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科学竞赛辅导教程1、考查液体蒸发的特点例1、小明同学在语文课上作了一篇关于云南“过桥米线”的说明文，现摘录如下： “过桥米线”是云南传统的名特小吃。烹饪它的方法是：将刚沸腾的鸡汤盛到一个大碗里，然后舀一勺热油进碗里，在汤的表面上很快就形成了一层厚厚的油膜，此时把事先备好的生肉片等生食依次放进碗里，令人惊奇的是从表面上看去连热气都不冒的汤实际上却将生肉片都烫熟了。 请你应用学过的物理知识对上文中所描述的有关物理现象作出合理正确的解释（要求说出并解释两个物理现象）。思路点拔：该题是以生活为情景的开放性试题，要透过现象分析实质。答案：描述的物理现象及解释：油浮在汤的表面上形成油膜，因为油的密度小于汤的密度；汤不冒热气，因为油膜隔断了汤与空气的接触，阻止了汤的蒸发；汤能将生肉片烫熟了，因为汤温度很高，肉片与汤发生了热传递，肉片吸热升温，内能增加被烫熟。2、考查晶体的熔化图象例2、如图所示是甲、乙两种质量相等的不同晶体，均匀加热，在相同时间内吸收相同热量的条件下，两种晶体熔化前 后温度随时间变化的图象。则单位质量的两种晶体熔化过程中吸收的热量相比较，Q甲 _Q乙；液态甲的比热容_液态乙的比热容。（填“大于”、“小于”、或“等于”）。思路点拔：该题要运用晶体熔化图象的知识进行分析比较。从图象上水平部分（温度不变）可知，甲熔化过程所需的时间较短，又因为在相同时间内吸收相同热量，所以甲熔化过程吸收热量较少；由于甲、乙质量相等，故Q甲 Q乙。从图象可知，液态甲温度升高得慢，由C=Q吸/mt ，可知：C甲 C乙 。答案：Q甲 Q乙，C甲 C乙。3、考查热传递的特点例3、在如图的绝热装置中有一双层金属容器。在内层容器中倒入温度为20的水，用温度计测量其温度；在外层容器中倒入相同质量的温度为80的水，用温度计测量其温度。若认为热传递只在双层容器内部进行，则每隔相等时间记录的两个温度计的示数，绘制的热水降温曲线（用虚线表示）和冷水升温曲线（用实线表示）。下列四个图中最能反映上述两个容器中水 温变化的图象是图（ ）思路点拔：该题要运用热传递的特点进行分析。开始时内、外层的水温差大，热传递快，内层水开始时升温较快，外层水开始时降温较快。答案：D4、考查做功能改变物体的热能例4、如图所示，一个直立的长气缸内用质量为m的无摩擦活塞封有一定质量气体，这时活塞处于平衡状态。现在活塞上再放一个大质量的砝码，设气缸内气体与外界没有热交换，则（ ） A、密封气体的温度降低 B、密封气体的压强不变 C、密封气体的热能不变 D、密封气体的热能将增大思路点拔：该题要运用热能与机械能的转化进行分析。活塞上再放一个大质量的砝码，则活塞要下移，活塞对气缸内气体做了功，砝码和活塞的机械能减小，转化为热能，所以，密封气体的热能将增大，温度将升高。 答案：D5、考查比热的概念例5、酒精和水的混合液的比热是0.76103焦/（千克），求混合液中酒精与水的质量之比。（酒精比热为0.58103焦/（千克）。思路点拔： 混合液吸收的热量等于混合液中，每一种液体上升同一温度吸收热量之和。 即 Q = Q水 + Q酒精 Q = C（ m水 + m酒 ）t Q水 = C水m水t Q酒 = C酒m酒t C（ m水+ m酒 ）t = ( C水m水+ C酒m酒 )t 0.76m水 + 0.76m酒 = 0.58m酒 + 1 m水0.18m酒 = 0.24m水 得m酒/m水 =4 /3 答案：4：36、考查沸腾的条件例6、如右图所示，盛水的烧杯里有一支装有部分水的试管，加热烧杯使水达到沸点，并继续加热烧杯使杯中的水不断地沸腾，在此过程中，试管里的水会不会沸腾？为什么？思路点拔：该题要运用沸腾的二个条件进行分析。答案：水在标准大气压下的沸点是100，当烧杯中的水沸腾时，温度保持 100 不变。由于热传递，试管中的水温度也升到100。当试管中的水和烧杯中的水温度相等时，由于没有温度差而不再发生热传递，试管中的水得不到热量不会沸腾。7、考查热平衡方程的定性分析例7、把甲、乙两个质量、温度都相同的金属块，分别放入到质量、温度都相同的一杯水和一杯油中，热平衡后得到油的温度降低了5，水的温度降低了10，只有甲金属块与水、乙金属块与油之 间发生了热传递，而水的比热大于油的比热，则甲金属比热与乙金属比热的比值为（ ） A、等于2 B、大于2 C、小于2 D、以上都有可能思路点拔：该题要运用热平衡方程进行分析与比较。