初中物理竞赛自招第10讲 简单热现象.docx

1、初中物理竞赛自招第10讲 简单热现象第10讲 液体压强和大气压强一【知识梳理】1、温度（1）温度：表示物体的冷热程度（2）温标：温度的测量标准。常用的温标有摄氏温标和热力学温标两种。摄氏温标的分度法：把一个标准大气压下冰水混合物的温度规定为零摄氏度，记作0；一个标准大气压下的沸水的温度规定为100摄氏度，记作100；在0和100之间分成100等分，每一份就是1摄氏度。这种分度法还可以扩大到0以下和100以上。 热力学温标（T）：把273.15叫做绝对零度，每一度大小月摄氏温度相同。它的单位是开尔文（K），与摄氏温度换算关系为T=t+273.（3）温度计：测量温度的仪表。常用的有水银温度计、煤油

2、温度计和酒精温度计。2、热传递（1）热传递现象：热可以从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到温度低的部分。这种现象叫做热传递。（2）热传递发生的条件和规律：只要物体之间或同一物体的高温部分传到低温部分就会发生热传递，并且一直持续到他们的温度相同为止。（3）热传递的三种方式：传导，对流，辐射3、热膨胀（1）一般规律：热膨胀包括热胀和冷缩两个方面，这里的“热”“冷”分别指“温度升高”和“温度降低”。一般物体都在温度升高的时候膨胀，在温度降低的时候收缩。在相同的条件下，固体膨胀的最小，液体膨胀的较大，气体膨胀的最大。（2）利用和防止：如何利用不同的物体或不同材料在相同的条件下热胀程

3、度不同的特点进行温控设计等；防止热胀热缩产生的力的破坏作用。4、物态变化（1）熔化和凝固 晶体与非晶体：一般来说，晶体有一定规则的几何外形，非晶体无一定规则的几何外形；晶体有一定的熔点，非晶体无一定的熔点。 熔点：晶体在熔化过程中，吸引热量但是温度保持不变，这个温度叫熔点。晶体溶液在凝固过程中，放出热量但是温度保持不变，这个温度叫做凝固点。对于同一晶体而言，熔点与凝固点相同。一般物体的熔点，与外界的压强大小及它是否纯净有关。溶解热：单位质量的某种晶体，在熔点变成同温度的液体的时及时的热量，叫做这种晶体的熔解热。单位质量的某种晶体的熔液，在凝固点变成同温度的晶体时，放出的热量等于它的熔解热。晶体

4、熔解吸热或凝固放热的计算公式为Q=m，式子中Q,m的单位分别为焦、焦耳每千克和千克。(2) 汽化汽化的两种方式：蒸发和沸腾。蒸发和沸腾的异同点：相同点：蒸发和沸腾都是汽化现象，都需要吸热。不同点：蒸发是只在液体表面上发生的汽化现象，而沸腾是在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象；蒸发在任何温度下都能发生，而沸腾是在一定的温度下发生的；液体蒸发时吸收热量，温度可能降低；而沸腾的过程中吸收热量，但温度保持不变；蒸发吸收的热量主要来自液体本身，所以蒸发有致冷作用，而沸腾需要的热量从外界热源获得。汽化热：单位质量的某种液体变成同温度气体所吸收的热量。液体汽化时吸热的公式为Q=Lmt，式子中Q,L,m

5、的单位分别为焦、焦/千克和千克。（3）液化液化的条件：气体温度降到临界温度以下。所谓临界温度，使之能使气体液化的最高温度。当气体温度高于临界温度时，不论用什么方法都不能使其液化。不同气体的临界温度不同。液化的两种方法：降低温度增加压强。液化放热：单位质量的饿某种气体变成同温度液体放出的热量等于该温度下的汽化热。(4)升华和凝固物质直接从固态变成气态叫升华，升华时需要吸热。 物质从气体直接变成固态叫凝华，凝华时需要放热。二【例题解析】1、关于温度计液柱长度和读数的计算与分析这类题目给出的温度计，其刻度往往是不准确的。根据摄氏温标的规定，可以利用题目中已知条件计算出每1所对应的水银柱的长度，或单位

