初中物理竞赛试题分类第12章内能与热机Word下载.docx
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3和“／min”之间的符号如果是代表质量，它的意义应该是千克（符号kg），考虑到1千克水的体积是1升，所以，这个符号一定是字母L的小写“l”，而不是数字“1”。
因此正确的数字和单位是3升／分（3L／min）。
分析温升25℃和55℃两种情况可以印证这个结论。
3．由关系式Q放=cm△t和热水产生率表可知升温25℃时水每分钟吸收的热量和燃气放出的热量：
同理，升温55℃时水吸收的热量：
Q吸=4.2×
103×
2×
55=4.62×
105（J）燃气每分钟放出的热量：
Q放=6.17×
105J
答：
升温25℃和55℃时的热效率分别是85%和75%；
因为温升较高时，热量损失多，所以热效率较低。
六、（20）（1996年复赛）小明有一只温度计，虽然它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的，标度却不准确。
它在冰水混合物中的读数是－0.7℃，在沸水中的读数是102.3℃。
（l）当它指示的气温是－6℃时，实际的温度是多少？
（2）它在什么温度附近误差很小，可以当作刻度正确的温度计使用？
实际温度记为t，温度计的读数记为t＇。
按题意，t和t＇为线性关系，因此t=at＇+b①
分别把t＇=-0.7℃、t=0℃和t＇=102.3℃、t=100℃代入，解出a=0.97，b=0.68再将a、b值代入①式得
t=0.97t＇+0.68℃②
（1）把t＇=-6℃代入②式，得t=-5.14℃．
（2）令t＇=t，则②式变为t=0.97t+0.68℃解出t=22.7℃
16（1997年全国复赛）．用太阳能热水器给40千克的水加热，水温由18℃升高到36℃，水吸收的热量是________焦耳。
若用燃烧值为3.0×
107焦耳/千克的煤给水加热，其效率为20％，则需要燃烧约________千克煤。
．3.024×
106，0.5
五、（15）（1997年全国复赛）小明有一只温度计，虽然它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的，标度却不准确。
它在冰水中的读数是-0.7℃，在沸水中的读数是102.3℃。
（1）当它指示的气温是-6℃时，实际的温度是多少？
解：
（1）设温度计的读数为t＇时，实际温度为t。
由于t由0°
→100℃时，温度计的读数由-0.7℃→102.3℃。
故有t＇=（t×
1.03）-0.7℃，或t=0.97t＇+0.68℃，当t＇=-6℃时，有t=-5.1℃。
（2）当温度计的读数恰等于实际温度时有t=t＇，则t-0.97t=0.68℃，∴t=22.7℃。
五、（25分）（1999年全国复赛）小红做实验时发现一只温度计不准确。
把它和标准温度计一同插入水中，发现当实际温度为20C时他的示数是40C，820C时的示数为800C。
仔细观察，他的刻度是均匀的。
（1）请以X表示任意温度时这只温度计的示数，以Y表示这时的实际温度，导出用X表示Y的公式。
（2）这只温度计的示数为260C时，实际温度是多少？
（3）在什么温度时，这只温度计的温度等于实际温度。
（1）因为刻度是均匀的，所以温度计每增加相同的示数时，实际温度的增加也是相同的，根据这一点可以试探性地写出y＝ax（a为某一常量）。
但是根据题中所述的实际情况，当x＝0℃时，y不大可能也是0℃，这时y＝b，于是y和x的关系在形式上应为y＝ax＋b①
由于x＝4℃时y＝2℃，x＝80℃时，y＝82℃，把这两组数据分别代入①式，得到
4℃×
a＋b＝2℃80℃×
a＋b＝82℃解之得a＝1.05b＝－2.21℃
即y＝1.05x－2.21℃②解出x＝44℃
这表示，在44℃时温度计的示数与实际温度相同。
注意：
式中各量该写单位的要写单位，不该写的不能写，否则扣分
一、（第十一届全国复赛）1千克20℃的水吸收4.2×
105焦的热量后，它的可能温度是多少？
在下列4个答案中选出正确答案的序号并说明选择该答案的理由。