该金属块的质量为m，初温为t，水和油的质量为M，初温为T，则甲金属块与水之间发生了热传递，达到热平衡后的温度为（T10）。据热平衡方程有： C甲m (T10t ) = C水M10 同理可得 C乙 m (T5t ) = C油M5 C甲 2C水（T5t） 由 得： = C乙 C油（T10t） C水C油， （T5 t）（T10 t） C水（T5 t）C油（T10 t） 得 C甲/ C乙2答案：B。8、考查运用热学知识的能力例8 超市中有一种称之“一拉热”方便加热食品，加热剂是分开包装的生石灰和水，使用时，将绳子一拉，生石灰和水反应，放出热量，加热食品。（1）在保持生石灰和水的质量不变的情况下，要使反应后的温度最高，则生石灰和水的质量之比是；（2）如果要测定“一定量的氧化钙和足量的水反应放出的热量（Q）” ，现有以下仪器：烧杯、玻璃棒、温度计、酒精灯、托盘天平，其中不需要的是；（3）在测定的过程中已测定的数据是：水的质量m1、反应前水的温度t1、水中加入氧化钙后悬浊液的最高温度t2，你认为除了以上数据外还需要测定的数据是（用文字叙述，再用符号表示）；（4）一定量的氧化钙和水反应放出的热量（Q）的计算式是（假设：测定过程中放出的热量没有损失；反应的容器不吸热；加入的氧化钙和反应前的水的温度相同；生成的氢氧化钙悬浊液的比热为“c”）。思路点拨：此题是考查学生灵活运用热学知识的综合题，考查到吸热反应、实验方法和数据处理等知识。首先，要知道生石灰和水的反应是放热反应，在质量不变的情况下，要使反应后的温度最高，则生石灰和水要刚好完全反应，根据化学方程式，就可以求出它们的质量之比；热量是发生化学反应放出的，不是外界提供的，所以，测定过程中不需要酒精灯；根据质量守恒定律，反应后氢氧化钙悬浊液的质量与参加反应的生石灰和水的质量之和相等，所以，除了已测定的数据外，还需测定氧化钙的质量，方能求出放出的热量；而热量计算式可以用热量求解公式表示出来。答案：（1）COH2OC（OH）2 289 （2）酒精灯 （3）氧化钙的质量，m2 （4）c（m1+m2）(t2-t1)9、通过考查当今社会、先进技术中热学知识的应用，对学生进行STS运用的考查例9 开发和生产某种产品，应进行相应的科学研究。如研制压力锅，就应研究饱和蒸汽压力跟温度的关系，其研究结果分别用表格或图象表示，如图。温度（）9095100105110112114116118120122124126128130气压（kPa）7084101121143154163175187199211226239258270某种型号的压力锅，其限压阀由内阀和外套组成，测得限压阀的整体质量为0.07千克，压力锅排气孔的内径为3毫米。参照图表填空和计算： （1）烹调较嫩或易熟的菜时，宜采用 的方式；烹调肉类食品，采用 的方式；（2）当压力锅烧煮食物，限压阀排气时，锅内最高温度大约能达到多少？（当时的大气压为100 kPa，g取10N/） 思路点拨：此题考查学生液体沸点与气压的关系，而且综合了力学中压强部分的知识，对学生的能力有一定要求。第（1）问比较简单，易熟食品，温度要求不需很高，因此气压无须高压；反之，肉类食品不易熟，温度要求比较高，因此，须高气压。答案：（1）低压烹调（或甲），高压烹调（或乙） 第（2）问要求解出锅内的最高温度，则要先求出锅内的最大压强，而这个压强是由限压阀所产生的压强和外界的大气压共同决定的，解题过程如下：FG0.0710N/0.7NS3.14（1.510-3）2 7.0710-6P/F/S0.7N/（7.0710-6）9.90104PaPP0+P/1.0105Pa+9.90104Pa1.99105Pa199 kPa对照表格可知，锅内最高温度大约能达到120能力训练 A组1、夏天，在密闭的绝热的房间里，一直打开冰箱门让冰箱运转起来，房间内的温度将_(填“升高”或“降低”或“不变”)。2、最近我国一些城市出现了环保汽车，该车型采用“清洁燃料”加“汽油”双燃料系统，使尾气中有害气体的成份降低了80%。这种燃料是气态碳氢化合物，在微微加压的情况下即变为液体而储存于钢瓶中，加装到汽车供油系统。当向发动机供“油”时，该燃料在钢瓶中逐渐汽化，然后进入气缸被点燃，从而产生动力。