6、长度的水银柱所对应的温度，然后解决题目的问题。 【例题1】 小明同学有一支温度计，它的玻璃管的内径和刻度是均匀的，标度不准确。它在冰水混合物中的读数是0.7，在沸水中的读数为102.3。（1）当它指示的气温为6时，实际温度为多少？（2）它在什么温度附近误差最小，可以当做刻度准确的温度计使用？ 【解析】首先我们找到这支不标温度计的1格所表示的实际温度。从冰水混合物的0.7到沸水的102.3，共有103格，而它对应的实际温度间隔为100，可见每一格表示的实际温度为，现在测得温度为6，表示温度计的示数从0.7在下降了5.3格，即实际温度从0下降了5.3=5.1（），所以实际气温为5.1。 所谓在什么

7、温度附近误差最小，是指温度计指示的温度等于当时的实际温度。设温度计指示的温度值为t，则表明温度计的示数从0.7处改变了t（0.7）小格，也即温度从0改变了t（0.7），它等于实际温度t，因此t（0.7）=t，解得t=23.3。另解：画出示意图，用比例法求解也是常用的方法。如图101所示，其中甲和乙分别代表标度准确和不准确的温度计，并在两温度计上标出对应的沸水温度和冰水混合物的温度。当不准确的温度计示数为6时，对应的实际温度为，于是列出比例关系如下：，解得 t=5.1。设温度为时误差最小，再次列出比例关系如下：；解得=23.3。【跟踪训练】【训练1】一根汞温度计连汞泡总长10cm，最大刻度A处离

8、顶部2cm。将此温度计放入35的温水中，液面升到B处，B离顶部6.2cm，如图102所示。再将此温度计放入40的热水中，液面升到离顶部3.2cm处。此温度计的最大刻度是 ,表示人体正常体温的刻度值位置距离顶部 cm。【答案】【训练2】用一支刻度均匀但示数不准的温度计来测量某物体的温度时，测量值偏低1。当该物体的温度升高到10后，再用温度计来测量物体的温度时，测量值偏高0.5；将该物体的温度继续升高10，此时用温度计来测量时，测量值将 （选填“偏高”“偏低”） ；用这个温度分别测量标准气压下沸水和冰水混合物的温度时，两者的示数差为 。【答案】偏高，2，115【训练3】小明做实验是发现一支温度计不

9、准确，把它和标准温度计一同插入水中，发现当实际温度为2时它的示数为4，实际温度为82时它的示数是80。仔细观察它的刻度是均匀的。（1）请以x表示这支温度计的示数，以y表示这时实际温度，导出用x表示y的公式。（2）这支温度计示数是26时，实际温度是多少？（3）在什么温度时，这支温度计的示数等于实际温度？【答案】y=1.05x-2.21 ，25， 442、判断传热的方式与快慢等问题 物体间的热传递有三种方式：传导，对流和辐射。把握三种传递方式的特点及媒介的不同，再结合实际情况作出恰当的判断。在有些情况下，可能有两种或以上的传递方式同时存在。 【例题2】 人们用来取暖的热水袋如图10-3所示。它的表

10、面有很多长条状的橡胶突起，这些突起部分相互平行且突起高度较大，做成这种外形的主要目的是（）A.使热水袋美观大方，起修饰作用B.使热水袋同时具有传导、对流和辐射的传递功能C.这种突起具有良好的弹性，在外界压力作用下容易发生弹性形变，以防止重压下所灌热水将热水袋胀破D.减少热水袋与人体的接触面积，一降低热水袋的放热速度，实现缓慢放热【解析】用排除法解答。本题属于热学范畴情景类似题目，依次为思维的出发点来扫描四选选项，可以排除与热传递无关A、C选项。再从热传递的角度来考虑，热水袋与人体之间只可发生传导和辐射，不可能有对流的产生，因此选项B排除。正确选项为D，一方面可延长传热时间，另一方面避免放热过快