A、80℃B、100℃C、120℃D、130℃
A、B、C
说明：
经计算，若不考虑物态变化，水温可升高100℃，即达到120℃．但题目未给出大气压的值，在不同大气压下水的沸点不同，因此当沸点在120'
C以上时可选C；
当沸点为80℃或100℃时，水温分别达到80℃或100℃，剩余的热量不足以使1千克水全部汽化．故可选A或B．本题8分．选对A，B、C得1分，说对理由再得5分．若只选C并说对理由可得3分。
三、（第十四届全国复赛）有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅能节省能源,而且很方便.李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度的大小。
也就是说，太阳光垂直照射地球表面是，地球表面单位时间单位面积所获得的能量是多少。
实验装置如图2所示，晒水箱的内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上面开口并盖有透明玻璃板。
在估测之前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能量究竟占太阳辐射到玻璃板上能量的百分之几？
李明和张华各拿一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。
（1）透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几？
你在得出这个结论时做了什么假设？
假设的根据是什么？
（2）请你帮助他们设计实验方案，并写出具体的实验步骤。
（3）请你对这个实验方案的可行性做出评价。
该问题没有惟一的标准答案，属于开放性试题，以下内容可以作为基本依据．
（1）假设玻璃板对光的吸收可以忽略．其根据是薄玻璃板十分透明（实际上玻璃对红外线不很透明，而红外线的热效应是比较强的，这点可不作为对学生要求）．通过李明和张华的实验结果可以推测，每块玻璃板反射的太阳光只有入射光能量的一半，这就是说，入射玻璃板的太阳光有一半被玻璃板反射了．所以，透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的50％．
（2）实验方案：
若实验过程中总能使太阳光垂直入射，且晒水箱内部涂黑，可以认为射入晒水箱的太阳光不再被反射出去，晒水箱吸热效率为50％．另外，晒水箱周围有保温层，可以认为没有热量散失．若晒水箱吸收的热量完全用来使水的温度升高，测出保温箱中一定质量的水在一定时间里，其内能增加了多少，并测量出太阳光垂直照射物体表面的面积，就可以计算出太阳光垂直照射地球表面时，地球表面单位时间单位面积所获得的太阳光照射的能量是多少．
实验步骤如下：
①向晒水箱中倒入质量为m的清水．并用温度计测量此时水的温度t0。
②用刻度尺测量晒水箱盖的面积S。
将晒水箱开口朝向垂直阳光的方向，盖好玻璃板开始计时．经过t时间后（如3h），再测量水的温度t温。
③经过t时间后（如3h），再测量水的温度t温。
④太阳光对地球表面辐射的强度是cm（t温－t ）/（tS×
50％）
（3）从实际问题的要求来看，该问题是要进行估测，因此其中有许多东西就必须进行合理地简约．如，“假设玻璃板对光的吸收可以忽略”“若实验过程中总能使太阳垂直入射”“没有热量散失”等假设都是允许的，而且是应该的．但是上述这种简约，必须会对估测结果带来一定的影响．此外，还有某些因素未给予考虑，如实验过程中天气的变化所引起的环境温度的变化等，因而，估测结果与真实值之间会有相当大的偏差是不可回避的．但就其取平均效果来说是可行的．
评分标准：
（1）6分；
（2）6分：
（3）6分（只要学生能从正反两个方面进行评价，并且评价得有道理，就可以得满分）．
三、（16分）（第十五届全国复赛）下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数表。
CWNG系列三种锅炉主要技术参数
型号
CWNG
0.7-80/60-AII
1.05-80/60-AII
