2020-2021中考物理(热学问题提高练习题)压轴题训练及答案解析

一、初中物理热学问题求解方法1．有一只不准的温度计，它的刻度是均匀的，但放在冰水混合物中，显示为2℃，放在1标准大气压下的沸水中，显示为98℃，把它放在某液体中显示为30℃，则实际的温度是多少？（计算结果保留一位小数） 【答案】29.2℃ 【解析】 【详解】由题意可知温度计每一刻度表示的温度是0100-02598-224t ==℃℃℃℃℃当温度计显示的温度是30℃时，实际的温度是()2530-2029.224⨯+≈℃℃℃℃℃ 答：把它放在某液体中显示为30℃，则实际的温度约是29.2℃。

2．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。

3．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/min0123456789101112温度/℃60677380808080808080848893(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℃。

4．在探究热现象的实验中，小明用烧杯、试管、温度计、圆底烧瓶等器材进行了如下实验．（1）小明用图甲所示的装置“探究冰熔化时温度的变化规律”，根据实验数据绘制了温度随时间变化的图象，如图乙所示，比较图乙中BC段与CD段可知，该物质在BC段处于__________(选填“固态”“液态”或“固液共存”)状态，此过程中物质的温度______(选填“增加”“减少”或“不变”)（2）在“观察水的沸腾”的实验中：①装如图丙的实验装置时，对M、N两个铁圈高度的定位，_______（选填：需要/不需要）点燃酒精灯，先固定铁圈_________（选填M或N），再固定另一铁圈的高度；②你指出图丙中实验操作错误之处是___________，改正错误后，继续实验.当水温升高到90℃时，每隔1min记录一次水的温度，直到水沸腾后再持续几分钟为止．数据记录如表：③第3min温度计示数如图丁所示，此时水的温度是_____℃；上面戊图中的______（填“a”或“b”）是水在沸腾时的情况；④在沸腾过程中，温度将_______(填“升高”、“降低”或“不变”)，有同学认为为了方便读出温度计的示数，将温度计从沸水中拿出来进行观察读数，则会导致所测温度偏________(填“高”或“低”)；（3）生活中使用的电烙铁的烙铁头是一种合金．所谓合金就是不同金属(也包括一些非金属)在熔化过程中形成的一种融合物或冷却后的固态．如表列出了几种金属的熔点和沸点(在标准大气压下)，其中难以与表中其他金属形成合金的是__________________．【答案】固液共存不变需要 N 温度计的玻璃泡碰到了容器底部 96 a 不变低锌【解析】【详解】(1)[1]该物质在BC段处于固液共存状态，是熔化过程；[2]晶体熔化过程中，继续吸热，但温度不变，内能增加；(2)①[3] [4]因要使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热，所以需要先点燃酒精灯，组装实验仪器时，应根据酒精灯及其火焰的高度先固定铁圈N，再固定铁圈N上面的部分，这样可以避免重复调整；②[5]由图知，温度计的玻璃泡接触了烧杯的底部，会导致测量结果偏高；③[6]温度计的分度值是1℃，此时是零上，液柱上表面对准了90℃上面第6个小格处，读作96℃；[7]a中气泡在上升过程中，体积逐渐增大，是因为水沸腾时上下温度一致，气泡在深度大的水中受到的压强比在深度小的水中受到的压强大造成的，所以是沸腾时的现象，b中气泡在上升过程中体积逐渐减小，是因为下面的水比上面的水温度高，热胀冷缩的缘故，所以是沸腾前的现象．④[8]液体沸腾时，不断吸收热量，温度保持不变；[9]温度计从水中取出读数，由于空气温度低于液体温度，所以示数会下降，导致所测温度偏低；(3)[10]由于金属锌的沸点低，小于其它金属的熔点，因此锌和其它金属无法完成液态时混合．5．下表为现在家庭、宾馆常用的无线电水壶（一种在倒水时导线脱离，用电加热的方便水壶）的铭牌，某同学用这种电水壶烧开水，他将水放至最大容量，测得水的初温是20C ︒，通电6分钟后水恰好沸腾（在一个标准大气压下），试通过计算，回答下列问题：(1)该电水壶是利用电流的_____效应工作的； (2)该电水壶正常工作时的电流及电热丝的电阻；(3)这段时间水吸收的热量；[水的比热容34.210J /(kg C)c =⨯⋅︒](4)现测得电源电压为200V ，求此时电水壶的工作效率。

（计算结果保留两位有效数字） 【答案】(1)热；(2)5.5A ，40Ω；(3)53.3610J ⨯；(4) 93% 【解析】 【详解】解：(1)电水壶是利用电流通过导体时，使导体产生热量来工作的，是电流的热效应。

