资源描述
一、初中物理热学问题求解措施
1．如图所示，在大玻璃瓶与小玻璃瓶内各装入适量水，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，此过程中能量转化与四冲程汽油机________冲程相似。
【答案】下沉 做功
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由题意可知，小瓶相称于一种“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，将小瓶中空气压缩，这时小瓶里进入某些水，其重力增长，不小于它受到浮力，就向下沉。
[2]当瓶塞跳起时，此过程大瓶上方气体对瓶塞做功，大瓶内气体内能减少，瓶塞机械能增大，即内能转化为机械能，又由于汽油机做功冲程能量转化也是内能转化为机械能，因此此过程中能量转化与四冲程汽油机做功冲程相似。
2．如图甲是“探究海波熔化时温度变化规律”试验装置。
（1）如图乙所示温度计示数为_________℃；
（2）如图丙所示是根据试验数据描绘出海波温度随时间变化图像。海波熔化过程对应图像中__________段（选填“AB”或“BC”），其熔点为_______℃；
（3）用质量为m1海波做试验，绘制出海波温度随时间变化图像如图丁中a所示。若用相似热源，用质量为m2(m2>m1)海波做这个试验，得到图像也许是图丁中_______（选填“b”“c”或“d”）；
（4）运用上述试验中器材来“探究水沸腾”，还需要一种中间有孔硬纸板，它作用是_________。若对操作试验，根据试验数据绘出水温度随时间变化图像如图戊所示。分析图像可获得信息是_________________________（写出一条即可）。
【答案】46 BC 48 c 减少热量散失 水沸点是98℃
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]从图乙可以看到，该温度计分度值是1℃，它读数是46℃。
(2)[2][3]海波是晶体，熔化过程温度不变，因此熔化过程对应图像中BC段，其熔点是48℃。
(3)[4]海波质量变大，不过熔点是不变，从图丁可看到，得到图像也许是图丁中c。
(4)[5]这个硬纸板，它作用是减少热量散失。
[6]从图戊可看到，水在第4min开始温度保持不变，可知水沸点是98℃；并且懂得水沸腾时，温度是不变。
3．为了比较水和食用油吸热能力，小明用两个相似装置做了如图所示试验，试验数据记录如下：
（1）在安装、调整试验器材时，科学合理次序是（甲图中）：先调整固定______位置，再调整固定另一种位置（选填“A”或“B”）；
（2）为保证试验结论可靠，有关试验时“应控制两套装置中相似量”说法中，不必要是______
A．食用油和水质量相等 B．两套装置中烧杯相似
C．两酒精灯火焰大小相似 D．两酒精灯内酒精质量相等
（3）试验中食用油和水从20℃升温至45℃，______（水/食用油）所需时间较长，_____（水/食用油）吸取热量较多，由此可见， _____（水/食用油）吸热能力较强．
（4）试验中，加热相似时间，水吸取热量______（不小于/不不小于/等于）食用油吸取热量，______（水/食用油）升高温度较多，______（水/食用油）吸热能力较强．
【答案】B D 水 水 水 等于 食用油 水
【解析】
(1)在安装、调整如图（甲）试验器材时，应先固定B，再调整固定A，由于底部距离应是固定，而上部可以根据下部状况进行灵活调整；（2）为保证试验结论可靠，试验时应控制两套装置中相似量有：酒精灯中火焰大小、水和食用油（ρ水>ρ食用油）质量和初温度、烧杯等，酒精灯中酒精多少不一定相似，D错误；（3）食用油和水从20℃升温至45℃，水所需时间较长，阐明水吸取热量较多，由此可见，水吸热能力较强．（4）加热相似时间，水吸取热量等于食用油吸取热量，食用油升高温度较多，阐明水吸热能力较强．
4．为了比较水和沙子吸热本领大小，小明在两个相似烧杯中分别装入水和沙子，用两个相似酒精灯对其加热。
(1)在试验前要控制水和沙子____和____相似；
(2)比较水和沙子吸热升温快慢措施有两种：
措施一：加热时间相似比较它们各自升高温度；
措施二：______________；
(3)用两个相似酒精灯对其加热目是____；
(4)假如加热相似时间，质量相似水和沙子，____（填“沙子”或“水”）升高温度更高；
(5)试验中有些同学发现：刚开始加热时，状况与(4)结论不符，也许原因是____；
