第十三章《内能》-全国初中物理竞赛试题（九年级）原卷版+解析

第十三章《内能》

全国初中物理竞赛试题精编

一、单选题

1.（2023•山东青岛•九年级校考竞赛）关于生活中的物理现象，下列说法正确的是（）

A.破镜不能重圆，主要是因为分子之间存在斥力

B.“酒香不怕巷子深”说明分子在不停地做无规则运动

C.60℃的水与40°。的水相比，60℃的水内能更大

D.水和酒精混合后总体积变小，说明分子间有引力

2.学习物理要多动手实验，图所示的四个实验说法正确的是（）

在玻璃板离开水面前，弹簧测力计示数增大，是因为分子间有斥力

加热试管内的水之后，瓶塞被冲开，说明热传递能改变物体的内能

二氧化氮

C.旺一玻璃板抽掉玻璃板，两种气体混合在一起，是因为气体分子在不停地做无规则运动

——空气

用力迅速压下活塞后，玻璃筒内硝化棉着火，说明筒内空气的内能增大了

3.初三的小明同学体育锻炼完叵到教室，用两个相同的杯子从饮水机分别接了部分热水和部分冷水，准

备用两杯水混合来得到温度适宜的饮用水。已知热水的初温为93℃。他先将冷水杯内一半的冷水倒入热水

杯内，摇匀且稳定后，热水杯内△的温度降低到63℃；他再将冷水杯内剩余冷水的一半倒入热水杯内，摇

匀且稳定后，热水杯内的水温降低到57℃；小明最后将冷水杯内剩余的冷水全部倒入热水杯内，摇匀且稳

定，则混合前，两杯子内最初的热水和冷水的质量之比和最终混合后水的温度为（）（整个过程水没

有溢出杯子，不计水的质量变化、状态变化和热量损失）

A.1:42I*CB.4:121℃C.2:153℃D.1:253℃

4.一杯质量为机的热水与一杯质量为的冷水混合，冷水温度升高12℃,现将另一杯质量，温度和原

来相同的热水继续与刚混合后的水再次混合，则原来混合的水升高的温度（不考虑热损失）（）

A.12CB.9CC.7.2CD.9.6C

5.将一杯热水倒入容器内的冷水中，冷水温度升高10C,又向容器内倒入同样一杯热水，冷水温度又升

高6℃,若再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水温度将再升高（不计热损失）（）

A.0℃B.6℃C.6℃以上D.6℃以下

6.用两个相同的电加热器给质量均为0.2kg的物质甲和水加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图所

A.物质甲的比热容为8.4xl（yj/（kg。。

B.加热20min时间内，水所吸收的热最是甲的两倍

C.甲在前lOmin内吸收的热量是5.04'1四

D.每个电加热器每秒放出42J的热量

7.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.9cB.8cC.6"CD.5c

二、填空题

8.网上曾热销一种“55度杯”，如图为其模型图，假设此模型杯内胆中封存着300g水，室温20C,现向杯

中倒入200g,IOOC开水，摇一摇，热平衡后杯内水温迅速降至℃；将杯内水倒掉，再将200g室温

的某液体倒入该杯，摇•摇，这种液体温度可升至44℃,则这种液体的比热容为J/（kg・C）。［不计热

3

损失，c4=4.2xlOJ/（kg-℃）］

—内胆

---封存:水

9.A、B两物体质量相等，温度均为1（TC；甲、乙两杯水质量相等，温度均为50。€\现将A放入甲杯，

B放入乙杯，热平衡后，甲杯水温降低了4。（2,乙杯水温降低了10。（3,不考虑热量的损耗，则A、B两物

体的比热容之比为O

10.汽油机用水作为冷却剂，主要是因为水的较大，将一杯热水倒入容器内的冷水中，冷水温度升

高10C,又向容器内倒入同样一杯热水，冷水温度又升高6℃,若再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水

温度将再升高（不计热损失）

II.如甲图所示，在金属框架的A、B间系一个棉线圈，先使金属框架布满肥皂膜，然后将P和Q两部分

肥皂膜刺破，棉线圈的形状将转变为乙图中的（填字母编号）；这是由于引起的。

12.质量相等的甲、乙两金属球，用酒精灯加热至相同温度后，先将甲球投入一杯冷水中，待热平衡后水

温升高At「C,此时甲球放出的热量为Q甲；然后迅速把乙球投入水中（甲球未取出），热平衡后水温又升

高加2℃,此时乙球放出的热量为Q乙.若QxQ乙，则Ah加2,甲、乙两球的比热容C甲C乙（两

空均选填“〉或“=”）（不及热量损失及水的质量损失）.

