中考物理专题题库∶热学问题题附答案

一、初中物理热学问题求解方法1．物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热。他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图所示。已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，问：(1)图a、b中，哪个是沙子吸热升温的图像？(2)加热2min，水吸收了多少热量？(3)试求出沙子的比热容。【答案】(1)图a；(1)4.2×104J；(1)0.9×103J/(kg·℃)。【解析】【分析】(1)用两只完全相同的酒精灯，分别给水和沙子加热，这样做的目的是使水和沙子在相同时间吸收相同的热量，再利用公式进行分析；(2)从图像可知，加热满2min，水的温度从20℃上升到70℃，从而可知和水的温度变化，已知水的质量和比热容，可利用公式计算水吸收的热量；(3)相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，所以2min水和沙子吸收的热量也相同，由图a得出沙子温度的变化量，再根据计算沙子的比热容。【详解】(1)由题知，沙子和水的质量相等，且沙子的比热容比水小，吸收相同热量时（加热相同时间），由公式可知，沙子升高的温度多，所以图a表示的是沙子吸热升温的过程；(2)由b图像可知，加热满2min时，水的温度从20℃上升到70℃，则加热满2min时水吸收的热量：；(3)相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，在2分钟的时间内,沙子吸收的热量：，因加热2min，沙子的温度从20℃上升到250℃，由可得，沙子的比热容：。答：(1)图a是沙子吸热升温的图像；(2)加热2min时，水吸收了4.2×104J热量；(3)沙子的比热容为0.9×103J/(kg·℃)。2．探究水沸腾时温度变化的特点：(1)如图甲、乙所示，是小明同学在实验中，用数码相机拍摄的水沸腾前和沸腾时的两张照片，其中_____是水沸腾时的情况；(2)实验前，向烧杯中倒入热水而不是冷水，这样做是为了_____；(3)由实验数据绘制出温度随时间变化的图像，如图丙所示。根据记录的数据，水的沸点是_____℃；可得出水沸腾时温度变化的特点：不断吸热，温度_____。【答案】甲缩短实验加热时间98不变【解析】【分析】【详解】(1)[1]水沸腾时，烧杯中水的温度是均匀的，气泡上升时，受到水的压强越来越小，那么气泡体积会变大，从甲、乙两图可以看到，甲是水沸腾时的情况。(2)[2]实验前，向烧杯中倒入热水而不是冷水，因为冷水加热，需要更长时间才能达到想要的温度，用热水会缩短实验加热时间。(3)[3]从图丙可以看到，第4min开始，水的温度保持在98℃不变，可以推测水的沸点是98℃。[4]可得出水沸腾时温度变化的特点：不断吸热，但是温度保持不变。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．如图甲所示，是“探究物质的熔化规律”的实验装置。实验时先将固体物质和温度计分别放入试管内，再放入大烧杯的水中，观察固体的熔化过程。（1）固体熔化图象如图丙所示，物质在熔化过程中，温度_____，此时温度如图乙所示，读数方法正确的是_____（填“A”“B”或“C”），该物质是_____（填“晶体”或“非晶体”）。（2）实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部，则测得试管内物质的温度值偏_____。【答案】保持不变B晶体高【解析】【详解】(1)[1][2][3]由图乙知，A俯视，读数会偏大，C仰视，读数会偏小，B读数方式正确；由于该物质在熔化过程中，温度保持不变，所以是晶体；(2)[4]实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部，温度计的示数会受烧杯底部的影响，则测得试管内物质的温度值偏高。5．某小组的同学做“比较不同物质的吸热能力”的实验，他们使用了如图所示的装置．（1）在设计实验方案时，需要确定以下控制的变量，你认为其中多余的是____________．A．采用完全相同的加热方式B．酒精灯里所加酒精量相同C．取相同质量的水和另一种液体D．盛放水和另一种液体的容器相同（2）加热到一定时刻，水开始沸腾，此时的温度如图丙所示，则水的沸点是____________℃，这表明实验时的大气压强____________（选填“大于”、“小于”或“等于”）一个标准大气压．（3）实验中，____________表示液体吸收热量的多少，加热水至沸腾时继续加热，水的温度不变，水的内能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。（4）而另一种液体相应时刻并没有沸腾，但是温度计的示数比水温要高的多．请你就此现象进行分析，本实验的初步结论为：不同物质的吸热能力____________（选填“相同”或“不同”），未知液体的吸热能力____________（选填“大于”或“小于”）水的吸热能力．【答案】B98小于加热时间（长短）增大不同小于【解析】【详解】(1)[1]在设计实验方案时，需要控制相关物理量不变，需要保证吸收的热量相同、质量也相同、加热时间和方式相同，但并不需要酒精灯里所加酒精量相同，故选B；(2)[2][3]水的沸点就是这刻的温度，由图可以看到它的沸点是98℃；这个沸点低于1标准大气压时的沸点，所以实验时的大气压强小于一个标准大气压；(3)[4][5]实验过程，加热时间的长短表示液体吸收热量的多少；加热水至沸腾时继续加热，水的温度不变，但是水还在继续吸热，它的内能应该继续增大；(4)[6][7]加热相同的时间，吸收的热量相同，但是另一种液体温度计的示数比水温要高得多，这说明了不同物质的吸热能力不同，未知液体的吸热能力比较小。