔1min记录一次温度计的示数，直到水沸腾一段时间为止。
（1）实验中小敏发现温度计示数上升较慢，为了使温度计示数上升得快些，她应_________。
（2）如图乙所示是3min时小敏小组的温度计示数，则此时烧杯中水的温度为____℃。
（3）小敏的其他实验记录数据如下表：
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
温度/℃
85
86
87
91
93
95
97
99
101
101
101
分析表中数据可知，水的沸点为_____℃，可以推测水面上方的气压_____于标准大气压。
（4）根据表中数据在图中作出水的温度随时间变化图像。
（____________）
（5）小敏在实验过程中发现如图所示的两种现象，则图________是水在沸腾前的情况，图________是水在沸腾时的情况。
（6）通过实验可得：
水在加热过程中，吸收热量，温度________；沸腾时，吸收热量，温度________。
（选填“升高”“降低”或“不变”）
【答案】减小水的质量89101大
ba升高不变
【解析】
【详解】
（1）[1]实验中小敏发现温度计示数上升较慢，这是水的质量太大了，为了使温度计示数上升得快些，她应减小水的质量；
（2）[2]从图乙中可以看到，此时烧杯中水的温度为89℃；
（3）[3]从表中数据可以看到，从第9min到第11min，水的温度保持不变，这说明水在沸腾，水的沸点是101℃；
[4]一标准大气压下水的沸点是100℃，由于水的沸点是101℃，根据水的沸点与大气压关系可知，大气压越高，沸点越高，所以可以推测水面上方的气压大于标准大气压；
（4）[5]根据表中的数据，描出对应的点，如下图所示；
（5）[6]水在沸腾前，水温不均匀，下面温度较高，上面温度较低，下面的气泡上升时，遇上温度较低的水，那么会液化成水，气泡会变小，所以图b是水在沸腾前的情况；
[7]水在沸腾时，温度均匀，下面的气泡上升时，水的压强越来越小，气泡会变大，所以图a是水在沸腾时的情况；
（6）[8][9]通过实验可得：
水在加热过程中，吸收热量，温度升高，沸腾时，吸收热量，温度不变。
8．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。
9．为了比较甲乙两种液体的吸热能力，某同学设计了以下实验：
a.在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的甲乙两种液体
b.用温度计分别测出甲乙两种液体的初温
c.在两个烧杯中分别装入功率相同的电热器，且加热时间相同
d.用温度计分别测出甲乙两种液体的末温
（1）在上述a、b、c、d四个实验步骤中，步骤a存在错误，该步骤中错误的内容应改为_____；
（2）步骤c中“加热时间相同”是为了使甲乙两种液体__________；
（3）更正步骤a中的错误后．得到如图所示的甲乙两种液体的温度随时间变化的关系图象．若将液体甲和液体乙加热相同的时间，则液体__________温度升高得快，甲乙两种液体比热容的大小关系是
__________
．
【答案】装入等质量的甲乙两种液体吸收的热量相同甲<
【解析】
【详解】
（1）[1]依题意，比较甲乙两种液体的吸热能力，根据吸收热量的公式Q=cm△t可知，实验需要采用控制变量法，控制甲乙的质量，故在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的甲乙两种液体是不合理的，应当装入等质量的甲乙液体；
（2）[2]吸收热量的多少可以用加热时间的长短来体现出来，相同的热源在相同的时间内放出的热量相等，为了比较两种液体的吸热能力，应当控制加热时间，所以步骤c加热时间相同是为了使两种液体吸收相等的热量；
（3）[3]甲、乙两种液体质量和初温都相同，观察图象可知：
在相同时间内温度变化较大的是甲；
[4]因使用的是相同的“电热器”加热，所以在相同时间内甲、乙两种液体吸收的热量相同；根据
可知，在两种液体质量相等，吸收的热量相同时，当升高温度越大，它的比热容就越小，所以c甲＜c乙。
10．如图所示，放置在水平地面上的两个均匀实心正方体A和B，物体A、B的边长分别为0.1米和0.2米。
物体A的密度为4×103千克/米3，物体B的质量为10千克。
求：
（1）物体A的质量mA。
（2）物体B对水平地面的压力FB。
（3）在保持物体A、B原有放置方式不变的情况下，现将物体A、B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分，使剩余部分对水平地面的压强相等，求切去的质量△m。
【答案】
（1）4千克
（2）98牛（3）2千克
【解析】
【详解】
（1）物体A的质量：
mA=ρAVA=4×103kg/m3×（0.1m）3=4kg；
（2）物体B对水平地面的压力FB等于物体重力大小：
FB=GB=mBg=10kg×9.8N/kg=98N；
（3）A物体的底面积：
SA=（0.1m）2=0.01m2，
B物体的底面积：
SB=（0.2m）2=0.04m2，
将物体A.B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分，
根据p=
，由于物体对水平地面的压力等于剩余部分的重力，因剩余部分对水平地面的压强相等，故有：
=
，
即:
=
，
整理后有：
=
，
代入已知量：
=
，
故切去的质量：
△m=2kg.