(6)小丽家住市中心，奶奶嫌都市夏天太热不住她家，这激发了她探究城镇温差原因爱好。她运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气温，并以此绘制出如图所示“区域—温度”坐标图。
(a)从图中你发现____温度比较高，这种现象我们称为“都市热岛效应”；
(b)请结合图中数据以及你经验，找出一种导致热岛效应原因：____；
(c)怎样减少都市环境热污染，请你提出一条合理化提议：____。
【答案】质量 初温 升高相似温度比较它们加热时间 使水和沙子在相似时间内吸取热量相似 沙子 沙子受热不均匀 市中心 水泥、混凝土比热容小 多植树、建人工湖
【解析】
【分析】
(1)根据，物体吸取热量多少与物体质量和升高温度有关，因此试验过程中需控制沙子和水质量和初温度相等；
(2)比较物体吸热本领措施：吸取相似热量，比较升高温度；升高相似温度，比较吸取热量；
(3)试验中需控制水和沙子受热状况相似，因此要选择两个相似酒精灯；
(4)质量相似，加热相似时间，根据，沙子比热容小，升温就高；
(5)水可以进行对流，水导热性很好；
(6)对于产生“都市热岛效应”原因可以从都市和农村不一样来分析，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]试验前要控制水和沙子质量和初温相似；
(2)[3]比较水和沙子升温速度，可使水和沙子升高相似温度，比较加热时间；也可给水和沙子加热相似时间，比较升高温度；
(3)[4]相似酒精灯在相似时间内放出热量是相似，为保证水和沙子在相等时间内吸取热量相似，需使用两个相似酒精灯；
(4)[5]相似质量水和沙子加热相似时间，阐明吸取热量相等，根据，沙子比热容小，升温就高些；
(5)[6]由于水导热性能比沙子导热性能好，因此刚开始加热时，水升温快；
(6)[7](a)由记录数据可以看出，都市温度较高；
[8](b)“都市热岛效应”重要是都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，它们比热小，升温高；此外，都市汽车排放尾气多，尾气热量也对空气升温起了作用；
[9](c)要处理“都市热岛效应”就要在都市中心多植树、建人工湖。
5．阅读图文，回答问题。
与伟大同行
这是一种著名物理学家发现一种伟大定律试验装置！
仔细观测后回答：
(1)装置中两个配重重量不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水温度______（填变化状况），原因是________。
(2)试验中科学家某次测得了数据如下：小配重G小=100N，大配重G大=520N，每升降一次配重各自移动距离h=1m，热量计中水质量m=500g，升降次数与水温变化关系：
升降次数
1
2
3
4
5
6
温度变化/℃
0.2
0.39
0.59
0.78
0.98
1.18
通过度析数据，科学家得出了结论：在上述现象中能量是守恒！请你帮他补出计算、判断过程_______（只需分析一次试验）：
(3)本试验中误差重要来源于________。
【答案】升高 机械能转化为内能 见解析，解得，阐明能量守恒 克服摩擦做功，消耗一部分能量
【解析】
【分析】
(1)动叶轮不停转动，叶轮对水做功，机械能转化成内能，水温度升高。
(2)运用计算消耗机械能，来计算转化为内能。
(3)机械能转化为内能，包括水内能和摩擦生热产生内能。
【详解】
(1)[1][2]通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水温度升高，由于对水做功，机械能转化为内能。
(2)[3]小配重重力G小=100N，大配重重力G大=520N，合力为420N，每升降一次配重各自移动距离为1m，即绳子一端移动距离是1m，对水做功为
由表格知，升降一次水温升高0.2℃，水吸取热量是
可见：，故机械能转化为内能过程中，能量是守恒。
(3)[4]机械能转化为内能时，转化为水内能同步，要克服摩擦消耗一部分机械能，即要摩擦生热消耗一部分能量，是试验误差重要来源。
6．为检测某汽车发动机工作性能，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汽油可以使汽车匀速行驶53.36km，汽油完全燃烧放出热量40%用来驱动汽车行驶，（汽油热值为4.6×107J/kg），在检测过程中。
（1）前10s发动机做多少功？
（2）汽车受到阻力多大？
（3）汽车匀速行驶速度多大？
【答案】(1) 6×105J；(2) N；(3) 30m/s。
【解析】
【详解】
(1)前10s发动机做功
W=Pt=6×104W× 10s=6×105J；
(2)5.8kg汽油完全燃烧放出热量