13.100g热水和50g冷水混合后（不考虑热量损失），则热水降低的温度______冷水升高的温度（填“大

于工“等于,，或“小于，，），热水放出的热量冷水吸收的热最。（填“大于”、“等于”或“小于”）

三、实验题

14.人们都说：“被100℃的水蒸气烫伤，要比被100℃的开水烫伤严重得多”。小明认为这是因为100℃的水

蒸气和100C的开水温度虽然•样，但100C的水蒸气变成I00C的热水时，会放出热量。对此，小明设计

了以卜.实验证明自己的观点。

通入

1OOP的水蒸气

甲乙

【实验过程】（实验中的热损失及热胀冷缩对实验的影响忽略不计）

①将一定质量温度为〃的冷水装入一个双层玻璃真空保温杯中，液面如图甲所示位置，标记为A。

②句杯中插入导管，将100。的水蒸气通入保温杯的冷水中（水蒸气全部被吸收），发现杯中水面明显上升。

③一段时间后，停止通入水蒸气，移出导管后，杯中液面位置如图乙所示，标记为B,再测出此时杯中水

的温度为⑵比较发现而于

（I）杯中水面上升是通入的水蒸气发生（填物态变化名称）的结果。

（2）小科认为仅凭2高于炉的现象还不足以证明小明的观点，因为：。

（3）小科的改进步骤如下，请补充完整：①再取一个相同的保温杯，在保温杯中倒入温度为〃的冷水至

与液面A等高；②然后向杯中倒入；③摇匀后测出此时保温杯中的水温⑶若,

则可以验证小明的结论是正确的,

15.如图甲所示为盾构机，盾构机在地下掘进时，为了保证隧道方向不出偏差，采用了激光自动导向系统。

图乙所示是盾构机的结构图，在推进液压缸的推动下，刀盘向前切割泥巴，收入土仓，再由螺旋输送机往

后输送泥浆到皮带输送系统。如表是盾构机的有关数据：

1刀盘；2土仓；3隔板；4螺旋输送机;

5推进液压缸；6盾尾密封；7管片；

8注浆；9皮带输送系统

盾构机盾构机直盾构机质每分钟前进距推进系统功刀盘功率最大推进螺旋输送量

长;m径/m量/I离/mm率/kW/kW力/kN/m^h1

576.6ll(X)808095036000360

（I）刀盘向前切割泥巴过程中，温度升高，这是通过______的方式改变内能的。用水循环给滚刀降温,

这是利用水的较大的原理；

（2）盾构机在地卜掘进时，下列说法中正确的是（多选，填字母符号）;

A.激光器可以固定在地面上

B.盾构机的激光导向应用了光的反射定律

C.激光器必须固定安装在盾构机上

D.盾构机的激光导向应用了光的直线传播

（3）若泥土的密度为2xl8kg/m*则螺旋输送机每分钟从土仓里输送出来的泥土的质量是t：

（4）当推进系统以最大的推进力工作时，推进效率是；

（5）盾构机的推进液压缸有30个，每个液压缸的原理图如内所示的容器，里面装有密闭液体，容器两端

活塞的面积分别是S/、S2,其中大活塞连接刀盘。作用在两个活塞的压力分别是B、4，根据帕斯卡原理，

把一个力施加在一端的活塞上，产生的压强通过密闭液体传到另一端的的活塞上，两个活塞受到密闭液体

的压强相等。这样就能够将较小的力通过液体放大，使刀盘获得了较大的推进力。已知液压区两端活塞面

积之比5/：S2=1：20,如果要刀盘产生最大的推进力，每个缸的5/端应该要至少施加N的力。

16.小明家买了一台太阳能热水器，他发现真空管是太阳能热水器的核心部件，那热水器内水吸收热量的

多少与什么因素有关呢？他把问题告诉物理小组的成员，大家一起做出了如卜猜想：

猜想一：热水器内水吸收的热量多少与环境温度有关；

猜想二：热水器内水吸收的热量多少与光照强度有关；

猜想三：热水器内水吸收的热量多少与真空管的材料有关。

（I）经查阅资料发现，真空管在内玻璃管的表面上涂有吸收涂层，用来吸收太阳辐射，其中太阳能属于一

（选填“可再生”或“不可再生”）能源。经阳光照射，太阳能转化成内能，水从涂层吸收热量，水温升高，

质量________，密度（后两空均选填“变大”“变小”或“不变。热水向上运动。

（2）实验小组在两根完全相同的真空管内装入初温、质量的水，分别面对太阳光放入光照强度

相司但温度不同的环境中，经过相同时间后测最水温，发现水温几乎相等。由此得出猜想一是（选

填正确或错误）的.