根据下表可知，最适合作为清洁燃料的物质是_。（填化学式）化学式CH4C2H6C4H10C6H14沸点（）-164-89-0.5693、在气温是20的房间里，用水银温度计测沸水的温度，当水银面经过“20”到“100”之间的某一刻度时，温度计的示数表示 （ ） A、房间里空气的温度 B、沸水的温度 C、温度计中水银的温度 D、什么也不表示4、在沿海或大湖附近的气温变化比远离水域的地区缓慢。这主要是因为（ ） A、水在一般情况下比土壤温度高 B、在一般情况下水比土壤温度低 C、水比土壤更缓慢地变暖或变冷 D、水比土壤更迅速地变暖或变冷5、两个相同的容器，内盛放相同体积、相同温度的热水，一个容器的表面是白色的，另一个表面是黑色的，把它们放在同一个房间内，让它们自然冷却，则（ ） A、白色容器里的水冷却得快 B、黑色容器里的水冷却得快 C、两个容器里的水冷却得一样快 D、以上情况都有可能6、我国发射的神州四号飞船返回舱的表面有一层叫做“烧蚀层”的物质，它可以在返回大气层时保护返回舱不因高温而烧毁。烧蚀层能起这种作用，除了它的隔热性能外，还由于（ ）A、它的硬度大，高温下不会损坏 B、它的表面非常光滑，能减少舱体与空气的摩擦C、它在汽化时能吸收大量的热 D、它能把热辐射到宇宙空间7、下列说法正确的是（ ） A、质量相同的两种物质吸收热量时，比热大的温度变化一定小 B、1焦耳的热量可以使1克水温度升高4.2 C、物体的机械能增加时，热能也会增加 D、一根锯条的温度升高，热能增加时，我们无法判断其增加热能的方法 8、家中烧水的水壶，壶盖上常有一个小孔。如果没有这个小孔，而壶盖又盖得很紧，当水沸腾时会有什弊病？为什么？9、为了测量某种液体的比热容，把质量为100g的铜块从沸腾的水中取出（标准大气压下），迅速投入质量为100g，温度为10的待测液体中，混合后的共同温度是25。若不计热量损失，求这种液体的比热容为多少？铜的比热容c铜 = 0.4103 J/ （kg）10、有一种太阳能热水器，它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为1.25m2，能将接收的太阳能的50%转化为水的内能。每年6月份，向着阳光的地方平均每1m2的面积在1小时内得到的太阳辐射能为3.2106 J。如果每天接收太阳能的时间以8小时计算，可以将80kg、初温为20的水加热到多少摄氏度？B组11、如右图所示，容器底部放水，水上面浮有一层沸点比水高的油， 如果对容器底部加热，则下列说法正确的是（ ） A、水先沸腾，油后沸腾，但水和油同时蒸发 B、开始油蒸发，水不蒸发，然后同时沸腾 C、油蒸发，水不蒸发，然后水先沸腾，最后同时沸腾 D、油蒸发，水不蒸发，直到水全部汽化后，油才沸腾12、盛夏季节，在烈日炎炎下，人们闷热难耐。此时若来到浓荫蔽日的树下，会顿觉凉爽。下列事实中，可用于解释凉爽感觉的有（ ） 光是直线传播的 植物能进行蒸腾作用 植物进行光合作用时吸收太阳光能 水在汽化时吸收热量 人靠出汗来调节体温 物体在光直射时，吸收的热量多 A、 B、 C、 D、13、如果在宇宙飞船上划燃火柴，火焰会立即熄灭，这是由于（ ） A、O2不够 B、在失重情况下，空气不对流 C、宇宙飞船上温度低 D、达不到着火点14、在初冬季节，寒带的哺乳动物，都会换上一身厚重的冬装，以抵御冬季的严寒。动物这种厚重的体毛能防御严寒的原因是（ ） A、能防止热的传导和辐射 B、能防止体内水份的散失 C、能防止热的对流和辐射 D、能防止热的对流和传导15、夏日，我省城市中最高气温不是在太阳辐射最强的正午12:00，而是在午后的13:0014:00 ，这主要是因为（ ） A、城市行道树遮荫 B、城市中风速较大 C、城市中人口众多 D、城市建筑材料的比热较大16 、三个试管中分别装甲、乙、丙固体，在相同的加 热条件下，甲、乙、丙的温度随时间的变化如图所示。关于甲、乙、丙之间的质量关系，下列推测正确的是（ ） A、甲的质量大于乙 B、甲的质量小于乙 C、乙的质量大于丙 D、乙的质量小于丙17、烧瓶中装有适量水，用瓶塞塞紧，从瓶塞中插入一个装水的试管，用酒精灯给烧瓶加热使水沸腾，如图所示，外界为一个标准大气压，试管中的水（ ） A、温度等于100，不会沸腾 B、温度高于100，会沸腾 C、温度等于100，会沸腾 D、温度高于100，不会沸腾18、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有什么弊病？