(2)根据P UI =可得，此电水壶正常工作时的电流1210W 5.5A 220VP I U === 由2U P R=可得，电热水壶的电阻22(220V)401210WU R P ===Ω(3)水的质量3333110kg /m 110m 1kg 水水水m V ρ-==⨯⨯⨯=水在1个标准大气压下的沸点100t =℃，烧开时吸收的热量()350 4.210J /(kg C)1kg (100C 20C) 3.3610J 吸水水Q c m t t =-=⨯⋅︒⨯⨯︒-︒=⨯(4)当电压200V U '=时，消耗的电能225(200V)360s 3.610J 40W t R U ==⨯Ω'=⨯此时电水壶工作的效率533.3610J 100%100%93%2.641J0吸Q W η⨯=⨯=⨯=⨯ 答：(2)该电水壶正常工作时的电流为5.5A ，电热丝的电阻为40Ω； (3)这段时间水吸收的热量53.3610J ⨯； (4)此时电水壶的工作效率93%。

6．如图是一辆警车。

空车质量为2.72t 。

某次执行任务时警车以108 km/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10 N/kg ）。

求：(1)车上警察的总质量为280 kg ，轮胎与路面接触的总面积为1 000 cm 2，车静止时对水平路面的压强是多少？(2)警车以108 km/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60 kW 的输出功率行驶 10 min ，消耗多少千克的柴油？（柴油的热值取4.0×107 J/kg ） 【答案】(1) 3×105Pa ；(2) 2×103N ；(3)2.25kg 【解析】 【详解】 (1)警车的总质量是280kg 2720kg 3000kg m =+=车静止时对水平路面的压力是43000kg 10N/kg 310N F G mg ===⨯=⨯轮胎与路面接触的总面积为221000cm 0.1m S ==车静止时对水平路面的压强是452310N 310Pa 0.1mF p S ⨯===⨯ (2)警车的速度108km/h 30m/s v ==警车以这个速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是43610W210N 30m/sP f F v ⨯====⨯动(3)警车以60 kW 的输出功率行驶 10 min ，所做的有用功是376010W 1060s 3.610J W =⨯⨯⨯=⨯有根据热机的效率公式可得773.610J910J 40%W Q η⨯===⨯有这些柴油的质量是77910J 2.25kg 4.010J/kgQ m q ⨯===⨯答：(1)车静止时对水平路面的压强是5310Pa ⨯；(2)警车以108 km/h 的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是3210N ⨯；(3)若警车发动机的效率为40%，警车以60 kW 的输出功率行驶 10 min ，消耗柴油的质量是2.25kg 。

7．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S m 2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L m ，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P kPa ，飞轮1s 转动N 周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热)，1h 消耗汽油V L(汽油密度为ρkg/m 3，汽油热值为q J/kg)求： (1)汽油机的功率； (2)汽油机的效率．【答案】(1) 500pSLN W ；(2)91.810100%pSLNVqρ⨯⨯． 【解析】 【详解】(1)燃气对活塞的平均压力F =p ×103Pa ×S m 2=pS ×103 N ，一个做功冲程中燃气对活塞做的功W =FL =pSL ×103 J ，飞轮每转两圈对外做功一次，所以1s 内飞轮转N 周，对外做功2N次，所以1s 内，燃气对活塞做的总功W 总=W ×2N = pSL ×103×2NJ= 500pSLN J ， 汽油机的功率P =500J1sW pSLN t =总=500pSLN W ； (2)消耗V L 汽油放出的热量Q 放=m 汽油q 汽油=ρ汽油V 汽油q 汽油=ρVq ×10-3J ，汽油机1h 做的功W 总1=P ×3600s=1.8×106pSLN J ，汽油机的效率η=69131.810J 1.810=100%=100%10JW pSLN pSLNQ Vq Vqρρ-⨯⨯⨯⨯⨯总放．答：(1)汽油机的功率是500pSLN W；(2)汽油机的效率是91.810100%pSLNVqρ⨯⨯．8．煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机．某县在冬季利用地热能为用户取暖．县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，出水流量为150m3/h．（1）每小时流出的水是多少kg?（2）求每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量．（3）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气?[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2× 103J](kg•℃)，天然气的热值为4×107J/m3]【答案】(1) 1.5×l05kg；(2) 2.52×1010J；(3)700m3【解析】【详解】(1)每小时流出水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×150m3=1.5×l05kg；(2)水放出的热量Q水放=cmΔt=4.2×103J/（kg•℃）×1.5×105kg×（90℃-50℃）=2.52×1010J；(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则Q有用=Q水放=2.52×1010J，天然气需要放出的热量Q放=102.5210J90%Qη⨯=有用=2.8×1010J，天然气的体积V=10732.810J410J/mQq⨯=⨯放=700m3.答：(1)每小时流出的水是1.5×l05kg；(2)每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J；(3)利用地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气。