（3）小组成员联系实际，想到夏天如果没有阳光，热水器的水温就较低，而冬天如果有太阳，热水器内

水温就很热，于是他们得出结论:热水器内水吸收热量的多少与光照强度（选填“无关'域“有关

（4）在探究猜想三的灰验中，该小组找到了三根外形相同但材料不同的真空管，给管内灌满水，面对阳

光，每隔相同的时间检测罐内水的温度，得到的实验数据如下表所示，为了更好地利用太阳能，你建议他

家应选择制成的热水器,

材料初温/℃20min后的水温/℃40min后的水温/℃60min后的水温/℃

普通管12141719

三高管12161922

紫金管12182328

四、计算题

17.物理兴趣小组的同学在课下继续钻研物理，这是他们近期讨论的问题，大家也来试试吧。

（1谓一杯热水倒入容器内的冷水中，冷水温度升高10℃,乂向容器内倒入同样一杯热水，冷水温度乂升

高6℃,若再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水温度将再升高（不计热损失）o

⑵下图是安装在武汉地铁站内的某种即热式节能饮水机的原理图。烧开的水很烫不能立即饮用，即热式节

能饮水机中的热交换套管很好地解决了这一问题，它的奥秘在于将进水管与出水管贴在一起，利用进水管

中的冷水给出水管中的开水降温同时，进水管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧井。

II

---------开水.温开二

加热腔._____________________________________

一p1・燃水一蔽融f自来水

Q220V触

如图所示，当节能饮水机的出水流量为2L/min时，20℃的自来水经热交换套管后被预热成85℃的热水流

进加热腔，同时有相同质量的10。℃的开水从加热腔流进热交换套管，变成可供直接饮用的温开水流出，

可供直接饮用的温开水的温度是（不计热损失）。

18.重庆一中初三兴趣小组的同学在探究“某品牌食用油和沙子水的吸热本领大''时，选用了两个完全相同

的酒精灯作为加热源.已知酒精灯正常工作时每秒钟放出的热量为1000J.现将质量都为400g的食用油和

沙子用酒精灯同时加热（假设相同的时间内食用油和沙子吸收热量相同），加热一段时间后停止加热，随

后立即将一铁制工艺品迅速放入食用油中（自工艺品放入至达到热平衡的过程中不计热量损失），沙子、

食用油和放入油中的工艺品的温度随时间变化如图.已知：工艺品的体积为625cm3,c铁=O.5xlO”（kgJC）,p

（2）沙子的比热容.

（3）请判断该工艺品空心还是实心，若空心，请求出其空心体积.

五、综合题

19.阅读短文，回答问题。

随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小华的爸爸最近也购买了一辆某品牌的小汽车,

如组a所示。

（I）小华对汽车产生了强烈的兴趣，坐上停在地面汽车后不断转动方向盘.从物理学的角度分析，汽车

的方向盘实质是（费力杠杆、等臂杠杆或省力杠杆）

（2）某次全家自驾游过程中，遇到一比较高的桥。他父亲在汽车开始上桥时立即加大油门同时减档降速，

其目的是：途中行驶到某服务区停车休息时，小华不经意碰到了汽车的引擎盖，发现其温度较高。

这是因为引擎盖下面发动机工作时产生的热量通过_________的形式传给了引擎盖。

（3）小华上网查得该型号汽车在某次启动性能测试的有关数据，汽车以恒定功率的启动做直线运动，运

动过程中受到的阻力为3000N且保持不变，运动速度丫与时间「的关系如图c所示.则在0〜5s内，汽车

运动60m,则汽车牵引力做功J,汽车运动过程中的功率是W。

（4）小华还查到该型号轿车的行驶速度与对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的范离），数据

如表所示：根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是mo

实验次数12345

速度/(kmh')406080100120

制动距离/m8183250

（5）制动距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一。图d中所示的图线分别为甲、乙两不同品牌汽车在

