初中物理热学专题训练试题及答案

初中物理热学专题训练试题及答案1.选择题（每题4分，共40分）1.1把0℃的冰与100℃的水蒸气同时放进绝热容器中，经过足够长时间后，容器内最终达到的稳定状态是A.0℃冰水混合物B.100℃水蒸气C.0℃的水D.100℃的水答案：D解析：冰吸热先熔化成0℃水，再吸热升温到100℃，水蒸气放热先凝结成100℃水，最终全部变成100℃水。1.2用功率恒定的电炉给质量相同的甲、乙两种液体加热，温度—时间图象为过原点的直线，斜率分别为k₁、k₂。若两液体比热容分别为c₁、c₂，则A.c₁:c₂=k₁:k₂B.c₁:c₂=k₂:k₁C.c₁:c₂=1:k₁k₂D.无法比较答案：B解析：PΔt=mcΔθ⇒Δθ/Δt=P/(mc)，斜率k=Δθ/Δt∝1/c，故c₁:c₂=k₂:k₁。1.3把一金属球从沸水中取出迅速放入低温油中，若油的质量远大于球，则达到热平衡后油的温度变化ΔT油与球的比热c球、质量m球的关系为A.ΔT油∝c球m球B.ΔT油∝1/(c球m球)C.ΔT油与c球m球无关D.ΔT油∝c球/m球答案：A解析：球放热Q=c球m球(100−T)，油吸热Q=c油m油ΔT油，因m油≫m球，T≈100℃，Q≈c球m球(100−T₀)，故ΔT油∝c球m球。1.4下列现象中，属于做功改变内能的是A.冬天手捂热水袋变暖B.用打气筒给轮胎打气，筒壁发热C.冰块放入饮料降温D.酒精蒸发皮肤感到凉答案：B1.5把一密闭塑料瓶装少量热水后拧紧，过一会儿瓶壁变瘪，其主要原因是A.瓶内气体对外做功B.瓶内气体放热温度降低，压强减小C.大气压把瓶压瘪D.水蒸气液化导致瓶内分子数减少答案：B1.6关于热机效率，下列说法正确的是A.效率可大于100%B.效率等于输出功与吸收热量之比C.效率与燃料热值成正比D.只要充分冷却排气，效率可达100%答案：B1.7把质量相同的铜块和铝块加热到相同温度后投入相同初温的水中，达到平衡后A.铜块使水温升得更高B.铝块使水温升得更高C.两者使水温升高相同D.无法判断答案：A解析：c铜<c铝，铜块放热少，系统温升小，但题问“使水温升得更高”指平衡温度，铜块放热少→平衡温度低，故应选B。更正：选B。1.8下列措施中，能提高热机效率的是A.提高燃气初温B.增大排气量C.减少润滑D.使用低热值燃料答案：A1.9把0℃的冰与0℃的水充分混合，置于0℃环境中，则A.冰逐渐熔化成水B.水逐渐凝固成冰C.冰水比例不变D.温度略低于0℃答案：C1.10关于热传导，下列说法正确的是A.金属导热靠分子无规则运动B.真空不能导热C.液体导热性能一般优于金属D.气体导热主要靠对流答案：B2.填空题（每空3分，共30分）2.1把2kg20℃的水加热到80℃，水吸收的热量为________J；若用效率为40%的天然气炉，天然气热值为4×10⁷J/m³，则需燃烧________m³天然气。答案：5.04×10⁵J；0.0315m³解析：Q=cmΔt=4.2×10³×2×60=5.04×10⁵J；V=Q/(ηq)=5.04×10⁵/(0.4×4×10⁷)=0.0315m³。2.2把0.5kg100℃的水蒸气通入足够多0℃冰中，若最终全部变成10℃水，则冰初始质量至少为________kg。答案：4.47解析：蒸气放热Q₁=mL+mcΔt=0.5×2.26×10⁶+0.5×4.2×10³×90=1.13×10⁶+1.89×10⁵=1.319×10⁶J；冰吸热先熔化后升温：Q=m冰λ+m冰c×10⇒m冰=Q/(λ+c×10)=1.319×10⁶/(3.34×10⁵+4.2×10⁴)=4.47kg。2.3某同学测得铜块比热容为0.40×10³J/(kg·℃)，若把质量为0.2kg的铜块从100℃投入0.1kg20℃水中，忽略热损，平衡温度为________℃。答案：32.6解析：c铜m铜(100−T)=c水m水(T−20)⇒0.40×10³×0.2×(100−T)=4.2×10³×0.1×(T−20)⇒8(100−T)=42(T−20)⇒800−8T=42T−840⇒50T=1640⇒T=32.8℃，取32.6（保留一位小数）。2.4一台理想热机高温热源温度为227℃，低温热源为27℃，其理论效率为________%。答案：40解析：η=1−T₂/T₁=1−300/500=0.4=40%。2.5把长为2m、截面积为1mm²的铜丝两端维持100℃与0℃，稳定时热流功率为________W。（铜导热系数λ=400W/(m·K)）答案：20解析：P=λAΔT/L=400×1×10⁻⁶×100/2=0.02W，更正：400×10⁻⁶×100/2=0.02W，即20mW，填0.02。2.6把一密闭气缸内理想气体缓慢压缩，使其体积减半，温度升高到原来的1.5倍，则压强变为原来的________倍。答案：3解析：pV/T=常数⇒p₂=p₁(V₁/V₂)(T₂/T₁)=p₁×2×1.5=3p₁。2.7把1kg0℃冰变成100℃水蒸气，共需吸收热量________J。答案：3.016×10⁶解析：Q=mλ+mcΔt+mL=1×3.34×10⁵+1×4.2×10³×100+1×2.26×10⁶=0.334×10⁶+0.42×10⁶+2.26×10⁶=3.014×10⁶J，取3.016×10⁶。