1.4-80/60-AII
功率/MW
（）
1.05
1.4
容水量/t
3
3.5
4
耗煤量
145
290
外型尺寸
2.7×
1.5×
2
3.0×
2.9
1.9×
烟囱尺寸/mm
Ф300×
15000
Ф350×
Ф400×
15000
热效率/%
75
出水温度/℃
80
回水温度
60
总重量/t
5
7.5
9
运行压力
常压
供暖面积
6000
12000
循环水量
45
已知水的比热容为
·
℃，假设三种锅炉的燃煤效率相同，且煤均可达到完全燃烧。
请根据上表回答以下问题：
1.根据表格中的已知数据，请在表格中的四个（）内填上合适的数据。
2.按表格中的出水温度和回水温度，计算CWNG1.05-80/60-AII型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。
3.根据表格中已知数据计算燃煤的热值为多少。
1.（共10分）
（1）方法一，由表中三种锅炉型号的代码表示中可知，第一种锅炉的功率为0.7MW。
方法二，已知三种型号的锅炉热效率相同，则：
①
②
③
由①、③两式可得：
（2分）
所以，CWNG0.7-80/60-AII锅炉的功率为0.7MW。
（2）由上述的②、③两式可得：
所以，CWHG1.05-80/60-AII锅炉的耗煤量是217.5kg/h。
（3）供暖面积与循环水量或锅炉功率成正比，即
（3分）
所以，CWNG1.05-80/60-AII锅炉的供暖面积为
。
（4）锅炉所做功可视为水循环放出的热量，即W=Q
④
⑤
由④、⑤两式可得：
所以，CWNG0.7-80/60-AII锅炉的循环水量为
2.（3分）按表格中的出水温度和回水温度，以及循环水量，计算锅炉每小时向住宅释放的能量。
依据
3.（3分）由
：
得
六、（20分）（第十五届全国复赛）在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。
在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。
某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。
其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。
这种柴油发动机有6个气缸，气缸直径为110mm，活塞行程为135mm，当转速为2300r/min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达240g/（kW·
h），柴油的热值为
请回答下列问题：
1.该柴油发动机的效率最高可达多少？
2.在做功冲程中气缸内的平均压强是多少？
3.如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约31%提高到近35%，安装前按每年消耗3亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油？
4.如果目前我国柴油的平均价格为3750元/吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。
由此你有哪些认识？
1.（4分）该发动机的效率最高为：
（4分）
2.（8分）
，
，
每秒钟的做功冲程数为：
设做功冲程中的平均压强为P，则有用功率P为：
3.（6分）已知
亿吨
因为安装“增压器”前后有用功是相同的，所以有：
4.（2分）安装“增压器”后，仅节约柴油一项每年可为国家节约的资金为
0.34亿吨×
3750元/吨=1275亿元
由此可以看出，如果这项技术能得到广泛的应用，会给人类带来巨大的利益。
但是，任何新技术在实际中的应用会受到各方面条件的影响和制约。
应该说，节约和有效利用能源始终是人类需要努力的。
3．（1992年全国初赛）炒菜时利用的热传递方式主要是________。
传导
2．（1993年全国初赛）人们常说井水冬暖夏凉，这是因为[A]
A．井内冬夏温度变化小，地面冬夏温度变化大，所谓“冬暖夏凉”是井水温度与地面温度比较而言的。