同•路面上紧急刹车过程中的实际制动距离s与刹车前的车速I，的关系图象。图中（选填“甲”或"乙”）

车的刹车性能较好，你判断的依据是o

第十三章《内能》

全国初中物理竞赛试题精编

一、单选题

1.（2023•山东青岛•九年级校考竞赛）关于生活中的物理现象，下列说法正确的是（）

A.破镜不能重圆，主要是因为分子之间存在斥力

B.“酒香不怕巷子深”说明分子在不停地做无规则运动

C.60℃的水与40°。的水相比，60℃的水内能更大

D.水和酒精混合后总体积变小，说明分子间有引力

【答案】B

【详解】A.分子间作用力与分子间的距离有关，当分子间距离比较大时，作用力几乎为0。两块镜片之

间的距离过大，两个镜片分子间几乎没有引力，无法在分子间作用力作用下聚合成为•个镜片。故A错误；

B.酒的分子做无规则的运动，运动到空气中，离酒很远的人也能闻到酒味。故B正确；

C.影响物体内能的因素很多，如质量、温度、状态等，无法凭温度个因素就能比较两个物体内能的大

小,故C错误；

D.水和酒精混合后体积变小，说明分子间间隙，二者混合时分子填补了这个间隙，使总体积小于二者体

积的和。故D错误。

故选B。

2.学习物理要多动手实验，图所示的四个实验说法正确的是（）

A.在玻璃板离开水面前，弹簧测力计示数增大，是因为分子间有斥力

J'。

B.加热试管内的水之后，瓶塞被冲开，说明热传递能改变物体的内能

二氧化氮

玻璃板抽掉玻璃板，两种气体混合在一起，是因为气体分子在不停地做无规则运动

t——空气

D.f用力迅速压下活塞后，玻璃筒内硝化棉着火，说明筒内空气的内能增大了

【答案】D

【详解】A.因为水分子与玻璃分子间有引力，才导致测力计示数增大。故A错误；

B.瓶塞被冲开后，试管口出现“白雾”，说明管内气体对塞子做功后，自身内能减小，是做功改变了物体

的内能。故B错误；

C.二氧化氮的密度大于空气密度，且二氧化氮在上方的瓶中，抽开玻璃板后，密度大的气体下沉，密度

小的气体上升，因而这个实验并不能说明气体的分子在做无规则的运动。故c错误；

D.硝化棉着火，说明筒内气体的温度升高到了硝化棉的燃点。气体的温度升高，内有增大。故D正确。

故选D..

3.初三的小明同学体育锻炼完I□到教室，用两个相同的杯子从饮水机分别接了部分热水和部分冷水，准

备用两杯水混合来得到温度适宜的饮用水。已知热水的初温为93℃。他先将冷水杯内一半的冷水倒入热水

杯内，摇匀且稳定后，热水杯内水的温度降低到63℃；他再将冷水杯内剩余冷水的一半倒入热水杯内，摇

匀且稳定后，热水杯内的水温降低到57C；小明最后将冷水杯内剩余的冷水全部倒入热水杯内，摇匀且稳

定,则混合前，两杯子内最初的热水和冷水的质量之比和最终混合后水的温度为()(整个过程水没

有溢出杯子，不计水的质量变化、状态变化和热量损失)

A.1:42I℃B.4:12I℃C.2:153℃D.1:253℃

【答案】D

【详解】设热水的质量为〃川冷水的质量为，〃2,冷水的初温为小将一半冷水倒入热水中，则冷水吸收

的热量等于热水放出的热量，则有

c〃〃x(93-63)℃=cx；〃”x(63℃“o)

此为①式；

再将剩余冷水的一半倒入热水中，同理有

c(m/+；〃?2)X(63-57)℃=CXL??2X(57℃“O)

24

此为②式。

解①②式得

设杯中冷热水混合的最终温度为f,则疔

c（mi+!"22+—，〃2）X（57℃-r）=CX—〃?2X（"o）

744

此为③式。将533℃,但=；代入③式得

〃1、Z

片53℃

故ABC不符合题意，D符合题意。

故选D。

4.一杯质量为，〃的热水与一杯质量为3〃?的冷水混合，冷水温度升高12℃,现将另一杯质量，温度和原

来相同的热水继续与刚混合后的水再次混合，则原来混合的水升高的温度（不考虑热损失）（）

A.12℃B.9℃C.7.2℃D.9.6℃

【答案】C

【详解】忽略热量损失，冷水吸收的热量和热水放出的热量相同，即

Q砺Qa

从而可知

cx〃?xAr=cx3/"X12℃

则解得热水温度降低

A/=36℃

设此时的温度为人则原来热水的温度为，+36℃,容器内水的质量为4〃?；如果再把一杯相同的热水倒入这

个容器中，设容器内水温变化为□'，水最后温度为什△/'，热水降低的温度为

什36℃-（什”）=36℃-加'

由热平衡方程Q桁Q收可知

CX///X（36℃尸CX4〃?X”

解得

A/,=7.2℃

故ABD不符合题意，C符合题意。

故选C。

5.将一杯热水倒入容器内的冷水中，冷水温度升高10℃,又向容器内倒入同样一杯热水，冷水温度又升

高6℃,若再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水温度将再升高（不计热损失）（）

A.0℃B.6℃C.6℃以上D.6℃以下

【答案】D

【详解】设容器内冷水的质量是叫，初温为乙，每杯热水的质量为机;初温为G，不计热损失，则第一

次把热水倒入冷水中有

*包=晒,-a+5))

即

1()〃?]=，%X(4_(，]+1()°C))

