中考物理热学问题经典压轴题.docx
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中考物理热学问题经典压轴题
一、初中物理热学问题求解方法
1.某款电磁炉广告称该款电磁炉的热效率可达65%以上,具有节能、高效的特点。
在一次综合实践活动中,“好奇”小组想测量该款电磁炉的加热效率以验证其广告的准确性,于是他们找来一台全新的电磁炉,包装盒中产品参数数据如下表所示:
(1)若电磁炉正常工作20min,刚好将锅内5kg、20℃的水,加热到80℃,求此电磁炉烧水时的效率[已知c水=4.2×103J/(kg·℃)];
(2)小明家装有如图乙所示的电能表,某个时间段,仅有此电磁炉工作,在3min内电能表表盘转了210圈,求此时电磁炉的实际功率。
【答案】
(1)70%;
(2)1400W
【解析】
【分析】
(1)知道水的质量、水的比热容、水温度的变化,利用吸热公式求水吸收的热量;已知电磁炉正常工作时的功率和通电时间,利用
计算消耗的电能;水吸热为有用的能量,电流消耗的电能为总的能量,据此求电磁炉的效率。
(2)若仅有此电磁炉工作时观察电能表,在3min内电能表表盘要转了210圈,利用电能表的参数“3000r/(kW·h)”求电磁炉工作3min消耗的电能;利用
求电磁炉的实际功率。
【详解】
(1)水吸收的热量
电磁炉正常工作20min,消耗的电能
则此电磁炉烧水时的效率
(2)3min内电路中消耗的电能
电磁炉的实际功率
答:
(1)此电磁炉烧水时的效率是70%;
(2)此时电磁炉的功率为1400W。
2.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。
3.
(1)如图甲是探究“冰在熔化时温度变化规律”实验,图乙是根据实验数据画出的图象。
由图乙可知,冰在熔化过程持续吸热,温度_____(选填“升高”、“不变”或“降低”),冰是_____(选填“晶体”或“非晶体”);第6分钟时冰处于_____(选填“固态”、“液态”或“固液共存态”)。
(2)小云用如图所示装置探究水的沸腾。
组装实验器材时,应按照_____的顺序(选填“自上而下”或“自下而上”);实验室现有:
A.水银温度计(﹣20℃~120℃);B.酒精温度计(﹣80℃~60℃);C.体温计;D.寒暑表等不同种类的温度计,本实验应选用的温度计是_____(选填“A”、“B”、“C”或“D”);实验中小云观察到水在沸腾前和沸腾时水中气泡的上升情况不同,如图甲、乙所示。
表示沸腾前气泡上升情况的是图_____(选填“甲”或“乙”)。
【答案】不变晶体固液共存自下而上A甲
【解析】
【详解】
(1)[1][2]从图乙可以看到冰在熔化过程,从第2min到第8min,温度保持不变,由此可以知道冰是晶体;
[3]第6min时,冰的温度还是不变,此时有一部分冰已经熔化成水,但没有全部熔化,应该处于固液共存态;
(2)[4]组装实验器材时,应按照自下而上的顺序组装,因为不能确定温度计的具体高度是多少;
[5]本实验应选用的温度计是水银温度计,因为水沸腾时,温度能达到100℃,酒精温度计最高温度只能是60℃,体温计、寒暑表这两个量程也不够大;
[6]水沸腾前,温度不均匀,烧杯上面的水温度较低,下面的水温度较高,下面的热气泡上升遇上低温的水时,一部分会液化成水,那么气泡会变小,故表示沸腾前气泡上升情况的是图甲。
4.图甲是小强在标准大气压下用50g冰做“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验装置,图乙是他根据记录的数据绘制的温度随时间变化规律的图像。
[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)实验中,冰熔化的时间为___________min。