11、，使皮肤烫伤。跟踪训练【训练4】如果在一个比较深得直筒形容器的底部点燃一根蜡烛，一段时间后，蜡烛会熄灭或火焰变得很小，如图10-4所示，请利用剪刀和一张足够大的硬纸片，设计一个简单方案，让蜡烛能长时间正常燃烧。把设计图画在纸上，并对操作步骤做简要说明。【答案】设计目的是通过纸片形成使空气对流的通道【训练5】帽子的功能很多，仅从热学的角度来看，夏天戴草帽主要是为了防止 ，冬天戴帽子主要是为了防止 。【答案】热辐射，热传导【训练6】如图10-5所示的实验中，试管尾部的石蜡一会儿就会掉下来，热量传递到石蜡上主要通过的途径 （）A. 热传递B. 热对流C. 热辐射D. 蒸发【答案】A3、如何理解金属圆

12、环受热后，内径与外径同时变大的问题 一般认为，物体受热膨胀时，总是由边界向周围空间扩展，即同时向内和向外膨胀。向内膨胀使内径变小，向外膨胀使外径变大。实际情况是否我们想象的这样的呢？下面几种方法可以让大家对这个问题有一个正确的认识。（1）实验法：金属球、金属圆环各一个，金属球直径内径相等，即金属球恰好能通过圆环。给圆环均匀加热，再尝试将金属球穿过圆环。结果是金属球更易通过圆环。实验证明加热后金属圆环的内径是增大的。（2）反证法：假设圆环的一部分向内膨胀，另一部分向外膨胀，则必然存在中间的某一部分即内外膨胀的交界处，它即不向内也不向外膨胀，也就是交界处部分不发生膨胀。这是不可能的。由此说明金属圆

13、环的膨胀结果只能使内外径同时变大。（3）填补法：设想将圆环填补成圆盘，当物体均匀受热时，圆盘中的每一个同心圆周长都增大，显然圆环外径增大的同时，填补部分的外径也要增大，由此说明金属圆环均匀受热、温度升高时，内径也是增大的。（4）微元法：设想在圆环内径处取一圆环金属丝，当圆环均匀受热时，该金属丝必然膨胀，即金属丝的周长将变长，其对应的圆周半径必然增大，即圆环内径增大，同理外径增大。【例题3】 一根金属丝A、B折成如图10-6所示的形状，当温度降低时，A、B间距离将 （）A. 增大 B. 不变C. 变小D. 不能判断 图10-6【解析】试用填补法分析此题。将A、B之间设想为金属丝，当温度降低时，这

14、段设想的金属丝会收缩，由此得出A、B间的距离要缩短。故答案为C.拓展与练习【训练 7】如图10-7所示，有一块厚德铁板，冲下圆柱筒N（N能很紧密的塞回圆孔）。现在把铁板与铁柱同时放到炉内加热较长时间，在取出的瞬间， （）A.N变粗，塞不进圆孔 B、圆孔变大，N很容易塞入C圆孔变小，N不易塞入 D、N仍能金紧密的塞入圆孔【答案】D【训练8】在0时，将两根长度和质量相同的均匀铜棒甲和铁棒乙接在一起，并将支点支在接头处，刚好平衡，如图10-8所示，当温度升高到数百摄氏度时，你将看到 （）A. AOB仍将保持平衡状态B. B端将向上翘起，呈左低右高之态C. A端向上翘起，呈左高右低之态D. 以上三种情

15、况都有可能发生【答案】B4 分析解析与沸点有关现象 关键在于把握与沸腾有关的知识要点：液体沸腾必须满足达到沸点、继续吸收两个条件；增大气压，沸点升高；液体在沸腾是保持温度不变；不同的液体的沸点一般不同。【例题4】 如图10-9所示，甲容器内装有水，乙试管内也装有水，并且通过甲容器的水中，且乙试管与密封盖接触，现在给甲容器加热，则经过一段时间后（）A.甲容器内的水先沸腾B.乙试管内的水先沸腾C.甲容器、乙容器内的水同时沸腾D.甲容器内的水沸腾乙试管内的水不会沸腾【解析】水的沸点与水平面的上方的气压有关，气体压强越大，沸点越高，反之沸点越低。题目中甲容器密封，随着温度的升高，甲容器水面上方气体压强

