长沙备战中考物理 热学问题 培优 易错 难题练习含答案.docx
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长沙备战中考物理热学问题培优易错难题练习含答案
一、初中物理热学问题求解方法
1．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%。
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．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。
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．在“探究晶体熔化和凝固规律”的实验中，绘制出了如图2所示的图象。
（1）图1中所示温度计的示数是________℃；
（2）海波从开始熔化到完全熔化持续了________min；
（3）图2中，海波的熔化过程是________段（用图中字母表示），此过程中海波________热（选填“吸”或“放”）；
（4）图2中，海波在
点是________态，在
点是________态（均选填“固”或“液”）。
【答案】
3
吸液固
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]图1可知温度为零下，其示数为
；
（2）[2]图2可知海波从
开始熔化，到
熔化结束，持续了
；
（3）[3]海波是晶体，熔化时有一定的熔化温度。
图2中，海波的熔化过程是
段；
[4]熔化需要吸收热量；
（4）[5]图2中
是液态，所以海波在
点是液态；
[6]图2中
段是凝固后的固态，所以
点是固态。
6．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。
7．下表为现在家庭、宾馆常用的无线电水壶（一种在倒水时导线脱离，用电加热的方便水壶）的铭牌，某同学用这种电水壶烧开水，他将水放至最大容量，测得水的初温是
，通电6分钟后水恰好沸腾（在一个标准大气压下），试通过计算，回答下列问题：
额定电压
额定功率
最大容量
（1）该电水壶是利用电流的_____效应工作的；
（2）该电水壶正常工作时的电流及电热丝的电阻；
（3）这段时间水吸收的热量；[水的比热容
]
（4）现测得电源电压为
，求此时电水壶的工作效率。
（计算结果保留两位有效数字）
【答案】
（1）热；
（2）5.5A，40Ω；（3）
；（4）93%
【解析】
【详解】
解：
（1）电水壶是利用电流通过导体时，使导体产生热量来工作的，是电流的热效应。
（2）根据
可得，此电水壶正常工作时的电流
由
可得，电热水壶的电阻
（3）水的质量
水在1个标准大气压下的沸点
，烧开时吸收的热量
（4）当电压
时，消耗的电能
此时电水壶工作的效率
答：
（2）该电水壶正常工作时的电流为5.5A，电热丝的电阻为40Ω；
（3）这段时间水吸收的热量
；
（4）此时电水壶的工作效率93%。
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．
（1）如图甲是探究“冰在熔化时温度变化规律”实验，图乙是根据实验数据画出的图象。
由图乙可知，冰在熔化过程持续吸热，温度_____（选填“升高”、“不变”或“降低”），冰是_____（选填“晶体”或“非晶体”）；第6分钟时冰处于_____（选填“固态”、“液态”或“固液共存态”）。
（2）小云用如图所示装置探究水的沸腾。
组装实验器材时，应按照_____的顺序（选填“自上而下”或“自下而上”）；实验室现有：
A．水银温度计（﹣20℃～120℃）；B．酒精温度计（﹣80℃～60℃）；C．体温计；D．寒暑表等不同种类的温度计，本实验应选用的温度计是_____（选填“A”、“B”、“C”或“D”）；实验中小云观察到水在沸腾前和沸腾时水中气泡的上升情况不同，如图甲、乙所示。
表示沸腾前气泡上升情况的是图_____（选填“甲”或“乙”）。
【答案】不变晶体固液共存自下而上A甲
【解析】
【详解】
（1）[1][2]从图乙可以看到冰在熔化过程，从第2min到第8min，温度保持不变，由此可以知道冰是晶体；
[3]第6min时，冰的温度还是不变，此时有一部分冰已经熔化成水，但没有全部熔化，应该处于固液共存态；
（2）[4]组装实验器材时，应按照自下而上的顺序组装，因为不能确定温度计的具体高度是多少；
[5]本实验应选用的温度计是水银温度计，因为水沸腾时，温度能达到100℃，酒精温度计最高温度只能是60℃，体温计、寒暑表这两个量程也不够大；
[6]水沸腾前，温度不均匀，烧杯上面的水温度较低，下面的水温度较高，下面的热气泡上升遇上低温的水时，一部分会液化成水，那么气泡会变小，故表示沸腾前气泡上升情况的是图甲。
10．假期爸爸妈妈带着丽丽开车旅行，已知小轿车的总质量约为2t，最大功率为120kW，小轿车在牵引力的作用下沿水平公路做匀速直线运动，行驶时所受阻力为车总重的0.2倍。
（g=10N/kg，汽油的热值取4×107J/kg）求：
（1）若轮胎与地面的总接触面积为0.2m2，静止时轿车对水平地面的压强为多少？
（2）轿车在5min内匀速行驶了3km，此时轿车的实际功率为多少？
（3）若汽油机的效率为30%，那么当轿车以最大功率行驶10min消耗汽油的质量为多少？