答：
（1）物体A的质量mA为4kg
（2）物体B对水平地面的压力FB为98N；
（3）在保持物体A.B原有放置方式不变的情况下，现将物体A.B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分，使剩余部分对水平地面的压强相等，切去的质量△m=2kg.
11．小明猜想水中加入别的物质后，一定会对水的凝固点产生影响，为了验证这一猜想，他将一些盐放入水中，并把盐水用容器盛好放入冰箱，研究盐水的凝固过程。
每隔一定时间，小明就观察盐水状态、测出温度，并将凝固过程记录的温度数据画成了凝固图像，如图甲。
如果将一个装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中如图乙，则下列说法正确的是
A．由甲图可知，盐水的凝固点为2℃
B．由甲图可知，盐水的凝固过程用时20min
C．乙图中，试管中冰水混合物中的冰会变少
D．乙图中，烧杯中盐冰水混合物中水会变多
【答案】D
【解析】
【详解】
A．由甲图可知，温度保持不变的温度是-2℃，故该盐水的凝固点是-2℃，故A错误；
B．由甲图可知，盐水的凝固过程用时
20min-10min=10min
故B错误；
CD．冰水混合物的温度是0℃，而盐冰水混合物的温度是-2℃，所以冰水混合物会向盐冰水混合物放热，冰水混合物中的水会达到凝固结冰的条件，故冰水混合物中的冰会变多，而盐冰水混合物吸收热量熔化，烧杯中盐冰水混合物中水会变多，故C错误，D正确。
12．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_____J的热量；在加热过程中，温度升高，内能_____（选填“增加”或“降低”）。
【答案】3×104增加
【解析】
【分析】
【详解】
[1]牛奶的体积为
牛奶的质量为
牛奶吸收的热量
则牛奶吸收的热量为3×104J。
[2]在加热牛奶的过程中，牛奶因为吸收热量，所以内能增加。
13．一支刻好刻度的温度计，插入冰水混合物中时，水银柱长为4cm；插入1标准大气压的沸水中时，水银柱长为24cm，当温度计的水银柱长为16cm时，它所测量的实际温度是_________℃；如果实际温度为40℃，温度计水银柱长_________cm。
【答案】6012
【解析】
【详解】
[1]插入冰水混合物中时，水银柱顶端的位置代表0℃；插入1标准大气压的沸水中时，水银柱顶端的位置代表100℃，当温度计的水银柱长为16cm时，它所测量的实际温度
可解得
；
[2]如果实际温度为40℃，温度计水银柱长
可解得
。
14．质量相等的28℃、100℃的水分别装在甲、乙两容器中,现将一个温度为100℃的金属球放入甲容器中,达到温度相同时,甲容器中水温升高到40℃,然后迅速取出金属球放入乙容器中,再次达到温度相同时,乙容器中水温是（设不计热量损失和水的质量损失）（）
A．60℃B．70℃C．88℃D．90℃
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
当将金属球放入甲容器中时，金属球放出的热量与水吸收的热量相等，即：
Q金=Q水，则：
Q金=m金×c金（100℃-40℃），
Q水=m水×c水（40℃-28℃），
所以：
m金×c金（100℃-40℃）=m水×c水（40℃-28℃）
化简得：
=5：
1；
当将金属球放入乙容器中时，乙容器中的水放出的热量与金属球吸收的热量相等，即：
Q水=Q金，由于甲乙容器中的水的质量相等，又是同一个金属球，设两者共同的温度为t℃，则：
Q水=m水×c水（100℃-t℃），
Q金=m金×c金（t℃-40℃），
即：
m水×c水（100℃-t℃）=m金×c金（t℃-40℃），
t=90℃．综上分析故选D．
15．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。
16．如图所示，在大烧杯中装有大量的碎冰块，把装有少量碎冰块的试管插在大烧杯的冰块中，在烧杯底部用酒精灯加热．下列说法正确的是
A．大烧杯和小试管中的冰同时熔化
B．小试管中的冰先熔化，大烧杯中的冰后熔化
C．大烧杯中的冰完全熔化后，小试管中冰才开始熔化
D．小试管中冰始终不能熔化
【答案】C
【解析】
冰是晶体，若给烧杯中的冰加热时，烧杯中的冰会熔化，但完全熔化
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