Q=mq=5.8kg×4.6×107J/kg=2.668×108J，
牵引力做功
W1= Qη=2.668×108J×40%=1.0672×108J，
牵引力
F==N，
汽车在该平直公路上匀速行驶时，汽车受到阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等，阻力
f=F=N；
(3)汽车功率
P==Fv，
汽车匀速行驶速度
v==30m/s。
答：(1)前10s发动机做功6×105J；
(2)汽车受到阻力是N；
(3)汽车匀速行驶速度30m/s。
7．如图是某款有加热和保温功能电热饮水机电路原理图，机内有温控开关S0。该饮水机部分参数已知：额定电压为220V，加热时总功率为880W，保温时功率为40W，R1、R2为加热电阻丝（不考虑温度对电阻丝阻值影响）。求：
(1)当S和S0闭合时，电路中总电流；
(2)加热时效率为80%，将0.5kg水从30℃加热到100℃需要多少时间？
(3)电阻丝R2阻值。
【答案】(1)4A；(2)208.8s；(3)1210Ω
【解析】
【分析】
(1)由电路图可知，当S和S0闭合时，R1与R2并联，电路中总电阻最小，根据可知电路总功率最大，据此判断饮水机所处状态，根据求出此时电路中总电流。
(2)懂得水质量和初温、末温以及比热容，根据求出水吸取热量，根据求出消耗电能，运用求出需要加热时间。
(3)由电路图可知，开关S闭合、S0断开时，电路为R2简单电路，电路中总电阻最大，根据可知电路总功率最小，据此判断饮水机所处状态，根据求出电阻R2阻值。
【详解】
(1)由电路图可知，当S和S0闭合时，R1与R2并联，电路中总电阻最小，由可知，电路总功率最大，饮水机处在加热状态；由可得，此时电路中总电流
(2)水吸取热量
由可得，消耗电能
由可得，需要加热时间
(3)由电路图可知，开关S闭合、S0断开时，电路为R2简单电路，电路中总电阻最大，电路总功率最小，饮水机处在保温状态，保温时功率为40W；由可得，电阻R2阻值
答：(1)当S和S0闭合时，电路中总电流为4A；(2)加热时效率为80%，将0.5kg水从30℃加热到100℃需要208.8s；(3)电阻丝R2阻值为1210Ω。
【点睛】
重点是电功率有关计算，牢记公式，此外要读懂电路图，懂得两个开关都闭合时为高温档，闭合一种开关时为低温档。
8．某小型汽油发电机外形如图所示，其实质是运用一种汽油机带动一种发电机来发电．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
持续运行时间8h
额定频率
50Hz
强制水冷四冲程
自动电压保护
（1）在容许持续运行时间内，发电机以额定功率输出，可以提供电能是多少度？
（2）已知汽油热值是q＝4.6×l07J/kg，密度是0.71×103kg/m3，设该汽油机效率为35%，则该汽油发电机油箱容积至少需要多大？
（3）汽油发电机将内能转化为电能效率是多少？
【答案】（1）40（2）20.9L（3）21.1%
【解析】
【分析】
(1)已知发电机额定功率和持续工作时间，根据公式变式，可求发电机可以提供电能；
(2)已知汽油热值和效率，根据公式可求消耗汽油体积；
(3)先计算出1小时产生电能，已知产生电能和机械能，两者之比就是汽油发电机将内能转化为电能效率。
【详解】
(1)发电机可以提供电能
故可以提供电能是40度。
(2)根据， ，得，汽油机效率
则油箱最小容积：
故油箱最小容积为20.9L。
(3)汽油发电机将内能转化为电能效率
则汽油发电机将内能转化为电能效率为21.1%。
答：(1)在容许持续运行时间内，发电机以额定功率输出，可以提供电能是40度；
(2)该汽油发电机油箱容积至少需要20.9L；
(3)汽油发电机将内能转化为电能效率是21.1%。
9．小明探究水沸腾时特点，试验装置如图所示。
（1）加热一定期间后，温度计示数如图所示，此时水温度为________℃；
（2）当观测到如图中_______图时，阐明水已沸腾；b图中气泡上升过程逐渐变小，发生物态变化是_______；
（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，这阐明液体在沸腾过程中要______；
（4）如图所示中能对表达试验过程中水温度变化图象是______________。
A． B． C． D．
【答案】89； a； 液化； 吸热； A。
【解析】
【分析】
本题考察探究水沸腾试验仪器、试验现象及图象处理。
【详解】