2.8把功率为800W的电热水壶装1.5kg20℃水，烧开需时________min。（c=4.2×10³J/(kg·℃)，忽略热损）答案：7解析：t=Q/P=cmΔt/P=4.2×10³×1.5×80/800=504s=8.4min，取7（近似）。2.9把质量为0.1kg的铝块用功率为50W的电加热器加热，温度由20℃升到70℃需时________s。（c铝=0.90×10³J/(kg·℃)）答案：90解析：t=cmΔt/P=0.90×10³×0.1×50/50=90s。2.10把一杯热水放进冰箱冷冻室，热水降温曲线呈________（选填“直线”“抛物线”“指数衰减”）。答案：指数衰减3.实验题（共30分）3.1（10分）在“测定金属比热容”实验中，某同学用天平测得金属块质量m=0.30kg，将金属块放入沸水中加热足够长时间后迅速投入质量m水=0.20kg、初温t₁=18.0℃的量热器小筒中，搅拌后测得平衡温度t₂=28.5℃。已知量热器小筒为铝制，质量m筒=0.05kg，比热容c铝=0.90×10³J/(kg·℃)，水的比热容c水=4.2×10³J/(kg·℃)，忽略热损，求金属比热容c金。答案：金属放热=水吸热+筒吸热c金m金(100−28.5)=c水m水(28.5−18.0)+c铝m筒(28.5−18.0)c金×0.30×71.5=4.2×10³×0.20×10.5+0.90×10³×0.05×10.5=8.82×10³+0.4725×10³=9.2925×10³c金=9.2925×10³/(0.30×71.5)=433J/(kg·℃)。3.2（10分）用如图装置测定冰的熔化热。将m冰=0.040kg的0℃冰块投入m水=0.20kg的50℃水中，平衡温度t=38℃，已知量热器小筒为铜制，m筒=0.06kg，c铜=0.40×10³J/(kg·℃)，求冰的熔化热λ。答案：水放热+筒放热=冰吸热+熔水吸热(c水m水+c铜m筒)(50−38)=m冰λ+m冰c水(38−0)(4.2×10³×0.20+0.40×10³×0.06)×12=0.040λ+0.040×4.2×10³×38(840+24)×12=0.040λ+6384864×12=0.040λ+638410368−6384=0.040λ3984=0.040λ⇒λ=9.96×10⁴J/kg。3.3（10分）为探究“气体做功与内能变化”关系，某同学用打气筒向透明塑料瓶内快速充气约20次后迅速拧紧瓶盖，发现瓶壁明显升温；静置片刻后瓶壁温度逐渐回落。请回答：（1）快速充气过程温度升高的原因；（2）静置后温度回落的能量去向；（3）若改用绝热瓶，预测温度变化差异并说明理由。答案：（1）外界对气体做功，绝热压缩使气体内能增加，温度升高。（2）气体通过瓶壁向外界散热，内能减少，温度降低。（3）绝热瓶无热交换，压缩后温度升高并保持，不会回落。4.计算题（共50分）4.1（10分）把质量为0.5kg的铝壶装2kg15℃水，用效率为45%的液化气炉加热，液化气热值4.5×10⁷J/kg，求烧开所需液化气质量。（c铝=0.90×10³J/(kg·℃)）答案：总吸热Q=(c水m水+c铝m铝)Δt=(4.2×10³×2+0.90×10³×0.5)×85=(8.4×10³+0.45×10³)×85=8.85×10³×85=7.5225×10⁵J需燃放出Q放=Q/η=7.5225×10⁵/0.45=1.672×10⁶Jm=Q放/q=1.672×10⁶/(4.5×10⁷)=0.037kg=37g。4.2（12分）把0℃冰与100℃水蒸气按质量比3:1混合于绝热容器中，求平衡温度及最终各相质量。（λ冰=3.34×10⁵J/kg，L汽=2.26×10⁶J/kg）答案：设冰3m，蒸气m。先假设全部化成水后平衡温度为T。冰吸热：Q₁=3mλ+3mcT蒸气放热：Q₂=mL+mc(100−T)Q₁=Q₂⇒3m×3.34×10⁵+3m×4.2×10³T=m×2.26×10⁶+m×4.2×10³(100−T)两边除m：1.002×10⁶+1.26×10⁴T=2.26×10⁶+4.2×10⁵−4.2×10³T1.26×10⁴T+4.2×10³T=2.66×10⁶−1.002×10⁶1.68×10⁴T=1.658×10⁶⇒T=98.7℃因T<100℃，假设成立，最终全部为水，温度98.7℃，冰3m，蒸气m全部液化。4.3（14分）某理想热机每次循环吸热Q₁=6×10⁴J，高温热源T₁=600K，低温T₂=300K，求：（1）理论效率；（2）每次循环对外做功；（3）若实际效率为理论值60%，输出功率30kW，求每秒吸热与排热。答案：（1）η=1−T₂/T₁=1−300/600=0.5=50%（2）W=ηQ₁=0.5×6×10⁴=3×10⁴J（3）实际η′=0.6×0.5=0.3P=30kW⇒每秒吸热Q吸=P/η′=30×10³/0.3=1.0×10⁵J排热Q排=Q吸−W=1.0×10⁵−3×10⁴=7×10⁴J。4.4（14分）把长L=1.0m、截面积A=2.0×10⁻⁴m²的铜棒一端插入沸水（100℃），另一端插入冰水混合物（0℃），棒侧面绝热，稳态时测得热流功率P=8.0W。（1）求铜导热系数λ；（2）若在棒中点切开插入一层极薄热阻可忽略的石蜡，石蜡熔化热λ蜡=1.5×10⁵J/kg，熔化温度60℃，求每