(2)由图乙可知,冰在熔化过程中吸收热量,温度不变,内能____(选填“增大”、“减小”或“不变”),冰在熔化过程吸收的热量为_________J。
(3)试管中的冰完全熔化后,若持续加热,当烧杯中的水沸腾时,试管中的液体_________选填“会”或“不会”)沸腾。
【答案】4增大3.15×103不会
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图象可知,实验中冰从2min开始熔化,6min熔化完毕,故冰熔化的时间是4min。
(2)[2]由图象可知,冰在熔化过程中吸收热量,温度不变,因继续吸热,所以内能增大。
[3]50g冰熔化成水,因为质量是不变的,所以水的质量也是50g,在6∼10min内,水的温度升高了15℃,则在6∼10min内水吸收的热量为
由题知物质在相同的时间内吸收的热量是相同的,而冰的熔化过程用时也是4min,所以冰熔化过程中吸收的热量为
(3)[4]当烧杯中的水沸腾后,尽管不断吸热,但烧杯中的水温度不再升高,保持水的沸点温度不变;试管中的水从大烧杯中吸热,温度达到水的沸点后,就和烧杯中的水的温度一样,就不能从烧杯中继续吸热,这时虽然达到了沸点,但不能继续吸收热量,所以试管中的水不会沸腾。
5.做“观察水的沸腾”的实验时,某实验小组在我市做“观察水的沸腾”的实验,在实验时,有下列温度计可供选择:
A.体温计B.水银温度计(量程为-10℃~110℃)
C.家用寒暑表(量程为-20℃~60℃)D.酒精温度计(量程为-80℃~50℃)
(1)根据这个实验的要求,应选用哪支温度计?
答:
_______
(2)在试验中,观察到水沸腾前和沸腾时水中气泡的上升情况不同,如图a、b所示.小组记录的实验数据如表:
时间/min
…
4
5
6
7
8
温度/℃
…
90
91
93
97
98
时间/min
9
10
11
12
13
…
温度/℃
98
101
98
98
98
…
(3)如图_______是水在沸腾时的情况.
(4)从记录的数据可得出的实验结论是:
水沸腾过程中继续对它加热,水的温度将会_______;该实验的数据纪录中明显错误的是_______min时刻.试分析引起这个明显误差的可能的原因:
_______.
(5)在实验中他们也发现了一个问题,水从开始加热到沸腾的这段时间过长,造成这种现象的原因可能是_______.(给出一种原因即可)
(6)酒精灯拿走后,杯中水又沸腾了一小会是因为_______.
(7)烧杯上加一个有孔硬纸板的作用是_______.
【答案】Ba不变10读数错误水的质量大石棉网有余热,温度高于水的沸点,水继续吸热减少散热损失
【解析】
【详解】
(1)[1]水沸腾时,在1标准大气压下,它的温度为100℃,测量它的温度,体温计不合适,家用寒暑表不合适,因为它的最高温度只能达到60℃,酒精温度计不合适,因为它的最高温度只能达到50℃,水银温度计合适,它的最高温度能达到110℃,故选B;
(3)[2]水在沸腾时,它的温度均匀,气泡从底端升到水面的过程中,液体的压强越来越小,那么气泡越来越大,那么a图应该是水在沸腾时的情况;
(4)[3]从数据可以看到,第8、9、11、12、13min时,它的水温保持不变,也就是水沸腾过程中继续对它加热,水的温度将会不变;
[4]第10min时,它的温度是101℃,和第9min、11min时的温度不一样,这是很明显的错误;
[5]引起这个明显误差的可能的原因是读数读错了;
(5)[6]造成这种现象的原因可能是水太多了,水的质量大,需要更长的时间升温,也有可能是水的初温太低,升温需要更长时间;
(6)[7]酒精灯拿走后,杯中水又沸腾了一小会是因为石棉网有余热,温度高于水的沸点,热量从石棉网传递到水,水又继续沸腾;
(7)[8]烧杯上加一个有孔硬纸板的作用是减少热量传递到空气,导致热量损失.