第二次把热水倒入冷水中有

C(町+吗)纳=。%(4-&+&+绝))

即

(〃4+，%)x6℃=，％(t2-(/j+10℃+6℃)j

由以上列式可得

g=3m2,/2—Zj=40*C

第三次把热水倒入冷水中

c(〃4+2〃b)&3=(右一(乙+16℃+A/J)

即

(m}+2/%)M=〃A仅F)-16℃-A/J

则可解得

纯=4℃

故选Do

6.用两个相同的电加热器给质量均为O.2kg的物质甲和水加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图所

A.物质甲的比热容为8.4x1OH/(kg-。。

B.加热20min时间内，水所吸收的热量是甲的两倍

C.甲在前lOmin内吸收的热量是5.04x104J

D.每个电加热器每秒放出42J的热量

【答案】D

【详解】A.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60C需要20min,

物质甲温度升高60℃需要lOmin,所以质量相同的物质甲和水升高相同的温度需要吸收的热量关系为

。水吸=2Q吸

由热量计算公式Q=C〃3得

一

mM

又因为c产4.2xl03j/(kg.c),所以

。产2.1x|()3j/(kg-℃)

故A错误；

B.用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热，在相同时间内甲和水吸收的热量相同，所以加热

20分钟时间，水吸收的热鼠等于甲吸收的热量，故B错误；

C.甲物质lOmin升高了60℃,吸收的热量

R吸=C甲叫△厢=2.1x10?J/(kg•℃)x0.2kgx60℃=2.52xlO4J

故C错误；

D.不计热量损失，lOmin电热器放出的热量

。放=弓吸=252X104J

每秒放出热量

2.52xlO4J

Q==42J

10x60600

故D正确。

故选Do

7.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

【详解】设一杯水的质量为〃?，热水的初温为，如冷水的初温，加将一半的热水倒入容器中后共同的温

度为7,因不计热损失，所以，由△/可得：。行。必即：

1

(?一〃？△/kcmN冷,

2

解得：

△r.A=2Ar^=2x21℃=42℃,

据比可设1行0℃,则U21C,

r^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了杯热水，贝卜

4

c—m(t)=cmCt'-t

4

3

即一(63Cd尸八0

4

解得：

r=27℃,

所以，冷水温度将再升高：

△/=^/=27℃-21℃=6℃.

故C符合题意.

二、填空题

8.网上曾热销一种“55度杯”，如图为其模型图，假设此模型杯内胆中封存着300g水，室温20C,现向杯

中倒入200g,100C开水，摇一摇，热平衡后杯内水温迅速降至℃；将杯内水倒掉，再将200g室温

的某液体倒入该杯，摇•摇，这种液体温度可升至44℃,则这种液体的比热容为J/(kg・C)。［不计热

损失，c4=4.2xlO3J/(kg*℃)］

—内胆

---封存:水

【答案】522.1X1CP

【详解】fl］热水放出的热量为

冷水吸收的热量为

假设热水放出的热量全部被凉水吸收，所以。斫。桁即

e3

4.2x1(PJ/(kg・C)xO.2kgx(l(X)C-Z/)=4.2x10J/(kg*℃)x0.3kgx(//-20℃)

解得

〃=52℃

［2］放入液体后，水温度降低度数为

♦f=52QC-44℃=8QC

水放出的热量为

Q4cm♦r=4.2x103J/(kg*℃)x0.3kgx8℃=1.008x104J

液体吸收的热最

C«-(2/=l.008xl04J

液体升高温度为

加"=44,C-2（rC=24℃

液体的比热容为

“1.008X104J

=2.1x10"/（依？c）

6液♦/'0.2依x24℃

9.A、B两物体质量相等，温度均为10。（3；甲、乙两杯水质量相等，温度均为5CTC。现将A放入甲杯，

B放入乙杯，热平衡后，甲杯水温降低了4。（2,乙杯水温降低了10℃,不考虑热量的损耗，则A、B两物

体的比热容之比为。

【答案】1:3

【详解】解：物体A放入甲杯水后，它们的最终温度为

AAt,=50℃-4℃=46℃

水放出的热量0a=c水加水△以,A吸收的热量。咬=。八，44〃，热平衡时Q於=Q或，即

。水机水八，水=。浦44心，代入数据得

c水〃%；x4℃=G、"7Ax（46℃-10℃）

A的比热容为

c=4。（：.c水—水二c.用水

”36℃m.9m.