6．为了比较水和沙子吸热本领的大小，小明在两个相同的烧杯中分别装入水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热。(1)在实验前要控制水和沙子的____和____相同；(2)比较水和沙子吸热升温快慢的方法有两种：方法一：加热时间相同比较它们各自升高的温度；方法二：______________；(3)用两个相同的酒精灯对其加热的目的是____；(4)如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，____（填“沙子”或“水”）升高的温度更高；(5)实验中有些同学发现：刚开始加热时，情况与(4)结论不符，可能的原因是____；(6)小丽家住市中心，奶奶嫌城市夏天太热不住她家，这激发了她探究城乡温差原因的兴趣。她利用双休日时间和同学们一起在中午同一时刻测量了各个测试点的气温，并以此绘制出如图所示的“区域—温度”坐标图。(a)从图中你发现____的温度比较高，这种现象我们称为“城市热岛效应”；(b)请结合图中数据以及你的经验，找出一个造成热岛效应的原因：____；(c)如何减少城市环境的热污染，请你提出一条合理化建议：____。【答案】质量初温升高相同的温度比较它们的加热时间使水和沙子在相同的时间内吸收的热量相同沙子沙子受热不均匀市中心水泥、混凝土的比热容小多植树、建人工湖【解析】【分析】(1)根据，物体吸收热量的多少与物体的质量和升高的温度有关，所以实验过程中需控制沙子和水的质量和初温度相等；(2)比较物体吸热本领的方法：吸收相同的热量，比较升高的温度；升高相同的温度，比较吸收的热量；(3)实验中需控制水和沙子的受热情况相同，所以要选择两个相同的酒精灯；(4)质量相同，加热相同的时间，根据，沙子比热容小，升温就高；(5)水可以进行对流，水的导热性较好；(6)对于产生“城市热岛效应”原因可以从城市和农村的不同来分析，包括建筑物和道路；减少热污染要植树造林，多建绿地。【详解】(1)[1][2]实验前要控制水和沙子的质量和初温相同；(2)[3]比较水和沙子升温的速度，可使水和沙子升高相同的温度，比较加热时间；也可给水和沙子加热相同的时间，比较升高的温度；(3)[4]相同的酒精灯在相同的时间内放出的热量是相同的，为保证水和沙子在相等的时间内吸收的热量相同，需使用两个相同的酒精灯；(4)[5]相同质量的水和沙子加热相同时间，说明吸收的热量相等，根据，沙子比热容小，升温就高些；(5)[6]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；(6)[7](a)由统计数据可以看出，城市的温度较高；[8](b)“城市热岛效应”主要是城市建筑多为砖瓦建筑，道路多为水泥路面，水泥道路和建筑物，它们的比热小，升温高；另外，城市汽车排放尾气多，尾气的热量也对空气升温起了作用；[9](c)要解决“城市热岛效应”就要在城市中心多植树、建人工湖。7．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。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．小明探究水沸腾时的特点，实验装置如图所示。（1）加热一定时间后，温度计的示数如图所示，此时水的温度为________℃；（2）当观察到如图中的_______图时，说明水已沸腾；b图中气泡上升的过程逐渐变小，发生的物态变化是_______；（3）水在沸腾过程中虽然温度不再升高，但酒精灯要持续加热，这说明液体在沸腾过程中要______；（4）如图所示中能正确表示实验过程中水温度变化的图象是______________。A．B．C．D．【答案】89；a；液化；吸热；A。【解析】【分析】本题考查探究水沸腾实验的仪器、实验现象及图象处理。【详解】(1)[1]由图可知，温度计的读数是89℃；(2)[2]水沸腾时，水泡上升变大，到水面破裂开，由此可知a图时，水已沸腾；[3]b图中，气泡在上升过程中，变小，最后消失了，是气泡中的气体在上升过程中遇到的水温度比较低，气体遇冷液化变成了液体，故是液化过程；(3)[4]水在沸腾时，虽然温度保持不变，但要继续吸热；(4)[5]水在沸腾前，吸热温度升高，沸腾时，吸热温度保持不变，直到水全部汽化，满足这些描述的是A。10．煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机．某县在冬季利用地热能为用户取暖．县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，出水流量为150m3/h．（1）每小时流出的水是多少kg?（2）求每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量．（3）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气?[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J](kg•℃)，天然气的热值为4×107J/m3]【答案】(1)1.5×l05kg；(2)2.52×1010J；(3)700m3【解析】【详解】(1)每小时流出水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×150m3=1.5×l05kg；(2)水放出的热量Q水放=cmΔt=4.2×103J/（kg•℃）×1.5×105kg×（90℃-50℃）=2.52×1010J；(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则Q有用=Q水放=2.52×1010J，天然气需要放出的热量Q放==2.8×1010J，天然气的体积V==700m3.