(物理)物理-热学问题求解方法的专项-培优练习题及详细答案.doc
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- 物理 热学 问题 求解 方法 专项 练习题 详细 答案
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1、一、初中物理热学问题求解方法1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2B由甲图可知,盐水的凝固过程用时20minC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
2、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。2在“探究水沸腾时温度变化特点”的实验中,分别观察到如图所示的情景。下列说法正确的是( )A沸腾是只发生在液体表面的剧烈汽化现象B“白气”是液态小水滴,它是水汽化形成的C甲图是水沸腾前的情景,乙图是水沸腾时的情景D乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气液化导致的【答案】D【解析】【详解】A沸腾是一定温
3、度下,在液体的表面和内部同时发生的剧烈汽化现象,不只是在液体表面,A错误;B“白气”是液态小水滴,它是由水蒸气液化形成的,B错误;C水沸腾前,温度不均匀,下面的水温度较高,上面的水温度较低,温度较高的气泡从水底往上升时,遇冷会液化为水,气泡会变小,所以乙图是水沸腾前的情景;而水沸腾时,下面的水和上面的水温度都一样,气泡从水底往上升时,水的压强变小,气泡会变大,所以甲图是水沸腾时的情景;C错误;D由上述可知,乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气遇冷液化导致的,D正确。3实验室有一只读数不准确的温度计,在测冰水混合物的温度时,其读数为20,在测一标准大气压下沸水的温度时,其读数为80,下面分别是温度计
4、示数为41时对应的实际温度和实际温度为60时温度计的示数,其中正确的是( )A41,60B21,40C35,56D35,36【答案】C【解析】【分析】我们知道在一标准大气压下冰水混合物的温度是0,沸水的温度是100所以这支温度计上的示数20所对应的实际温度是0,示数80对应的实际温度是100;由于20到80之间有60个格,那么用实际的100除以60格就是这支温度计一个小格表示的温度值了,即;那么当示数为41时,从20到41之间有21个格,用21算出的就是实际的温度;实际温度为60时对应的温度根据上述原理同样可求。【详解】当温度为41时,实际温度:,当实际温度为60时,对应的温度:;故选C。4戴
5、眼镜的人从室外进入温暖的室内,镜片上会出现“水雾”,下列现象中的物态变化与“水雾”的形成相同的是()A饮料中的冰块逐渐变小B北方冬天植物上的雾淞C蒸锅上方生成的“白气”D寒冬,室外冰冻的衣服逐渐变干【答案】C【解析】【分析】【详解】戴眼镜的人从室外进入温暖的室内,镜片上会出现“水雾”,这是眼镜温度较低,而室内水蒸气温度较高,水蒸气接触到眼镜时,会放出热量降温,液化成小水珠,附在眼镜上。A饮料中的冰块逐渐变小,这是冰块吸热熔化成水,A项不合题意;B雾淞是由于空气中的水蒸气凝华形成的固态小冰晶,B项不合题意;C蒸锅上方生成的“白气”,这是水蒸气液化形成的小水珠,选项C符合题意;D寒冬,室外冰冻的衣
6、服逐渐变干,这是衣服上的固态冰升华成水蒸气,D项不合题意。故选C。5下表列出了部分金属的熔点和沸点(在标准大气压下),根据表中的数据,下列说法中正确的是( )物质水银金铜钢钨熔点()-391064108315153410沸点()3572500236027505900A金块在“钢水”中不会熔化B在-40时,不能使用水银温度计测量温度C表中所列出的金属,沸点都可以用水银温度计测量D因为钨的沸点比较高,所以白炽灯里的灯丝是用钨制成的【答案】B【解析】【详解】A“钢水”的温度达到1515,金块的熔点只是1064,低于“钢水”的温度,金块会熔化,A错误;B水银的熔点和凝固点是相同的,它在-39时凝固,在
7、-40时,已经是固态,所以这种情况下不能使用水银温度计测量温度,B正确;C表中所列出的金属,除了水银,沸点都大于357,357是水银的沸点,这些温度都已经超过了水银的沸点,所以说不可以用水银温度计测量,C错误;D白炽灯里的灯丝是用钨制成,这是因为钨的熔点高,长时间通电温度很高,钨都不会熔化,D错误。6关于物体的内能,热量和温度,下列说法正确的是A一个物体从外界吸收了热量,温度一定升高B一个物体温度升高,它的内能一定增加C只要物体的温度不变,它的内能就一定不变D温度高的物体比温度低的物体含有的热量多【答案】B【解析】【详解】A一个物体从外界吸收了热量,温度不一定升高,比如晶体的熔化以及液体的沸腾
8、,都在吸收热量,但温度没有改变,故A项错误;B一个物体温度升高,可能是吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,所以内能一定增大,故B项正确;C物体的温度不变,有可能正在吸收或者放出热量,内能改变;也有可能外界对物体做功,物体的内能增加,或者物体对外界做功时,物体的内能减小,故C项错误;D热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量,只能说物体吸收或者放出多少热量,故D项错误。7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
9、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,但完全熔化前温度保持不变,所以试管中的冰达到熔点,但由于温度相同没有热传递,则不能从烧杯中继续吸热,所以不能熔化;若烧杯中的冰完全熔化后,继续吸热,温度将升高,所以试管中的冰达到熔点,继续吸热,所以能熔化故C正确故选C8甲、乙两容器中装有质量相等的水,水温分别为20和70,现将一温度为80的金属球放入甲容器中,热平衡后水温升高到40,然后迅速取出金属球并放入乙容器中,热平衡后以容器中水温为(不计热量散失和水的质量的变化):A65B60C55D50【答案】B【解析】【详解】当将金属球放入甲容器中时