16、增大，甲容器中的水的沸点升高；而乙容器与大气相连，乙容器中水面的大气压强不变，始终等于大气压强，乙试管中水的沸点不变，所以乙试管中内德水先沸腾。故答案为B.跟踪训练【训练9】给一定质量的水加热，其温度随时间的变化关系如图10-10中的图线a所示。若其他条件不变，仅将水的质量增加，则温度随时间的变化图线应该是 （）【答案】C【训练10】在油锅内倒入一份醋和两份油进行加热，不一会儿，锅里的油和醋就会上下翻滚，此时以为表演者将手放入锅内，却没有受到损伤，这是因为 （ ）A.表演者长期练功，能够承受沸腾油的高温B.醋能在手的表面产生保护层，避免表演者被烫伤C.由于对流，醋能很快的将沸油的温度降低D.虽

17、然锅里的油和醋上下翻滚，但是沸腾的只是醋不是油【答案】D【训练11】一保温瓶内盛有20的水，把水蒸气缓慢通入瓶中，在图中10-11中表示水蒸气和水混合后，水的温度随变化关系的图像是 （ ） 【答案】D三【课后作业】一选择题1、夏天，把棒冰从冰箱里面拿出来，棒冰表面立即结有笑冰晶，它周围会产生“雾气”，而雾气会很快消失在空气中，这三种现象的物态变化顺序是 （）A.凝固、汽化、升华 B.凝华、液化、汽化C.凝固、液化、汽化D.凝华，汽化，升华2、在一个标准大气压下，下列各种物质中，放热后温度立即降低的是 （）A. 0的冰 B.0的水C.0的冰水混合物D.100的水蒸气3、房间里面有甲、乙、丙三支温

18、度计，将甲放在空气中，乙的玻璃球被密封在玻璃瓶内德酒精中，丙的玻璃泡有浸过的酒精的棉花包裹着放在空气中。关于他们的示数，下列说法中正确的是 （）A. 只有甲温度计的示数与室温相同B. 甲的示数为室温，乙，丙的示数都相同，都低于室温C. 甲、乙的示数相同，都等于室温D.甲。乙，丙的示数相同，都等于室温4、一根自制的温度计有81根均匀的刻度线。若把它插入标准大气压下正在融化的冰水混合物中时，汞柱下降到第11根刻度线；把它插入在标准大气压下的沸水中时，汞柱升高到第61根时，若用摄氏温标，这个温度计的测量范围是 （ ）A.5至110B.18至138C.20至140D.22至1425 、小明两次煮鸡蛋，

19、第一次在水沸后继续用急火煮，直到煮熟；第二次是在水沸后，将火焰调小，但是仍然保持锅中的水煮鸡蛋，直到煮熟。两次比较发现 （ ）A.第一种方法比第二种方法即省燃料又省时间B.第一种方法费燃料但是省时间C.第二种方法比第一种方法省燃料但是费时间D.第二种方法比第一种方法省燃料，两种方法所用的时间相近6.在摄氏建立温标以前，有一种温标叫华氏温标，它规定在一个标准大气压下的沸水的温度为212，冰水混合物的温度为32，中间分为180等分，每一等分代表1华氏度，写作。如果用T表示华氏温度，t表示摄氏温度，则他们之间的换算关系为 （）A, B. C. D.7.一块厚度均匀直角三角形铜板均匀受热膨胀后，它保持

20、不变的量是 （）（1）三角形的面积（2）三角形各边的中线长（3）铜板的密度（4）三角形的任何一个角8对锅加热，锅内的水持续沸腾时，水面上的“白气”并不明显，如果停止加热，水面上很快出现许多“白气”。这是因为 （）A.沸腾时水部蒸发B.沸腾时水面上的蒸汽温度高于100C.停火后水开始大量蒸发D.停火后水面上方的温度明显低于水蒸气的温度，大量的水蒸汽液化为细小的水珠，形成“白气”9用足够的100的沸水和100的水蒸气分别融化冰， （）A.无论用100的水还是100的水蒸气，都不能使冰块变成100的水B.无论用100的水还是100的水蒸气，都可以使冰块变成100的水C.只有用100的水蒸气才能使冰变

21、成100的水D.只有用100的水才能使冰变成100的水10如图10-12所示，容器底部放水，水面上浮有一层沸点比水高的油，如果对容器底部加热，则下面说法正确的是 （ ）A.水先沸腾，油后沸腾，但是水和油同时蒸发B.开始油蒸发，水不蒸发，然后同时蒸发C.油蒸发，水部蒸发，然后水先沸腾，最后同时沸腾D.油蒸发，水不蒸发，直到水全部汽化以后，油才能沸腾2、填空题11.世界上首次制成温度计的科学家是 ，他是根据 的性质制作成的。12.甲尺在一30时和乙尺在30时的刻度都是准确的，现在把这两把尺在0的环境中测量同一物体的长度，示数偏大的是 尺，示数偏小的是 尺。13.夏天，在天平的左盘中放一敞口的玻璃杯