物体B放入乙杯水后，它们的最终温度为

=50℃-10℃=40℃

水放出的热量Q/=c木〃％△/水’，B吸收的热量璃'=，〃%△%'，热平衡时。放‘=2»’，即

。木m水加水-cB/nBA/B，代入数据得

。水机水xlO℃=cy%x（40°C-10°C）

B的比热容为

_1（）℃c水〃乐_c水加水

B30℃/3恤

因为A、B两物体质量相等，即%=，%，所以A、B的比热容之比

cAI

°B_c水小水一§

3恤

10.汽油机用水作为冷却剂，主要是因为水的较大，将•杯热水倒入容器内的冷水中，冷水温度升

高10C,又向容器内倒入同样一杯热水，冷水温度又升高6C,若再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水

温度将再升高(不计热损失)C。

【答案】比热容4

【详解】［11因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所

以汽车发动机用循环流动水进行冷却。

⑵设热水和冷水的温度差为/,质量为/加的一小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中，使得冷水

温度升高了i(rc,Q朽Q如从而可知

emo(r-10'C)=c〃?xlO℃①

又句保温容器中倒入一小杯同质量为"电同温度的热水，水温又上升了6C,△。桁AQ我，从而可知

emo(b10℃-6℃)=c(〃?+〃w)x6℃②

则①-②得

6CX。〃“尸1()℃xcm-6Cxc/zz-6℃

整理得

12℃xcm(尸4℃xc〃i

解得

m=3mo

代入①式可得

z=40℃

假设我们将全部热水一次性注入，则由热平衡方程可知

3m()c(40C-Ar)=mcN

rn=3fno

联立两式解得

△r=20℃

则注入后3杯水后，水温还会上升

20℃-10℃-6℃=4℃

11.如中图所示，在金属框架的A、B间系一个棉线圈，先使金属框架布满肥皂膜，然后将P和Q两部分

肥皂膜刺破，棉线圈的形状将转变为乙图中的(填字母编号)；这是由于引起的。

【答案】C分子间存在引力

【分析】考查分子间的作用力，根据液体表面张力特点判断

【详解】UU2]刺破P处的肥皂膜后，由于表面张力的作用，AB线下方的薄膜面积会缩小，从而线AB被

拉紧，呈现C或D所示的形状；当刺破Q处时，绳套会受到周围液体分子的作用力，使绳套尽可能的被

向各个方向拉伸，从而呈现C所示的形状。

12.质量相等的甲、乙两金属球，用酒精灯加热至相同温度后，先将甲球投入一杯冷水中，待热平衡后水

温升高AtJC,此时甲球放出的热量为Q甲；然后迅速把乙球投入水中（甲球未取出），热平衡后水温乂升

高42℃,此时乙球放出的热量为Q乙.若QxQ—则AUAt2,甲、乙两球的比热容C甲C乙（两

空均选填“〉或心”）（不及热量损失及水的质量损失）.

【答案】>v

【分析】甲、乙两金属球，先后投入到同一杯水中，由题意可知，不计热量损失，甲球投入水中，放出的

热量传递给水，待热平衡后，甲球和水的温度相同，水温升高△■七；乙球投入水中时，因为甲球未取出，

所以乙球放出的热量传递给了水和甲球，待热平衡后，甲球、乙球和水的温度相同，水温又升高了小2℃,

由放热公式可求出At!和At2的关系及甲金属与乙金属的比热容关系.具体见详解.

【详解】设甲乙加热到T温度，甲乙的质量为M；水初温为t,质量为m.甲球投入水中，水温升高&-C

后，水和甲球的温度变为：

则根据热平衡方程可得：

/1=q|lA/[7'-（/+/.rl）]=q1A/（T-/-.r1）.

乙球投入水中（甲球未取出），热平衡后水温又升高加2℃,则甲乙球和水的温度变为：则根

据热平衡方程可得：

Q乙二（c水甲"）"2乙M[7一（/+./+./2）J=C^M（7'-/-*/I

因为4=Q乙，所以。水机4=（%〃?+/M）./2,可得出

c水mtx=（c水〃i+c甲M）.%,即G1IM（T—t—/j）=C/Af（T—t,可得出年（TT—3尸c乙（7—"4-4），

则，乙.

13.100g热水和50g冷水混合后（不考虑热量损失），则热水降低的温度______冷水升高的温度（填“大

于”、“等于”或“小于”），热水放出的热量冷水吸收的热量。（填“大于”、“等于”或“小于”）

【答案】小于等于

【详解】当将热水和冷水混合时，若不计热量损失，热水吸收的热量等于冷水放出的热量；设冷水温

度从W升高到f,吸收的热量为0;热水温度从屹降低到H放出的热量为。2；

不计热损失，所以Q放=0及即

C町(f-/oj=c〃h(w-1)

