备战中考物理(热学问题提高练习题)压轴题训练含答案

一、初中物理热学问题求解方法1．随着人们生活水平的提高，轿车已逐步进入普通家庭．若某轿车以20kW的功率在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶1000s，消耗汽油2L．[已知ρ油＝0.7×103kg/m3、q油＝4.6×107J/kg，c水=]．求：（1）轿车做的功；（2）汽油机的效率；（保留一位小数）（3）如果汽油完全燃烧产生的热量中有4.2%被水箱中的质量为7kg初温为20℃的水吸收，能使水的温度大约升高多少℃（1个标准大气压）？【答案】(1)；(2)；(3)【解析】【详解】(1)由题意可知，轿车做的功为(2)消耗汽油的质量为消耗汽油2L放出的热量为汽油机的效率为(3)设能使水的温度大约升高，由题意可知可求得由于这是在1个标准大气压下，水的最高温度为100℃，所以能使水的温度大约升高答：(1)轿车做的功为；(2)汽油机的效率为；(3)如果汽油完全燃烧产生的热量中有4.2%被水箱中的质量为7kg初温为20℃的水吸收，能使水的温度大约升高．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306489124水3096163220(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．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：4．建立模型在科学研究中有着重要的作用，模型可以帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的微观结构。很早以前，科学家们发现了物质是由微粒（分子）组成的，从而建立了如图所示是物质三种状态的分子模型（如图所示）。固体中分子间的束缚能力很强，分子只能在某个位置附近做小幅的振动，不能自由移动；气体分子间的束缚能力很弱，所以分子运动相对强烈，如果没有容器的限制可自由运动，尽可能占据更多的体积；液体介于三者之间（与固体更接近），大部分分子在大部分时间内只能在某一位置附近做幅度相对大的振动，某些能量较大的分子能克服液体内其他分子的束缚而“飞离”液体。（1）由材料可知，当物质从气态变化到固态时，需__________（选项“吸热”或“放热”），使其温度__________，分子只有的能量减小，分子的活跃程度需急剧变弱。（2）在液体的表面上，某些能量较大的分子能克服液体内其他分子的束缚而“飞离”液体表面，这就是__________；在液体内部，有一些分子由于获得足够的能量摆脱其他分子的束缚，进入液体内部的小气泡中。从而使小气泡逐渐变大并上升到液面，气泡破裂，其中的水蒸气“飞”到空气中，这就是__________。（以上两空选填汽化的两种方式中的一种）【答案】放热降低蒸发沸腾【解析】【详解】(1)[1][2]物质从气态变化到固态叫做凝华，凝华需要放热，使其温度降低；(2)[3]在液体的表面上，某些能量较大的分子能克服液体内其他分子的束缚而“飞离”液体表面，属缓慢的汽化现象，这就是蒸发现象；[4]在液体内部，一些分子获得足够的能量，摆脱其他分子的束缚，进入液体内部的小气泡中，从而使小气泡逐渐变大并上升到液面，气泡破裂，其中的水蒸气“飞”到空气中，整个过程较为剧烈，这就是沸腾。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．小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示：(1)你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用_______组器材（选填“甲”、“乙”）。(2)甲组实验是通过________来反映物质吸收热量的多少。(3)甲组实验中，正确操作后收集到如下实验数据，在图丙中画出水的温度随时间变化的图像____________。加热时间/min01234温度/℃沙子2025293439水2021222324(4)甲实验中，需要控制某些变量，以下做法多余的是________A．采用完全相同的加热方式B．采用酒精灯加热时，酒精灯里所加的酒精量相同C．取相同质量的水和沙子D．盛放水和沙子的容器相同(5)乙组实验中，将质量相等的两种燃料A和B放入燃烧皿中，点燃后对质量相等、初温相同的水加热，燃烧相同的时间后发现B加热的水升温多，此时________（“能”或“不能”）说明B燃料的热值大。【答案】乙加热时间的多少见解析所示B不能。【解析】【分析】(1)研究不同燃料燃烧放热能力，应选用不同的燃料。(2)加热时间的长短反映物质吸收热量的多少。(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点，然后作出图像。