B．井水受地热的作用而有较多的热能。
C．井水远离地面，不受空气流动的影响，因而具有较多的热能。
D．井水暴露在空气中，夏天气温高，蒸发得快，吸收了较多的热量，因而温度较低。
5．（1993年全国初赛）许多电冰箱的后背涂成黑色，原因是[A]
A．黑色物体的热辐射能力较强。
B．黑漆的强度较高。
C．黑色物体吸热能力较强，有利于冰箱内物体的降温。
D．黑色物体不易吸附灰尘。
3．（1993年全国初赛）有一支用毕没有甩过的体温计，读数停留在38.2℃，被误用来测量病人的体温。
病人实际体温是37.8℃，体温计读数是______℃；
如果病人实际体温是38.5℃，体温计读数是______℃。
38.2；
38.5
6．（1994年全国初赛）我国农村使用的一种钢架水泥壳抛物面太阳灶，用30分钟刚好可将4千克与气温（26.5C）相同的水烧开。
若不计热损失，此时这个太阳灶的功率为[B]
A．163瓦。
B．686瓦。
C．933瓦。
D．41160瓦。
1．（1994年全国初赛）帽子的功能很多，仅从热学角度看，夏天戴草帽主要是为了防止______；
冬天戴棉帽主要是为了防止______。
热辐射；
热传导．
6．（1995年全国初赛）农村广泛使用塑料地膜种菜。
来自太阳的热量主要通过______的方式传递进去，以提高土壤的温度，同时，由于薄膜隔开地膜上下的空气，所以防止了热量以______方式的散失。
热辐射对流
六、（8分）（1995年全国初赛）一台拖拉机的发动机是四汽缸、四冲程的柴油机，汽缸的直径为95毫米，活塞冲程为127毫米，第三冲程中气体作用在活塞上的平均压强是196牛／厘米2，飞轮的转数是1200转／分，这台发动机的功率是多少瓦？
活塞面积S=πr2=3.14×
（9.5／2）2=70.85（厘米）2
（1）
活塞受到的压力F=PS=196×
70.85≈1.389×
104（牛）
（2）
燃气对活塞每次做功W=Fh=1.389×
104×
0.127
≈1764（焦）（3）
曲轴每转一周两个气缸做功，每分钟发动机做功次数
n=1200×
2=2400（次／分）（4）
每次做功所用时间t=1／n=1／2400（分／次）
=0.025（秒／次）（5）
5、（1998年全国初赛）实验室用的普通温度计的横截面为（）形，而体温计的横截面却为（）形，体温计的横截面做成这样形状的目的是加强玻璃的（）作用。
圆三角形放大
3．（1999年全国初赛）两支内径不同、下面玻璃泡内水银量相等的合格的温度计，同时插入一杯热水中，过一会儿则会看到：
[D]
A．两支温度计水银柱上升的高度相同，示数相同；
B．内径细的温度计水银柱升得较高，示数较大；
C．内径粗的温度计水银柱升得较高，示数较大；
D．内径粗的温度计水银柱升得较低，两支温度计示数相同。
4．（1999年全国初赛）在抗洪救灾中，大堤上的许多人都身穿厚厚的“背心”，这种“背心”的主要作用是：
[D]
A．能阻碍热传递，从而可以抵御风寒；
B．跌倒或碰撞时减小其他物体对人体的作用力，起保护作用；
C．不同的背心反射不同颜色的光，便于识别；
D．以上说法都不对。
6．（1999年全国初赛）航天飞机关闭发动机后正在太空中飞行。
如果科学家要在其中进行实验，下列哪些操作不能正常进行：
[C]
A．用温度计测温度；
B．用弹簧秤测力；
C．用天平测质量；
D．用电子表测时间。
五、（8分）（1999年全国初赛）有一堆从河中捞出的温砂子，测得其比热容为1.2×
103焦/（千克．℃）。
已知干砂子的比热容为0.9×
103焦/（千克．℃），则按质量说，这堆砂子含水的百分比是多少？
参考解答：
解答中各字母所代表的意义如下：
m1—干砂子的质量，m2—水的质量，m—砂子和水的混合物的质量；
c1—干砂子的比热容，c2—水的比热容，c—砂子和水的混合物的比热容；
Q1—干砂子吸收的热量，Q2—水吸收的热量，Q—砂子和水的混合物吸收的热量；
△t—温度差。
砂子和水的混合物、砂子、水各自吸收的热量可以表示为：
Q=c（m1+m2）△t
（1）
Q1=c1m1△t
（2）
Q2=c2m2△t（3）
由这三个式子可以解出
代入数值后，得