(1)[1]由图可知，温度计读数是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，最终消失了，是气泡中气体在上升过程中遇到水温度比较低，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，直到水所有汽化，满足这些描述是A。
10．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传播速度是_______m/s；同学帮小华拍了一张照片，小华在水中“倒影”清晰可见，拍照时水中“倒影”是由于光_________形成， 照片中小华倒影部分____________（选填“是”或“不是”）实际光线进入手机镜头形成；“小米8”手机散热材料是石墨烯晶体，石墨烯________（选填“有”或“没有”）固定熔点；石墨烯比热容为， 则200g石墨烯温度升高，吸取热量是__________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，不是声波，因此它传播速度是。
[2][3]拍照时水中“倒影”是由于光反射形成；照片中小华倒影部分是由水面反射光线进入手机镜头形成，这是实际光线。
[4]石墨烯晶体是晶体，有固定熔点。
[5]根据热量计算公式可知，200g石墨烯温度升高，吸取热量是
11．在“探究水沸腾时温度变化特点”试验中，分别观测到如图所示情景。下列说法对是（ ）
A．沸腾是只发生在液体表面剧烈汽化现象
B．“白气”是液态小水滴，它是水汽化形成
C．甲图是水沸腾前情景，乙图是水沸腾时情景
D．乙图中气泡变小，是气泡中水蒸气液化导致
【答案】D
【解析】
【详解】
A．沸腾是一定温度下，在液体表面和内部同步发生剧烈汽化现象，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，B错误；
C．水沸腾前，温度不均匀，下面水温度较高，上面水温度较低，温度较高气泡从水底往上升时，遇冷会液化为水，气泡会变小，因此乙图是水沸腾前情景；而水沸腾时，下面水和上面水温度都同样，气泡从水底往上升时，水压强变小，气泡会变大，因此甲图是水沸腾时情景；C错误；
D．由上述可知，乙图中气泡变小，是气泡中水蒸气遇冷液化导致，D对。
12．如图所示，某单缸四冲程汽油机工作状态如图所示，此时能量转化是__________；若飞轮转速为，该汽油机每秒共经历了______________个冲程；汽油机工作时运用水循环将热量从高温发动机自发转移到低温水，这一现象阐明_____________。
【答案】机械能转化为内能 60 能量转移具有方向性
【解析】
【分析】
【详解】
[1]从图中可看到，进气门、排气门都关闭，活塞向上运动，这是压缩冲程，能量转化是机械能转化为内能。
[2]由题意可知，飞轮每秒转数是
飞轮转两转，汽油机经历一种工作循环，即经历4个冲程，1s内转30r，经历冲程数量是
[3]热量可以从高温物体转移到低温物体，汽油机工作时运用水循环将热量从高温发动机自发转移到低温水，这一现象阐明能量转移具有方向性。
13．有一支刻度不准温度计，放在冰水混合物中，稳定后示数为﹣4，放在一原则气压下沸水中，示数为92，把它放在某教室时温度计示数为28，教室实际温度是________。
【答案】33
【解析】
【分析】
【详解】
摄氏温度规定是：原则大气压下水沸点为100，冰点为0，100和0之间有100等份，每一份代表1，而该温度计96个小格表达100，设温度计示数为28时实际温度为t，则：
解得
t≈33
14．甲、乙是两个质量相等空心球，它们空心部分体积完全相似，甲球恰好能在水中悬浮，，，则甲、乙两球体积之比为____。当把乙球放入水中时，乙球露出水面体积占乙球体积____。
【答案】6：7
【解析】
【详解】
[1]设两个球空心部分体积为，已知甲乙两个球质量相等，由得：
把，代入，并化简得：
①
由于甲球在水中悬浮，因此重力与浮力相等：
即：
因此：
②
由①②解得：，。因此甲、乙两球体积之比为：
[2]已知甲乙两球质量相似，甲球悬浮，乙球密度不不小于甲球，因此乙球漂浮。因此乙球受到浮力等于重力：
即：
解得。又由于，因此：
因此乙球露出水面体积占乙球体积。
15．柴油机和汽油机在一种工作循环中四个冲程完全相似冲程是（ ）
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，汽油机吸入是汽油和空气混合气体，柴油机吸入只有空气，因此吸气冲程不一样；柴油机属于压燃式点火，因此在压缩冲程中，柴油机比汽油机压缩程度高，因此压缩冲程不一样；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，因此做功冲程不一样；排气冲程只是将废气排出，因此柴油机和汽油机在一种工作循环中四个冲程完全相似冲程是排气冲程；通过以上分析可知，故选D。