10、,金属球放出的热量与水吸收的热量相等,即:Q金=Q水设金属球的质量为m金、比热容为c金、水的质量为m水、水的比热容为c水,则:Q金=c金m金(80-40)Q水=c水m水(40-20)因为Q金=Q水,所以c金m金(80-40)=c水m水(40-20)化简得:;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,所以仍设金属球的质量为m金、比热容为c金、水的质量为m水、水的比热容为c水,此时两者共同的温度为t,则:Q水=m水c水(70-t)Q金=m金c金(t-40)因为:Q水=Q金所以m水c水(70-t)=m金c金(
11、t-40)由于:可得:2(70-t)=t-40解得t=60,故选B9如图所示,某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Scm2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p Pa,飞轮转速为N r/min,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),汽油机的功率为_W;若1h消耗的汽油为V L,汽油的热值为q J/m3,则汽油机的效率为_%。【答案】 【解析】【分析】知道燃气的平均压强和活塞的面积,可利用公式计算出平均压力的大小;知道活塞在气缸中移动的距离,可利用公式计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功;飞轮(曲轴)每转两圈对外做功一次,计算出飞轮转动N周对外做功的次数,已经
12、计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功,从而可以计算出燃气对活塞做的总功,又知道做功的时间,可利用公式计算出汽油机的功率;根据求出汽油机的总功,根据求出燃料放出的热量,根据效率公式求出效率。【详解】1根据题意知道,燃气对活塞的平均压力一个做功冲程中燃气对活塞做的功飞轮每转两圈对外做功一次,所以飞轮转动N周,要对外做功次,燃气对活塞做的总功汽油机的功率2汽油机1h做的功汽油机的效率10小明给爷爷网购了一台电热足浴器,其铭牌的部分参数如图甲所示,足浴器某次正常工作时,加热功率为控制面板上发光指示灯所对应的功率,控制面板显示如图乙所示,求:(1)足浴器装入最大容量初温为21的水,将其加热到控制面板上显示
13、的温度时,水所吸收的热量是多少?c水4.2103 J/(kg)(2)上述加热过程用时15 min,该足浴器的热效率是多少?(3)整个加热过程中,水温降至40 时,足浴器自动加热至45 ,水温随时间变化的图像如图丙所示,当水温第一次加热至45 时,小芳开始给爷爷足浴30min,求这次足浴给水加热消耗的电能是多少?(4)小明想了解家里电路的实际电压,于是将家里其他用电器都关闭,他观察到该足浴器在高档工作时,家里标有“2 000 r/(kWh)”的电能表转盘在10min内转了216r,则他家电路的实际电压是多少?【答案】(1);(2);(3);(4)【解析】【分析】【详解】(1)由题意可知,足浴器装
14、入最大容量的水后,质量是水吸收的热量是水吸收的热量是。(2)由题意可知,该足浴器做的总功是那么该足浴器的热效率是该足浴器的热效率是。(3)由上述可知,水温从21加热到45 时,温度的变化量是24,需要的加热时间是15 min,则水温从40加热到45时,温度的变化量是5,需要的加热时间是由图丙可知,足浴时一个加热循环的时间是足浴30min内加热循环的个数是即30min内2个循环后剩余3.75min,剩余的3.75min不需要加热,需要加热的时间是所以这次足浴给水加热的总时间是那么这次足浴给水加热消耗的电能是(4)由可得,足浴器的电阻是足浴器在高档工作时,电能表转盘在10min内转了216r,那么
15、足浴器消耗的电能是实际功率是同理由可得,电路的实际电压是答:(1)水所吸收的热量是;(2)该足浴器的热效率是;(3)这次足浴给水加热消耗的电能是;(4)他家电路的实际电压是。11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
16、,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42.512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6104W,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4.6107J/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】
17、(1) 6105J;(2) 2000N;(3) 30m/s。【解析】【详解】(1)前10s发动机做的功W=Pt=6104W 10s=6105J;(2)5.8kg的汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=5.8kg4.6107J/kg=2.668108J,牵引力做的功W1= Q=2.668108J40%=1.0672108J,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6105J;(2)汽车受到的阻力是2000N;(3)汽车匀速行驶的速度
18、30m/s。13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=4.2103J/(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 3.1510 3 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4
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