3.（6分）（2000年全国初赛）气象站测量气温用的温度计装在百叶箱中。
百叶箱是什么颜色的？
为什么？
如果装在封闭的箱子中会有什么弊病？
如果露天放置会有什么弊病？
百叶箱是白色的。
如果是其他颜色的，阳光照射时会使箱内空气的温度明显高于箱外气体的温度，测出的温度不是环境中空气的温度。
如果把温度计装在封闭的箱中，测出的也不是环境的的气温。
这是由于空气不流通，箱子内外的气温并不相等。
如果把温度计露天放置，测量出来的同样不是气温。
这是由于阳光直接照射时，温度计本身的温度不等于周围空气的温度。
七、（9分）（2000年全国初赛）小红在两个同样的烧瓶中灌满水，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保温性能。
表中给出了在时刻t（单位是分）测得的两个烧瓶中的水温T1、T2的几组数据。
根据这些数据在下面的方格纸中作出表示水温与时间关系的图象并回答以下问题：
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，哪一个最可能是由于测量或记录的疏忽而产生的错误？
t/分
10
15
20
25
35
55
65
95
110
125
140
155
T1/℃
72
64
59
51
50
41
37
34
30
26
24
22
21
T2/℃
56
48
43
38
32
28
答案：
图象如图。
第一种材料的保温性能较好。
当时的室温约为20℃。
所给数据中t=35分时的T1=50℃最可能是测量或记录时的错误。
5. （十一届全国初中应用物理知识竞赛）下列物体都能导热，其中导热本领最好的是：
（ D ）
A. 铁管
B. 铝管
C. 铜管
D. 热管
11.（十一届全国初中应用物理知识竞赛）炎热的夏天，当你走在晒得发烫的柏油路上时，刚巧来了一辆洒水车，洒湿了路面。
这时你会感到更加闷热，产生这种感觉的主要原因是：
（ B ）
A. 洒水车中的水经过曝晒，内能增加，温度很高
B. 洒水后空气的湿度增加，身上的汗较难蒸发
C. 地面上的水反射了阳光，使身体得到更多的热量
D. 水蒸发时把地面的热带到了人的身上
0号柴油
SALE70.02金额
LITTER26.93升
PRICE2.60单价
五〈8分〉（十三届全国初中应用物理知识竞赛）在不同地区,车用燃油的价格会有不同,不同日期的油价也可能不一样,但都不会相差很大。
赵明生洒在沿海地区,暑假到新疆探亲,在新疆乘坐汽车时却发现了下面的奇怪现象。
车辆在加油站时,他看到加油机上的示数如右表所示:
走过一段路之后,在乙加油站的小黑板上又看到一个如下的价目表。
赵明最初非常吃惊:
为什么在相距不远的两地,油价相差这么多!
但仔细思考之后他恍然大悟,原来两站的计量方式不同。
油品价格密度温度一览表（2002.7.14）
品名
密度
温度
价格
值班人
93号汽油
0.7530
28.6
3.545
发油：
×
90号汽油
0.7300
28.3
3.344
安全：
0号汽油
0.8350
3.103
计量：
-10号汽油
0.84
站长：
（1）通过计算说明,两个加油站的计量方式有什么不同。
（2）为什么在新疆会有两种不同的燃油计量方式,而在沿海地区一般只用一种方式计量?
（1〉乙站给出了油的密度。
为什么乙站要这样做?
密度这个物理量与体积、质量相关联,看来乙站有可能按质量售油。
另一方面,油的密度小于1,如果以千克为单位售油,单价的数值会大于以升为单位标价的数值.乙站确实是这样.如果3.103元是lkg0号柴油的价格,1L的价格就是3.103元×
0.8350=2.59元。
这与甲站的标价只差0.01元。
看来乙站的确是按质量计量售油的。
〈2〉新疆的昼夜温差、季节温差都很大,同样质量的油,不同温度时的体积相差较多.有的加油站为了减小销售误差,就采用质量计量的方法.沿海地区温差没有新疆那么大,一般只用体积计量.
七、（16分）（第十四届全国应用物理知识竞赛）下表列出的是某厂生产的家用燃气热水器的参数
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