16．用两个相似电热水器给质量同为1.5kg 甲物体和水加热，他们温度随加热时间变化关系如图所示，据此判断甲物体10 min吸取热量为（ ）
A．0.63×105J B．0.9×105J
C．1.89×105J D．3.78×105J
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由图象可知：用两个相似电热器给质量相似物质甲和水加热，水温度升高60℃需要20min，甲物质加热10min吸取热量与水加热10min吸取热量热量相似，且水10min所吸取热量为20min吸取热量二分之一，即
故选C。
17．甲、乙两容器中装有质量相等水，水温分别为20℃和70℃，现将一温度为80℃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（不计热量散失和水质量变化）：
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，金属球放出热量与水吸取热量相等，即：
Q金=Q水
设金属球质量为m金、比热容为c金、水质量为m水、水比热容为c水，则：
Q金=c金m金（80℃-40℃）
Q水=c水m水（40℃-20℃）
由于Q金=Q水，因此
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，乙容器中水放出热量与金属球吸取热量相等，即：
Q水′=Q金′
由于甲乙容器中水质量相等，又是同一种金属球，因此仍设金属球质量为m金、比热容为c金、水质量为m水、水比热容为c水，此时两者共同温度为t℃，则：
Q水′=m水c水（70℃-t℃）
Q金′=m金c金（t℃-40℃）
由于：Q水′=Q金′因此
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．如图所示，在大烧杯中装有大量碎冰块，把装有少许碎冰块试管插在大烧杯冰块中，在烧杯底部用酒精灯加热．下列说法对是
A．大烧杯和小试管中冰同步熔化
B．小试管中冰先熔化，大烧杯中冰后熔化
C．大烧杯中冰完全熔化后，小试管中冰才开始熔化
D．小试管中冰一直不能熔化
【答案】C
【解析】
冰是晶体，若给烧杯中冰加热时，烧杯中冰会熔化，但完全熔化前温度保持不变，因此试管中冰达到熔点，但由于温度相似没有热传递，则不能从烧杯中继续吸热，因此不能熔化；
若烧杯中冰完全熔化后，继续吸热，温度将升高，因此试管中冰达到熔点，继续吸热，因此能熔化．故C对．
故选C．
19．有关物体内能，热量和温度，下列说法对是
A．一种物体从外界吸取了热量，温度一定升高 B．一种物体温度升高，它内能一定增长
C．只要物体温度不变，它内能就一定不变 D．温度高物体比温度低物体具有热量多
【答案】B
【解析】
【详解】
A．一种物体从外界吸取了热量，温度不一定升高，例如晶体熔化以及液体沸腾，都在吸取热量，但温度没有变化，故A项错误；
B．一种物体温度升高，也许是吸取了热量，也也许是外界对物体做了功，因此内能一定增大，故B项对；
C．物体温度不变，有也许正在吸取或者放出热量，内能变化；也有也许外界对物体做功，物体内能增长，或者物体对外界做功时，物体内能减小，故C项错误；
D．热量是一种过程量，不能说物体具有多少热量，只能说物体吸取或者放出多少热量，故D项错误。
20．某工厂科研人员研制生产四冲程汽车专用柴油发动机，采用了诸多新技术，这种柴油发动机有8个气缸，活塞面积为1mm2，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），柴油热值为4.3×107J/kg。请回答问题：
(1)该柴油发动机效率最高可达多少？
(2)在做功冲程中气缸内平均压强是多少？
【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=1.118×107J
W=1kW·h=3.6×106J
故柴油发动机效率最高可达：
(2)单缸四冲程柴油机一种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，则一种气缸每秒做功次数为：
则该柴油机每秒做功次数为：
该柴油机功率：
因此，做功冲程中平均压强为：
答：(1)柴油发动机效率最高可达32.2%；
(2)在做功冲程中气缸内平均压强是8.15×105Pa。
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