6.如图甲是“探究海波熔化时温度的变化规律”的实验装置。
(1)如图乙所示温度计的示数为_________℃;
(2)如图丙所示是根据实验数据描绘出的海波温度随时间变化的图像。
海波熔化过程对应图像中的__________段(选填“AB”或“BC”),其熔点为_______℃;
(3)用质量为m1的海波做实验,绘制出海波的温度随时间变化的图像如图丁中的a所示。
若用相同的热源,用质量为m2(m2>m1)的海波做这个实验,得到的图像可能是图丁中的_______(选填“b”“c”或“d”);
(4)利用上述实验中的器材来“探究水的沸腾”,还需要一个中间有孔的硬纸板,它的作用是_________。
若正确操作实验,根据实验数据绘出水的温度随时间变化的图像如图戊所示。
分析图像可获得的信息是_________________________(写出一条即可)。
【答案】46BC48c减少热量的散失水的沸点是98℃
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]从图乙可以看到,该温度计的分度值是1℃,它的读数是46℃。
(2)[2][3]海波是晶体,熔化过程温度不变,所以熔化过程对应图像中的BC段,其熔点是48℃。
(3)[4]海波的质量变大,但是熔点是不变的,从图丁可看到,得到的图像可能是图丁中的c。
(4)[5]这个硬纸板,它的作用是减少热量的散失。
[6]从图戊可看到,水在第4min开始温度保持不变,可知水的沸点是98℃;并且知道水沸腾时,温度是不变的。
7.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。
8.小明在探究某种物质在熔化前后其温度随加热时间变化的规律时,得到如下表的实验记录。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
温度/℃
60
67
73
80
80
80
80
80
80
80
84
88
93
(1)请按上述实验数据在坐标格中作出温度随时间变化的图像____________。
(2)2.5min时该物质是________态。
6min时该物质是________态。
(3)熔化过程进行的时间大约是________min。
(4)根据上述数据,可以归纳出该物质在熔化过程中的特点是________。
(5)该物质的熔点是________。
【答案】
固固、液混合5吸热但温度不变80℃
【解析】
【分析】
(1)按表中数据在坐标格中先画点,再描线。
(2)晶体在熔化前为固态,熔化时为固液共存态,熔化完为液态。
(3)熔化过程是指物质开始熔化到完全熔化完,据此判断熔化时间。
(4)分析数据及图像得出物质在熔化过程中的特点:
不断吸热,但温度保持不变。
(5)物质在熔化过程中的温度,叫做熔点。
【详解】
(1)[1]根据表格中的实验数据,在坐标格中以横坐标为时间,纵坐标为温度,然后通过描点法在坐标格中描出对应时间的温度,最后将各点用平滑曲线连接起来,得到温度随时间的变化的图像:
;
(2)[2]由图像知,该物质在2.5min时,还没有开始熔化,所以为固态。
[3]在第6min时,处于熔化过程当中,所以为固、液混合态。
(3)[4]由表格中数据及图像可知,该物质从第5min开始熔化,到第10min完全熔化完,所以熔化过程经历了
10min-5min=5min
(4)[5]由图像及数据知,该物质在熔化过程不断吸热,但温度保持不变。
(5)[6]由数据知,该物质在熔化过程温度保持80℃不变,是晶体,所以熔点为80℃。
9.图是小明和小华在观察“水的沸腾”实验中的情景,对水加热了很长时间后水才沸腾,他们记录的数据如下
时间/min
…
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
水温/℃
…
90
91
92
93
94
95
96
97
98
98
98
98
(1)在组装器材时,是按照由________到______的顺序。
(2)请指出他们在实验中操作错误之处:
_____________。
(答一点即可)
(3)在纠正错误后他们继续实验,观察到水沸腾时的现象如上图中的______(甲/乙)图,水沸腾时吸收热量,温度___(升高/不变/降低)。
(4)本次实验中水沸腾时的温度为_________℃。
(5)根据记录在图中画出水的沸腾图像。
(_________)
(6)水沸腾时,杯口附近出现大量“白气”,“白气”是杯中的水蒸气_______(填物态变化名称)形成的,该过程要_____(吸热/放热)
(7)实验中发现,水从开始加热到沸腾的这段时间过长,造成这种现象的原因可能是:
_______。
(给出一种原因即可)
【答案】下上温度计接触容器底(或视线未与温度计中液面相平)乙不变98
液化放热水的初始温度太低或质量太大
【解析】
【详解】
(1)[1][2]在组装器材时应该由下到上的顺序组装;
(2)[3]由图可知有一处错误是温度计读数时视线没有与液面的最低处相平;
(3)[4][5]水沸腾时气泡越来越大,最后到达液面破裂,故水沸腾时的现象为图乙所示。
由记录的实验表格可知水在沸腾时吸收热量温度不变;
(4)[6]由记录的实验表格可知水额沸点为98℃;
(5)[7]根据表格数据描点连线得水沸腾时的图像如图所示:
;
(6)[8][9]杯口附近出现大量“白气”,“白气”是杯中的水蒸气遇冷液化而成的。
液化需要放热;
(7)[10]水从开始加热到沸腾的这段时间过长,造成这种现象的原因可能是水的初始温度太低或水的质量太大。
10.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
.
