中考物理压轴题专题复习—热学问题及答案

一、初中物理热学问题求解方法

1．将一杯热水倒入盛有一些冷水的容器中，冷水的温度升高了10 ℃，这是通过______的方式改变了冷水的内能。又向容器内倒入同样一杯热水，冷水的温度又升高了6℃。如果再向容器内倒入同样三杯热水，则冷水温度可再升高______℃（不计热量损失）。

【答案】热传递 9

【解析】

【分析】

【详解】

[1]热水倒入冷水中，热水放出热量，冷水吸收热量，冷水温度升高，是通过热传递的方式改变冷水的内能。

[2]热水倒入冷水中，热水放出的热量等于冷水吸收的热量，设一杯的热水质量为m ，初温为t ，冷水的质量为m 0，由热平衡方程可得第一次加入热水时

0(10)10cm t cm -=⨯℃℃

第二次加入热水时

0(16)()6cm t c m m -=+⨯℃℃

两式相减得03m m =，代入解得40t =℃。若再加入同样三杯热水，设升高的温度为t ∆，则

03(4016)=(2)cm t c m m t --∆+∆℃℃

解得9t ∆=℃。

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 t

0 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．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

30 64 89 124 水 30 96 163 220

(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。

4．如图甲所示，是“探究物质的熔化规律”的实验装置。实验时先将固体物质和温度计分别放入试管内，再放入大烧杯的水中，观察固体的熔化过程。