答：(1)每小时流出的水是1.5×l05kg；(2)每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J；(3)利用地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气。11．在两个相同的杯子内盛有质量相等的热水和冷水，将一半热水倒入冷水杯内，冷水杯内的温度升高21℃，若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内，冷水杯内的水温会升高（）A．9℃ B．8℃ C．6℃ D．5℃【答案】C【解析】【详解】设一杯水的质量为m，热水的初温为t热，冷水的初温t冷，将一半的热水倒入容器中后共同的温度为t，因不计热损失，所以，由Q=cm△t可得：Q放=Q吸，即：cm△t热=cm△t冷，解得：△t热=2△t冷=2×21℃=42℃，据此可设t冷=0℃，则t=21℃，t热=21℃+42℃=63℃，若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内时，相当于同时向冷水中倒杯热水，则：cm（t热-t′）=cm（t′-t冷）即(63℃-t′)=t′-0解得：t′=27℃，所以，冷水温度将再升高：△t=t′-t=27℃-21℃=6℃。故C符合题意。12．某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，采用了很多新技术，这种柴油发动机有8个气缸，活塞面积为12000mm2，活塞行程为135mm，当转速为2500r/min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达260g/（kW·h），（1kW·h＝3.6×106J），柴油的热值为4.3×107J/kg。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？【答案】(1)32.2%；(2)8.15×105Pa。【解析】【详解】(1)每1kW·h耗油260g，完全燃烧释放热量为：Q放=mq=0.26kg×4.3×107J/kg=1.118×107JW=1kW·h=3.6×106J故柴油发动机的效率最高可达：(2)单缸四冲程柴油机一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次，由于转速为2500r/min，合，则一个气缸每秒做功次数为：则该柴油机每秒做功次数为：该柴油机的功率：所以，做功冲程中的平均压强为：答：(1)柴油发动机的效率最高可达32.2%；(2)在做功冲程中气缸内的平均压强是8.15×105Pa。13．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。14．旅游时，小华用“小米8”手机与同学联络，通话时声音信息在空中的传播速度是_______m/s；同学帮小华拍了一张照片，小华在水中的“倒影”清晰可见，拍照时水中的“倒影”是由于光的_________形成的，照片中小华的倒影部分____________（选填“是”或“不是”）实际光线进入手机镜头形成的；“小米8”手机的散热材料是石墨烯晶体，石墨烯________（选填“有”或“没有”）固定的熔点；石墨烯的比热容为，则200g的石墨烯温度升高，吸收的热量是__________J。【答案】反射是有【解析】【分析】【详解】[1]通话时声音信息是通过电磁波传播的，不是声波，所以它的传播速度是。[2][3]拍照时水中的“倒影”是由于光的反射形成的；照片中小华的倒影部分是由水面反射的光线进入手机镜头形成的，这是实际光线。[4]石墨烯晶体是晶体，有固定的熔点。[5]根据热量的计算公式可知，200g的石墨烯温度升高，吸收的热量是15．当水烧开时，我们会看到水蒸气将壶盖项起，从能量转化的角度看，这与四冲程汽油机的_________冲程的能量转化相同，若某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为，则此汽油机每秒钟对外做功____________次。【答案】做功10【解析】【详解】[1]水蒸气将壶盖项起，从能量转化的角度看，这是水蒸气内能转化为壶盖的机械能，四冲程汽油机的做功冲程也是把内能转化为机械能。[2]由题意可知，飞轮的转速为即每秒钟飞轮转数是20r，飞轮转两转，汽油机经历一个工作循环，对外做功1次，那么此汽油机每秒钟对外做功次数是10次。16．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Lmm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为pPa，飞轮转速为Nr/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VL，汽油的热值为qJ/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17．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。18．下列关于内能说法正确的是（）A．0℃的物体内能为零 B．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递C．温度高的物体比温度低的物体内能大 D．物体内能增大，温度可能不变【答案】D【解析】【详解】A．一切物体，不论温度高低，都具有内能，所以0℃的物体内能不为零，A错误；B．热量总是从温度高的物体向