11.在“探究水沸腾时温度变化特点”的实验中,分别观察到如图所示的情景。
下列说法正确的是()
A.沸腾是只发生在液体表面的剧烈汽化现象
B.“白气”是液态小水滴,它是水汽化形成的
C.甲图是水沸腾前的情景,乙图是水沸腾时的情景
D.乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气液化导致的
【答案】D
【解析】
【详解】
A.沸腾是一定温度下,在液体的表面和内部同时发生的剧烈汽化现象,不只是在液体表面,A错误;
B.“白气”是液态小水滴,它是由水蒸气液化形成的,B错误;
C.水沸腾前,温度不均匀,下面的水温度较高,上面的水温度较低,温度较高的气泡从水底往上升时,遇冷会液化为水,气泡会变小,所以乙图是水沸腾前的情景;而水沸腾时,下面的水和上面的水温度都一样,气泡从水底往上升时,水的压强变小,气泡会变大,所以甲图是水沸腾时的情景;C错误;
D.由上述可知,乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气遇冷液化导致的,D正确。
12.炎热的夏天,开了空调的房间窗户玻璃上常常会结一层水雾,则水雾是水蒸气_____(填物态变化)成小水珠附着在玻璃窗____侧,使玻璃变模糊,水蒸气变成水珠会____热量。
东北地区寒冷的冬天,房间窗户上会结一层美丽的冰花,这是水蒸气______(填物态变化)形成的小冰晶附着在玻璃窗_____侧。
【答案】液化外放出凝华内
【解析】
【详解】
[1][2][3]水雾是水蒸气液化成小水珠附着在玻璃窗的;这是因为玻璃窗外侧的水蒸气遇上冰冷的玻璃窗,液化成小水珠,是附着在玻璃窗外侧的;水蒸气变成水珠会放出热量;
[4][5]东北地区寒冷的冬天,房间窗户上会结一层美丽的冰花,这是水蒸气凝华形成的;这是房间内温度较高的水蒸气遇上冰冷的窗,凝华形成的,这是附着在玻璃窗内侧。
13.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
14.质量相等的28℃、100℃的水分别装在甲、乙两容器中,现将一个温度为100℃的金属球放入甲容器中,达到温度相同时,甲容器中水温升高到40℃,然后迅速取出金属球放入乙容器中,再次达到温度相同时,乙容器中水温是(设不计热量损失和水的质量损失)()
A.60℃B.70℃C.88℃D.90℃
【答案】D
【解析】
【分析】
【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,则:
Q金=m金×c金(100℃-40℃),
Q水=m水×c水(40℃-28℃),
所以:
m金×c金(100℃-40℃)=m水×c水(40℃-28℃)
化简得:
=5:
1;
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,设两者共同的温度为t℃,则:
Q水=m水×c水(100℃-t℃),
Q金=m金×c金(t℃-40℃),
即:
m水×c水(100℃-t℃)=m金×c金(t℃-40℃),
t=90℃.综上分析故选D.
15.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℃-
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