在上式中，C和I是相同的，由于冷水质量皿小于热水质量故冷水所升高的温度。-珀）大于热水所

降低的温度（包-，）二

三、实验题

14.人们都说：“被100℃的水蒸气烫伤，要比被100℃的开水烫伤严重得多”。小明认为这是因为100℃的水

蒸气和100C的开水温度虽然一样，但100C的水蒸气变成IOOC的热水时，会放出热量。对此，小明设计

了以下实验证明自己的观点。

通入

1OOP的水蒸气

【实验过程】（实验中的热损失及热胀冷缩对实验的影响忽略不计）

①将一定质量温度为〃的冷水装入•个双层玻璃真空保温杯中，液面如图甲所示位置，标记为A。

②句杯中插入导管，将100C的水蒸气通入保温杯的冷水中（水蒸气全部被吸收），发现杯中水面明显上升。

③一段时间后，停止通入水蒸气，移出导管后，杯中液面位置如图乙所示，标记为B,再测出此时杯中水

的温度为及，比较发现/2高于〃。

（I）杯中水面上升是通入的水蒸气发生___________（填物态变化名称）的结果。

（2）小科认为仅凭2高于炉的现象还不足以证明小明的观点，因为：。

（3）小科的改进步骤如下，请补充完整：①再取一个相同的保温杯，在保温杯中倒入温度为〃的冷水至

与液面A等高：②然后向杯中倒入；③摇匀后测*此时保温杯中的水温小若，

则可以验证小明的结论是正确的<

【答案】液化水蒸气液化后的沸水温度比冷水高，放热给了冷水100。（2的开水，直至水面

位置到达B位置（等高）处h<t2

【详解】（1）[1]水蒸气遇到温度较低的水，温度降低液化成为水。

（2）⑵水蒸气液化后的水，温度也比较高，也会向冷水放热，使冷水温度升高。所以“冷水温度升高''不

能证明水蒸气在液化时（温度不变）时放出热量。

（3）［3］我们采取了对比的实验方法，让水蒸气与冷水接触，让热水与冷水接触。为了证明水蒸气在液化

时放热，必须控制水蒸气与热水的质量、初温相等。

［4］前者是：水蒸气液化，液化生成的100c的水与杯中冷水混合；后者是：100C的热水与冷水混合。如

果水蒸气在液化时放热，那么前者混合后的温度要高「后者混合后的温度。

15.如图甲所示为盾构机，盾构机在地下掘进时，为了保证隧道方向不出偏差，采用了激光自动导向系统。

图乙所示是盾构机的结构图，在推进液压缸的推动下，刀盘向前切割泥巴，收入土仓，再由螺旋输送机往

后输送泥浆到皮带输送系统。如表是盾构机的有关数据：

1刀盘；2土仓；3隔板；4螺旋输送机;