22、，杯中有一冰块，右盘中放有一定质量的砝码，这时天平是平衡的，过了几分钟后，天平失去了平衡，天平向 倾斜，原因是 14.有一种能反映水蒸气含量的的装置叫干湿泡温度计，它是由两个相同的温度计并列制成的，其中一个温度计被湿布包起来，两个相同的温度计的读数不一样，湿泡的温度计读数叫 。这是由于湿布中的水在 时吸热，在一定温度下，两个温度计的读数差别越小，表示空气的湿度越 。15、把温度为5的冰块，投入盛有0的水的隔热容器中，混合后的温度计仍然为0，则其中的冰地质量将 （选填“变大”“变小”“不变”）。16.在摄氏温度下，酒精的熔点是117，沸点为78，如果规定酒精的冰点为0，沸点为100，在0到100

23、之间分成100等分，每一份作为1，那么用这种温度计来测量时，水的冰点为 ，沸点为 。17.把一杯水和一杯花生油分别放在略低于他们熔点的低温环境中，在他们凝固的过程中，水从 开始凝固，油从 开始凝固。（选填“上部”“中部”“下部”）18.古代修山开路时，遇到坚硬的岩石常采用“火烧水浇法”，即先用大火将岩石烧红，然后突然浇上冷水，这样就能使岩石破裂，这是因为岩石各部分 程度不同，故岩石断裂。有利于开山修路。19.把盛有冷水的铝壶放到电炉上加热，则发生热传递的三种方式的先后顺序应该是 。20.烧瓶内装有半瓶水，还放在一正方形物体A，放在酒精灯上加热至沸腾为止，然后盖好瓶塞，并讲屏倒立，如图10-13

24、所示，此时瓶内水已停止沸腾，物体A刚好处于悬浮状态。当用冷水浇烧瓶底时，可以观察到的现象是：瓶内的水将 。物体A将 。3、计算说理题21.小红在两个相同的烧瓶中灌满水，加热到相同的温度后，分别用厚度相同的1、2两种保温材料包好。定时测量烧瓶中的水的温度，实验过程中室温保持不变。他想用这种方法比较两种材料的的保温性能。如表10-1中给出了在时刻t测量的两个烧瓶中的水温，、的几组数据。根据这些数据，在下面的方格纸张中做出表示水温和时间关系的图像，并回答下了问题：（1）哪种材料的保温性能较好？（2）当时的室温大约是多少？（3）在这些水温数据中，哪一个最可呢过是由于测量或记录的疏忽二产生的错误？解：首

25、先根据数据记录，绘制出该实验的温度-时间图象，如下图所示：（1）第1种材料的保温性能较好，因为从两图线的比较可以看到，两种材料同样包裹的烧瓶内，同样温度的满瓶热水比较，第1种材料包裹的瓶内热水温度降低较慢答：第1种材料的保温性能较好（2）显然，当瓶内水与室内空气温度相等时，两者间达到热平衡，即瓶内水温降至室温时，将不再变化图线表示瓶内水温最后维持为20不变，可见室温应为20答：当时的室温约为20（3）因为瓶内水温应该是在连续逐渐变化的，所以描述这一温度随时间变化的关系图线应该为一条连续光滑的曲线，则各个不同时刻所测得的实验数据点都应该在这一光滑曲线上图中各实验数据点都分别在自己所对应的曲线上，

26、惟有t=35min时的数据T1不在其对应曲线上，且偏离此曲线较远，表明该数据点的数值与当时的实际值偏离太大，即该点为一错误的数据点答：t=35min时的T1=50最可能是由于测量或记录时的疏忽所产生的错误时的实际值偏离太大，即该点为一错误的数据点22、如图10-14所示，为我国北方冬天家庭供暖管道铺设示意图，管内为流动的热水。时间长了，常常发现靠近水管的天花板有“墨迹”出现。仔细观察就会发现这些“墨迹”实则是为堆积较厚的灰尘。（1）解释上述的“墨迹”形成的原因。（2）列举一个类似的现象以佐你的解释。课后作业答案：一、选择题1、B 2、A 3、C 4、C 5、D 6、D 7、D 8、D 9、C

