中考物理 热学问题 综合题含答案

一、初中物理热学问题求解方法1．如图甲所示为超市一款电饭煲，在额定电压为220V 的电路中能正常工作，工作原理如图乙所示，R 2=160Ω，其加热功率与保温功率之间的关系为P 加热=5P 保温，试求：(1)电阻R 1的阻值；(2)用电高峰时段，电源电压变为200V ，此时电饭煲的保温功率为多少；(3)电源电压为200V 时，标准气压下将3L 的汤从20℃加热至100℃，需要20min ，电饭煲的加热效率是多少。

（31.010ρ=⨯汤kg/m 3，34.010c =⨯汤J/（kg ·℃））【答案】(1)40Ω；(2)200W ；(3)80% 【解析】 【分析】 【详解】(1)由图乙可知，当闭合S 、1S 拨至2时，电路为1R 的简单电路，当闭合S 、1S 拨至1时，电阻1R 与2R 串联，根据P =2U R可知，电阻越小，功率越大，可知当闭合S 、1S 拨至2时，是加热档位，当闭合S 、1S 拨至1时，是保温档位，由P ＝UI 、I ＝U R得 P 加热＝21U R ，P 保温＝212U R R +则加热功率与保温功率之比为P P 加热保温＝121R R R +＝51电阻R 1的阻值R 1＝14R 2＝14×160Ω＝40Ω (2)电源电压变为200V ，此时电饭煲的保温功率为P '保温＝212U R R +＝()2200V 40Ω160Ω+＝200W (3)加热功率P '加热＝21U R ＝()2200V 40Ω＝1000W 由P ＝Wt得，20min 电饭煲消耗的电能 W 电＝P '加热t ＝1000W ×20×60s ＝1.2×106J 由ρ＝mV得水的质量 m ＝ρV ＝1.0×103kg/m 3×3×10-3m 3＝3 kg水吸收的热量Q 吸＝cm (t -t 0)＝4.0×103J/(kg ℃)⨯3kg (⨯100-℃20℃)＝9.6×105J电饭煲的加热效率η＝Q W 吸电＝569.610J 1.210J⨯⨯＝80% 答：(1)电阻R 1的阻值为40Ω。

(2)电饭煲的保温功率为200W 。

(3)电饭煲的加热效率为80%。

2．牛顿说自己是站在巨人的肩膀上，其实每一个育华学子都是如此。

我们学习的每一个物理概念，背后都由科学家们辛勤探究而来，比如功和热量、电热等。

在没有认识热的本质以前，热量、功、能量的关系并不清楚，所以它们用不同的单位来表示。

热量的单位用卡路里，简称卡。

焦耳认为热量和功应当有一定的当量关系，即热量的单位卡和功的单位焦耳间有一定的数量关系。

他从1840年开始，到1878年近40年的时间内，利用电热量热法进行了大量的实验，最终找出了热和功之间的当量关系。

如果用W 表示电功，用Q 表示这一切所对应的热量，则功和热量之间的关系可写成W JQ =，J 即为热功当量。

利用如图1所示的装置，我们可以一起来重现历史，经历焦耳的探究过程——测量热功当量：（1）除了图中所示器材，为完成实验，还需要的器材是__________。

（2）往量热器内筒倒入质量为m 的水，按图连接好电路。

闭合开关前滑动变阻滑片位于最__________端（选填“左或右”）（3）记录温度计初始读数1t ，闭合开关，调节滑片得到合适的电流电压，并记录为I 、U 。

通电，并用搅拌器搅拌加速导热，一段时间后断电，记录通电时间t 和末温2t 。

（4）计算出热功当量J =__________（用题中所给字母表示，水比热容用c 表示）热功当量的测量，彻底否定了“热质说，为能量守恒和转化奠定了基础。

/min t0 1 2 3 4 5 水 20℃ 25℃ 30℃ 36℃ 40℃ 45℃ 煤油20℃30℃40℃50℃60℃71℃（5）这套装置还可以用来做“比较水和煤油比热容的大小”实验，应当选择图2的__________（选填“A 或B ”）装置中的电阻与图1装置中的电阻__________（选填“串联或并联”）。

（6）进行实验后，测得数据如表格所示。

本实验中水和煤油吸收热量的多少是用__________（选填“温度计示数的变化或加热时间”）来反映的。

（7）由表格数据求得煤油的比热容为____________________。

【答案】秒表 右()21UIt t cm t - A 串联 温度计示数的变化 ()32.110J/kg C ⨯⋅︒ 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]图中所示器材有电压表，电流表，温度计，为完成实验，需要求出电功，根据W =UIt还需要的器材是秒表。

(2)[2]往量热器内筒倒入质量为m 的水，按图连接好电路。

闭合开关前滑动变阻应位于阻值最大处，即滑片位于最右端。

(4)[3]根据W UIt =，()21Q cm t cm t t =∆=-，W JQ =，则热功当量()21W UIt J Q t cm t =-=(5)[4][5]这套装置还可以用来做“比较水和煤油比热容的大小”实验，为了控制变量相同，所以电阻丝阻值应该相同，即应当选择图2的A 装置中的电阻与图1装置中的电阻串联。

(6)[6]根据转换法，实验中水和煤油吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的。

(7)[7]由表格数据可知，1min 内，水的温度变化了25℃-20℃=5℃煤油的温度变化了30℃-20℃=10℃相同时间内，电阻丝产生的热量相同，则Q c m t Q c m t =∆==∆水水水煤油煤油煤油代入数据可得()32.110J /kg C c =⨯⋅︒煤油3．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。

4．（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。

5．为了比较“沙子和水的吸热本领的大小”，小明做了如图所示的实验：在两个相同的烧杯中分别装好沙子和水，并在上方盖好玻璃片，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下表所示：质量/g 温度升高10℃所需的时间/s温度升高20℃所需的时间/s温度升高30℃所需的时间/s沙子306489124水3096163220(1)在此实验中，用加热时间的长短来表示物质_________________；(2)实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌，目的是______________________；(3)分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量__________（选填“大于”或“小于”）沙子吸收的热量；(4)如果加热相同的时间，对于质量相同的水和沙子，__________（选填“沙子”或“水”）升高的温度更高；(5)实验过程中，观察到装水的烧杯上方的玻璃片上有水珠出现，_______（选填“沙子”或“水”）上方的玻璃片温度更高，原因是______________；(6)实验中有些同学发现，刚开始加热时，出现了沙子的温度反而比较低的情况，你认为可能的原因是：______________。

【答案】吸收热量的多少物质受热均匀大于沙子水水蒸气液化放热水的导热性能比沙子的导热性能好【解析】【分析】(1)我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法；(2)为使受热均匀，实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌；(3)由表中数据分析回答；(4)由(3)推理回答；(5)分析装水烧杯上方的玻璃片内侧水珠的形成原因，利用液化放热的原理进行解释；(6)从水和沙子导热性能不同分析。

【详解】(1)[1]根据转换法，在此实验中，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少；(2)[2]实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌，目的是物质受热均匀；(3)[3]分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水加热的时间长，根据转换法，即水吸收的热量大于沙子吸收的热量；(4)[4]由(3)的结论：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水加热的时间长，推理有：如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，沙子升高的温度更高；(5)[5][6]装水烧杯上方的玻璃片内侧的小水珠是由于水蒸发形成的水蒸气遇冷液化形成的，而液化时要放热，所以烧杯上方的玻璃片温度比较高；(6[7])实验中有些同学发现，刚开始加热时，出现了沙子的温度反而比较低的情况，可能的原因是：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。