5推进液压缸；6盾尾密封；7管片；

8注浆；9皮带输送系统

盾构机盾构机直盾构机质每分钟前进距推进系统功刀盘功率最大推进喋旋输送量

长;m径/m量/I离/mm率/kW/kW力/kN/m3h_,

576.61100808095036000360

（I）刀盘向前切割泥巴过程中，温度升高，这是通过的方式改变内能的。用水循环给滚刀降温,

这是利用水的较大的原理；

（2）盾构机在地下掘进时，下列说法中正确的是（多选，填字母符号）；

A.激光器可以固定在地面I：

B.盾构机的激光导向应用了光的反射定律

C.激光器必须固定安装在盾构机上

D.盾构机的激光导向应用了光的直线传播

（3）若泥土的密度为2xiakg/m3,则螺旋输送机每分钟从土仓里输送出来的泥土的质量是t；

（4）当推进系统以最大的推进力工作时，推进效率是：

（5）盾构机的推进液压缸有30个，每个液压缸的原理图如丙所示的容器，里面装有密闭液体，容器两端

活塞的面积分别是S/、S2,其中大活塞连接刀盘。作用在两个活塞的压力分别是B、尸2,根据帕斯卡原理，

把一个力施加在一端的活塞上，产生的压强通过密闭液体传到另一端的的活塞上，两个活塞受到密闭液体

的压强相等。这样就能够将较小的力通过液体放大，使刀盘获得了较大的推进力,已知液压缸两端活塞面

积之比S/：S2=l：20,如果要刀盘产生最大的推进力，每个缸的5/端应该要至少施加N的力。

【答案】做功比热容AD5.460%60（X）0

【详解】（1）[I]刀盘向前切割泥巴过程中，刀盘与泥巴之间摩擦生热，温度升高，这是通过做功的方式改

变内能的。

⑵用水循环带走盾构机产生的热量，这是利用了水的比热容较大的特性，因为在质量和升高的温度均相同

时，水吸收的热量多。

（2）[3]AC.在工作时，应将激光器可以固定在地面上，不能安装在盾构机上，因为盾构机是运动的，故

A正确，C错误；

BD.工程师们用激光束来引导盾构机沿直线掘进，利用的是光在均匀介质中沿直线传播的，故B错误，D

正确。

故选ADo

（3）[4]螺旋输送机每分钟从土仓里输送出来的泥土的体枳

V=乃「2s=3.]4x(gx6.6m)x80xI0-,ni=2.7m3

则螺旋输送机每分钟从土仓里输送出来的泥土的质量

3333

w=pV=2xlOkg/mx2.7m=5.4x|0kg=5.4t

（4）[5]当推进系统以最大的推进力工作时•，每分钟前进距离为80mm,推进系统功率80kW,则推进效

率

WFs36000xl0sNx80xlQ-3m

z;=_<12!LxlOO%=—xlOO%x100%=60%

%已80xl0'Wx60s

（5）[6]盾构机的推进液压缸有30个，如果要刀盘产生最大的推进力，则

因为两个活塞受到密闭液体的压强相等，由〃=《得

又因为液压缸两端活塞面枳之比S/：S2=l：20,则

F._12（）（）kN

~SX~20S,

解得

£=60kN=6（X）00N

16.小明家买了一台太阳能热水器，他发现真空管是太阳能热水储的核心部件，那热水器内水吸收热量的

多少与什么因素有关呢？他把问题告诉物理小组的成员，大家一起做出了如下猜想：

猜想一：热水器内水吸收的热量多少与环境温度有关；

猜想二：热水器内水吸收的热量多少与光照强度有关；

猜想三：热水器内水吸收的热量多少与真空管的材料有关。

（I）经查阅资料发现，真空管在内玻璃管的表面上涂有吸收涂层，用来吸收太阳辐射，其中太阳能属于一

（选填"可再生''或''不可再生”）能源。经阳光照射，太阳能转化成内能，水从涂层吸收热量，水温升高，

质量________，密度（后两空均选填“变大”“变小”或“不变”），热水向上运动。

（2）实验小组在两根完全相同的真空管内装入初温、质量________的水，分别面对太阳光放入光照强度

相司但温度不同的环境中，经过相同时间后测量水温，发现水温几乎相等。由此得出猜想一是（选

填正确或错误）的。

（3）小组成员联系实际，想到夏天如果没有阳光，热水器的水温就较低，而冬天如果有太阳，热水器内

水温就很热，于是他们得出结论：热水器内水吸收热量的多少与光照强度（选填“无关”或“有关

（4）在探究猜想三的实验中，该小组找到了三根外形相同但材料不同的真空管，给管内灌满水，面对阳

光，每隔相同的时间检测罐内水的温度，得到的实验数据如下表所示，为了更好地利用太阳能，你建议他

家应选择制成的热水器，

材料初温rc20min后的水温/℃40min后的水温/℃60min后的水温/℃

普通管12141719

三高管12161922

紫金管12182328

【答案】可再生不变变小相同错误有关紫金管

【详解】（1）“］再生能源是不需人为参与，可以循环再生的能源，如太阳能、水能、风能、潮汐能、地热能

等，

⑵⑶水从涂层吸收热量，水温升高，水的多少没有变化，所以睡得质量不变，但由于水吸收热量，水的体

积会增大，所以水的密度会变小,

（2）［4］实验要探究热水器内水吸收的热量多少与光照强度、环境温度、真空管的材料等因素的关系，要控制

真空管内水的初温、质量相同。

⑸其它条件相同，而环境温度不同时，经过相同时间后水温几乎相等，说明热水器内水吸收的热量多少与

环境温度无关。说明"猜想一''是错误的。

(3)[6]夏天如果没有阳光，热水器的水温就较低，而冬天如果有太阳，热水器内水温就很热，说明热水器内

水吸收热量的多少与光照强度有关。

(3)⑺通过实验数据可知，在日照时间相同时，紫金管温度变化量大，所以应选择紫金管制成H勺热水器。

四、计算题

17.物理兴趣小组的同学在课卜继续钻研物理，这是他们近期讨论的问题，大家也来试试吧。

(1第一杯热水倒入容器内的冷水中，冷水温度升高10℃,又向容器内倒入同样一杯热水，冷水温度又升

高6℃,若再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水温度将再升高(不计热损失)。

(2)下图是安装在武汉地铁站内的某种即热式节能饮水机的原理图。烧开的水很烫不能立即饮用，即热式节

能饮水机中的热交换套管很好地解决了这一问题，它的奥秘在于将进水管与出水管贴在一起，利用进水管

中的冷水给出水管中的开水降温.同时，进水管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧开。

II

---------开水.温开二

加热腔._____________________________________

一p・燃水一布