27、10、D二、填空题11、伽利略，气体热胀冷缩 12、乙，甲 13、左，左盘中冰块使空气中的水蒸气液化成水附着在冰块上，使左盘质量增加 14、低，蒸发，高 15、变大 16、60，111.3 17、上部，下部 18、热胀冷缩 19、辐射，传导，对流 20、沸腾，下沉三、计算说理题21、图略（1）第一种材料的保温性能较好（2）当时的室温约为20（3）所给数据中t=35min时的最可能是测量或记录时的错误22、（1）热水管管道附近空气温度较高、密度较小，空气上升，加快对流，空气中的微尘附着在天花板上形成“墨迹”（2）居住单元通往楼道的门比较严实，但门和墙之间仍有小缝，外面的风经常吹进来，这种门缝附近

28、的墙壁上也有类似“墨迹”。此外，公交车上空调气流出口附近也有类似“墨迹”。 四【实战检验】(27届初赛) 31以下关于“水”的说法中，正确的是（ ）A水沸腾时，产生的气泡在上升的过程中体积一定变大B同质量的水蒸气比沸水造成的烫伤一定严重C水沸腾时，温度一定为D水温升高，密度一定减小答案：AB(26届初赛) 1.饺子放在水中煮，怎么煮都不会发黄或变焦，而放在油中炸，过一会儿就发黄，发生该现象的原因是由于油的 ( ) A.密度比水小 B.沸点比水高 C.比热比水小 D.内能比水大答案：B 水沸点为100度。到了这个温度因为沸腾蒸发，蒸汽带走了热量温度上升不了。所以只会煮烂不会煮焦。油就不同了。油的

29、沸点多在两三XX。再往上升会燃烧。当饺子表面水分蒸发干后。就随温度升高开始变焦。(26届初赛)2.下列现象中的物态变化，属于熔化的是 ( ) A.春天，河里的冰开始解冻 B.夏天清晨，花草上有大量露水 C.秋天清晨，浓雾笼罩大地 D.冬天，结冰的衣服也会晾干答案：A 熔化是物质从固态转变为液态的相变现象(26届初赛)3.电冰箱是常用的家电，当压缩机工作时，制冷剂（俗称“药水”）在冰箱内外管道中不断循环流动。下列说法正确的是 （ ） A.在冰箱内的管道中，制冷剂膨胀并放出热量 B. 在冰箱内的管道中，制冷剂被压缩并吸收热量 C.在冰箱外的管道中，制冷剂膨胀并放出热量 D. 在冰箱外的管道中，制冷

30、剂被压缩并放出热量答案：D 从物态变化的吸放热原理去考虑(26届初赛) 8.室内温度为，此时用蘸有少量酒精的棉花涂抹一下温度计的玻璃泡，随着酒精的迅速蒸发，下列各图能比较正确反映温度计示数随时间变化的是 ( )答案： D 随着酒精的蒸发，带走了一部分的热量，温度有所下降；当酒精蒸发完后，温度还原。(25届初赛) 1相互接触的两个物体没有发生热传递，这是因为它们具有相同的 ( ) A体积 B内能 C温度 D比热容答案：因为发生热传递的条件是有温度差，如果两物体没发生热传递，肯定是具有相同的温度故选C(25届初赛) 4夏日炎炎，气温节节上升，小徐发现温度计内的水银液面慢慢升高。水银液面升高的原因，是因为水银的 ( ) A体积变大了 B比热容变大了 C质量变大了 D密度变大了答案：温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的在温度计示数上升的过程中，水银的体积在变大质量是物体内所含物质的多少，由此可知，质量与物体的温度和体积无关，所以水银的质量不变密度是单位体积某种物质的质量虽然水银的质量不变，但由于水银的体积变大了，所以水银的密度减小了比热容不随温度的变化而变化，水银的比热容不变故选A(25届初赛) 10.近年来全球变暖最主要的原因是 （