【答案】
（1）1×105Pa；
（2）4×104W；（3）6kg
【解析】
【详解】
（1）轿车的总重力
轿车静止时对水平地面的压力
则轿车静止时对水平地面的压强
（2）由题意可知，轿车匀速行驶时所受阻力
因为轿车沿平直公路匀速行驶，所以轿车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，即
；
轿车在5min内牵引力做的功
；
则轿车的实际功率
。
（3）该车以最大输出功率行驶10min，做的有用功
，
由
得，汽油完全燃烧放出的热量
，
由
得，需要完全燃烧汽油的质量
答：
（1）静止时轿车对水平地面的压强为1×105Pa。
（2）此时轿车的实际功率为4×104W。
（3）那么当轿车以最大功率行驶10min消耗汽油的质量为6kg。
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．小明打开装有一定量“干冰”的月饼包装盒，发现空气中出现了“白雾”，这是因为干冰在升华过程中需___________热量，使空气中的水蒸气遇冷液化形成的。
气体在液化过程中要___________热量，所以被100℃的水蒸气烫伤比被100℃的水烫伤要严重。
【答案】吸收放出
【解析】
【分析】
【详解】
[1]这是因为干冰在升华过程中需吸收热量，使空气中的水蒸气遇冷液化形成的。
[2]气体在液化过程中要放出热量，所以被100℃的水蒸气烫伤比被100℃的水烫伤要严重。
13．一支刻度均匀但刻度线位置不准的温度计，把它放在标准大气压的沸水中，读数是97℃，把它放在冰水混合物中，读数是2℃，若用这支温度计去测量某物体的温度时，它的读数恰好等于物体的实际温度，则该物体的温度是_____．如下图所示，图甲的温度为_____。
【答案】40℃-22℃
【解析】
【详解】
[1]因读数不准确的温度计的刻度是均匀的，设不准确温度计示数y与真实温度x之间满足方程：
y=kx+b；
将y=97℃时，x=100℃和y=2℃时，x=0℃分别代入方程，得：
97=k×100+b；
2=k×0+b；
解方程组得：
k=
，b=2，故方程可变为：
，
根据题意，它的读数恰好等于物体的实际温度可知，x=y，代入方程可得解为：
x=40℃；
[2]由图知，温度计10℃之间分成5等份，所以一等份代表2℃，也就是分度值为2℃；“20”在“10”的下端，说明温度低于0℃，为-22℃。
14．柴油机和汽油机在一个工作循环中的四个冲程完全相同的冲程是（ ）
A．吸气、压缩B．压缩、排气
C．吸气、压缩、排气D．排气
【答案】D
【解析】
【详解】
吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入的只有空气，所以吸气冲程不同；柴油机属于压燃式点火，所以在压缩冲程中，柴油机比汽油机压缩程度高，所以压缩冲程不同；汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火，所以做功冲程不同；排气冲程只是将废气排出，所以柴油机和汽油机在一个工作循环中的四个冲程完全相同的冲程是排气冲程；通过以上分析可知，故选D。
15．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）：
A．65℃B．60℃C．55℃D．50℃
【答案】B
【解析】
【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
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（t℃-40℃）
由于：
可得：
2（70℃-t℃）=t℃-40℃
解得t=60℃，故选B．
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C．
17．甲、乙两个相同的杯子中盛有质量和初温都相同的水，另有A、B两个金属球，其质量和初温也都相同，且都比水的温度高．现将A、B两球分别放入甲、乙两杯水中，热平衡后，甲杯水温升高了15℃，乙杯水温升高了8℃，则（）
A．A球比热容大于B球比热容
B．A球比热容小于B球比热容
C．A球降低的温度更多些
D．A球放出的热量更少些
【答案】A
【解析】
【详解】
甲、乙两个杯子中水的质量m相同，两球放入水中后，水吸收热量温度升高，甲杯的水温升高15℃，乙杯中水温升高8℃，即：
，水的比热容相同，不计热量损失，由
可知，
，由于
，
，所以
；A球放出的热量更多些；甲、乙水的初温t相同，
，所以两杯水的末温
，所以两个球的末温
，又由于球的初温
相同，所以：
质量相同、初温
相同的两球A和B，对于A有：
①
对于B有：
②
又因为
，
，①除以②得：
所以：
又
，则有
．
故A项符合题意、BCD项不符合题意；
18．2019年12月27日晚，“长征五号遥三”运载火箭成功发射，如图所示。
该火箭的起飞质量约为870t，起飞升力约为1.05×107N，关于该火箭，下列说法正确的是（）
A．火箭利用“流体中流速小的位置压强大”的原理获得升力
B．火箭尾部喷气口热得发红，是通过做功改变了火箭尾部的内能
C．火箭发射时腾起的“白气”是液态水吸热汽化形成的
D．火箭起飞时受到向上的合力约为1.
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