(4)在“比较水与沙子吸收热量时温度升高的快慢”实验中，影响水和沙子升温快慢的因素有质量、物质的种类、加热的热源等，同时要求实验时的容器等也应该相同，据此做出判断。(5)根据A、B的燃烧情况分析。【详解】(1)[1]研究不同燃料燃烧放热能力应用不同的燃料，加热相同的物质，因此选乙组器材。(2)[2]甲组实验，相同的加热装置，可以通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少。(3)[3]根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点，然后作出图像，如图所示：(4)[4]A．实验中，应采用完全相同的加热方式，保证在相同的时间内提供相同的热量，则有必要，故A不符合题意；B．实验中，酒精灯里所加的酒精量对升温的快慢不会造成影响，属多余的量，故B符合题意；C．实验中，必须取相同质量的水和沙子，符合控制变量法的要求，则有必要，故C不符合题意；D．实验中，盛放水和沙子的容器也会影响其吸热与升温的情况，故应使容器保持相同，则有必要，故D不符合题意。故选B。(5)[5]将质量相等的两种燃料A和B放入燃烧皿中点燃后，由于不清楚两种燃料的燃烧情况和燃烧的质量，发现B加热的水升温多，可能是火焰大造成的，故无法判定热值的大小。【点睛】研究比热容和热值的实验，要知道两实验都采用了控制变量法和转换法，两种方法都是初中物理常用的研究方法，注意理解体会两种实验方法的精髓所在。7．如图所示，是最新一款无人驾驶四轮小汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车质量，每个轮胎与地面接触面积为，当小车以20m/s的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗的汽油为1.5L。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，求：(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压强；(2)在这段运动过程中，该汽车发动机做的有用功是多少？(3)在这段运动过程中，该汽车的输出功率为多少？发动机提供的牵引力多大？（已知：汽油的密度为，汽油的热值为）【答案】(1)；(2)；(3)4.05×104W；【解析】【详解】(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压力受力面积根据压强公式的对地面的压强对地面的压强是。(2)消耗汽油的体积由可得，消耗汽油的质量汽油完全燃烧放出的热量由得该汽车发动机做的有用功1.62×107J。(3)由可得，汽车运动的时间在这段运动过程中，该汽车的输出功率由可得该汽车的输出功率2025N。答：(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压强为1.2×105Pa。(2)在这段运动过程中，该汽车发动机做的有用功是1.62×107J。(3)在这段运动过程中，该汽车的输出功率为4.05×104W，发动机提供的牵引力为2025N。8．如图是一辆警车。空车质量为2.72t。某次执行任务时警车以108km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时的输出功率为60kW（g取10N/kg）。求：(1)车上警察的总质量为280kg，轮胎与路面接触的总面积为1000cm2，车静止时对水平路面的压强是多少？(2)警车以108km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是多少？(3)若警车发动机的效率为40%，警车以60kW的输出功率行驶10min，消耗多少千克的柴油？（柴油的热值取4.0×107J/kg）【答案】(1)3×105Pa；(2)2×103N；(3)2.25kg【解析】【详解】(1)警车的总质量是车静止时对水平路面的压力是轮胎与路面接触的总面积为车静止时对水平路面的压强是(2)警车的速度警车以这个速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是(3)警车以60kW的输出功率行驶10min，所做的有用功是根据热机的效率公式可得这些柴油的质量是答：(1)车静止时对水平路面的压强是；(2)警车以108km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是；(3)若警车发动机的效率为40%，警车以60kW的输出功率行驶10min，消耗柴油的质量是。9．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。10．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·℃)。