为什么？如果露天放置有什么弊病？为什么？19、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0510152025354555658095110125140155T1/80726459555150413734302624222120T2/8065564843383228262422222121202020、高压锅是家庭厨房中常用的炊具，利用它可以将食物加热到100以上。它省时高效，深受消费者欢迎。（1）请问高压锅的设计运用了哪些自然科学知识？（2）小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点较低的合金材料）的改进建议。现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片如图。试说明小明建议的道理。 （3）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4毫米，压在出气孔上的安全阀的质量为80克。通过计算并对照图象说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进？如何改进？21、国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸直径为65厘米，活塞冲程长55厘米，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.58105帕，飞轮的转速是1500转/分。（1）求这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；（2）如果满负荷工作时每分钟消耗15克汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（汽油的燃烧值为4.6107焦/千克）22、某学校STS活动小组前往县酒厂考察，同学们了解到：酿制白酒是发酵后粮食里的酒精从酒精槽中蒸煮汽化出来的，其装置如右图。因为汽化要吸热，所以需要在锅下加热。蒸锅实际上是一个汽化池，将其封闭后又与输汽管相通，然后将“酒汽”引入冷凝池凝结注入储酒罐，罐内的白酒度数很高，一般不宜饮用，需要与适量水混合后才能出售。有关行业规定：白酒的“度数”是指在20的100毫升酒中所含酒精的毫升数。物 质密 度（3）比 热（J/（）沸 点（，标准大气压下）水1.04.2103100酒 精0.82.410378.5试回答：（1）在标准大气压下，对汽化池加热应保持多高的温度才能出好酒？输汽管为什么要弯弯曲曲地经过冷凝池？（2）该厂生产的每瓶装“500L 45”白酒的质量是多少千克？是否恰好“一斤酒”？这种酒的密度是多少？（不考虑混合时体积的变化）23、某实验小组的同学在寒冷的冬天做了一个测定合金材料比热的实验：他们把一个实心的合金材料制成的球体加热到不同的温度，然后将球置于0的大冰块上，分别测出球体陷入冰中的深度h，如图所示。已知当球体的初温分别为75和100，对应球体陷入冰中的深度为h1=13.6cm和h2=16.7cm，球体的体积为VR3，R为球体的半径，球体的密度约为冰的密度的3倍。设实验过程中环境温度恒为0，不计热量损失。冰的熔解热为=3.34105J/（冰的熔解热表示1千克0的冰熔化成0的水时吸收的热量为3.34105焦）。试求该合金材料的比热。参考答案1、升高 2、C4H10 3、C 4、C 5、B 6、C 7、D 8、如果壶盖上没有小孔，而壶盖又盖得很紧，水沸腾时会从壶嘴喷出，这是因为沸腾时壶内水蒸气增多，气压增大，壶内气体会把水压出来。9、2103 J /（kg） 10、67.6 11、D 12、C 13、B 14、D 15、D 16、B 17、C18、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。19、（1）第一种材料 （2）20 （3）t = 35分时的T1 = 5020、（1）水的沸点随液面气压的增大而升高；力的平衡；压强；熔点（2）高压锅一