11．2019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1.8×106N（g取10N/kg）【答案】D【解析】【分析】【详解】A．火箭发射是利用物体间力的作用是相互的原理来升空的，与流速小压强大没有关系，故A错误；B．火箭尾部喷气口热得发红，是通过热传递的方式改变了火箭尾部的内能，故B错误；C．图中火箭尾部产生大量的“白气”，是因为尾气中的水蒸气遇冷发生了液化现象，故C错误；D．火箭的起飞质量约为870t，重力由于G竖直向下，起飞升力F竖直向上，且，所以二力的合力方向向上，大小为故D正确。故选D。12．我国研制的大客机C919于2017年5月5日首飞成功，发动机巡航推力为3.6×104N，巡航速度为920km/h。(1)飞机水平匀速巡航时，受到的阻力是多少？(2)若飞机以巡航速度飞行0.5h的过程中，耗油1800kg，求此过程中发动机的机械效率。（燃油热值q取4.6×107J/kg）【答案】(1)3.6×104N；(2)20%【解析】【分析】(1)物体处于静止或匀速直线运动状态，受到的力是平衡力，根据平衡力判断出受到的阻力。(2)根据算出燃料完全燃烧放出的热量，根据算出移动的距离，根据算出发动机传递给飞机的推进功，根据算出发动机的机械效率。【详解】(1)飞机水平匀速巡航时，处于平衡状态，受到平衡力的作用，发动机巡航推力与受到的阻力平衡力，大小相等，则受到的阻力(2)燃料完全燃烧放出的热量发动机巡航的距离为飞机的推进功（推力所做的功）发动机的推进效率答：(1)飞机水平匀速巡航时，受到的阻力是3.6×104N；(2)若飞机以巡航速度飞行0.5h的过程中，耗油1800kg，此过程中发动机的机械效率20%。【点睛】本题考查了平衡力的应用、热量、速度、功、效率的计算等知识，是一道综合题，有一定的难度，难点是效率的计算。13．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%。14．如图所示，在大玻璃瓶与小玻璃瓶内各装入适量的水，将小瓶瓶口向下放入大瓶，使小瓶恰好悬浮。塞紧大瓶瓶塞，用气筒向大瓶内打气，小瓶会_____（选填“下沉”、“上浮”或“继续悬浮”）；继续打气直到瓶塞跳起，此过程中的能量转化与四冲程汽油机的________冲程相同。【答案】下沉做功【解析】【分析】【详解】[1]由题意可知，小瓶相当于一个“浮沉子”，其原理为：用气筒向大瓶内打气，大瓶内水面上方气压增大，将压强传递给水，水被压入小瓶中，将小瓶中的空气压缩，这时小瓶里进入一些水，其重力增加，大于它受到的浮力，就向下沉。[2]当瓶塞跳起时，此过程大瓶上方的气体对瓶塞做功，大瓶内气体的内能减少，瓶塞的机械能增大，即内能转化为机械能，又因为汽油机的做功冲程的能量转化也是内能转化为机械能，所以此过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相同。15．用两个相同的电热水器给质量同为1.5kg的甲物体和水加热，他们的温度随加热时间的变化关系如图所示，据此判断甲物体10min吸收的热量为（）A．0.63×105J B．0.9×105JC．1.89×105J D．3.78×105J【答案】C【解析】【分析】【详解】由图象可知：用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热，水温度升高60℃需要20min，甲物质加热10min吸收的热量与水加热10min吸收的热量的热量相同，且水10min所吸收热量为20min吸收热量的一半，即故选C。16．用体温计分别测甲、乙、丙三人的体温，先测得甲的体温正常。用酒精消毒后，忘了拿着体温计用力向下甩，就直接依次去测乙和丙的体温，已知乙的体温是37.6℃，丙的体温为38.4℃，那么用此方法测得乙和丙的体温分别为()A．37℃、38.4℃ B．37℃、37.6℃C．37.6℃、38.4℃ D．38.4℃、38.4℃【答案】C【解析】【详解】因为甲的体温正常，所以用体温计测完甲后，体温计的示数应该是37℃左右，不会是37.6℃，用酒精消毒后，忘了拿着体温计用力向下甩，那么液泡会收缩，液柱不会下降，还是37℃左右，依次去测乙和丙的体温时，乙的体温是37.6℃，这说明液柱上升了，乙的真实体温是37.6℃，丙的体温为38.4℃，这也说明液柱也上升了，丙的真实体温是38.4℃，所以用此方法测得乙和丙的体温分别为37.6℃、38.4℃，故选C。17．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．18．用两只相同的电加热器，分别给相同体积的水和某种油加热，在开始和加热3min时，分别记录的数据如下表所示．已知，，，加热的效率都为90%，油的末温没有达到它的沸点，下列说法正确的是（）加热时间（min）03水的温