哈尔滨备战中考物理压轴题专题复习——热学问题求解方法的综合

9．小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示：
(1)你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用_______组器材（选填“甲”、“乙”）。
(2)甲组实验是通过________来反映物质吸收热量的多少。
(3)甲组实验中，正确操作后收集到如下实验数据，在图丙中画出水的温度随时间变化的图像____________。
4．甲、乙是两个质量相等的空心球，它们的空心部分体积完全相同，甲球恰好能在水中悬浮， ， ，则甲、乙两球的体积之比为____。当把乙球放入水中时，乙球露出水面的体积占乙球体积的____。
【答案】6：7
【解析】
【详解】
[1]设两个球空心部分的体积为 ，已知甲乙两个球质量相等，由 得：
把 ， 代入，并化简得：
【答案】6012
【解析】
【详解】
[1]插入冰水混合物中时，水银柱顶端的位置代表0℃；插入1标准大气压的沸水中时，水银柱顶端的位置代表100℃，当温度计的水银柱长为16 cm时，它所测量的实际温度
可解得 ；
[2]如果实际温度为40℃，温度计水银柱长
可解得 。
6．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】B
【解析】
【详解】
A．沸腾是在一定条件下，发生在液体表面和内部同时进行的一种剧烈的汽化现象，需要吸收热量；蒸发是发生在液体表面的一种缓慢的汽化现象，同样需要吸收热量，故A项错误；
B．液体处于凝固成晶体过程中时，持续放出热量，温度不变，故B项正确；
C．熔化需要达到熔点和持续吸收热量，冰的熔点是0°C，当-10°C的冰在0°C的房间里温度升温与房间温度一致时，冰吸收不到热量，不能熔化，故C项错误；
（2）比较①②两烧杯，同种物质，质量不同，升高的温度相同，吸收的热量不同，分析吸收的热量与哪个因素有关；比较③④两烧杯，同种物质，质量相同，升高的温度不同，吸收的热量不同，分析比较吸收的热量与哪个因素有关；
（3）根据（1）（2）中的结论，综合归纳可得出，物体温度升高时吸收热量的多少与什么有关系。
【详解】
【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。
B．实验中，酒精灯里所加的酒精量对升温的快慢不会造成影响，属多余的量，故B符合题意；
C．实验中，必须取相同质量的水和沙子，符合控制变量法的要求，则有必要，故C不符合题意；
D．实验中，盛放水和沙子的容器也会影响其吸热与升温的情况，故应使容器保持相同，则有必要，故D不符合题意。
故选B。
(5)[5]将质量相等的两种燃料A和B放入燃烧皿中点燃后，由于不清楚两种燃料的燃烧情况和燃烧的质量，发现B加热的水升温多，可能是火焰大造成的，故无法判定热值的大小。
【点睛】
研究比热容和热值的实验，要知道两实验都采用了控制变量法和转换法，两种方法都是初中物理常用的研究方法，注意理解体会两种实验方法的精髓所在。
10．为了探究液体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，某同学做了如下实验：在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用同样的加热器加热。下表是所有的实验记录，根据实验记录回答下列问题。
c m△t热=cm△t冷，
解得：
△t热=2△t冷=2×21℃=42℃，
据此可设t冷=0℃，则t=21℃，
t热=21℃+42℃=63℃，
若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内时，相当于同时向冷水中倒 杯热水，则：
c m（t热-t′）=cm（t′-t冷）
即 (63℃-t′)=t′-0
解得：
t′=27℃，
（4）图2中，海波在 点是________态，在 点是________态（均选填“固”或“液”）。
【答案】 3 吸液固
【解析】
【分析】
【详解】
(1) [1]图1可知温度为零下，其示数为 ；
(2)[2]图2可知海波从 开始熔化，到 熔化结束，持续了
；
(3)[3]海波是晶体，熔化时有一定的熔化温度。图2中，海波的熔化过程是 段；
c甲m甲Δt甲=c乙m乙Δt乙
Δt甲:Δt乙=c乙m乙:c甲m甲==(1×1):(2×2)=1:4
∵Δt甲=20℃，∴Δt乙=80℃。
[2]∵Q吸=cmΔt，且丙、丁两物体由同种材料做成
c丙=c乙，m丙:m丁=4:1，Δt丙:Δt丁=3:1
∴两物体吸收热量
Q丙:Q丁=c丙m丙Δt丙:c丁m丁Δt丁=12:1
8．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）？
(1)分析比较_____________烧杯的实验记录(选填烧杯号)，可得出的初步结论是：在质量和升高的温度都相同时，不同物质吸收的热量不同。
(2)分析比较①②两烧杯的实验记录，可得出的初步结论是：_____________________；分析比较③④两烧杯的实验记录，可得出的初步结论是：_________________________。
(1)[1]①杯的质量是300g，升高10℃用的时间是12min，③杯的质量是300g，升高10℃用的时间是6min，而每分钟吸收的热量是相等的，说明在质量和升高的温度都相同时，不同物质吸收的热量不同；
(2)[2]①②两烧杯，同种物质，质量不同，升高的温度相同，吸收的热量不同，说明同种物质升高相同的温度时，质量不同吸收的热量不同；
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
沙子
20
25
29
34
39
水
20
21
22
23
24
(4)甲实验中，需要控制某些变量，以下做法多余的是________
A．采用完全相同的加热方式
B．采用酒精灯加热时，酒精灯里所加的酒精量相同
C．取相同质量的水和沙子
D．盛放水和沙子的容器相同
(5)乙组实验中，将质量相等的两种燃料A和B放入燃烧皿中，点燃后对质量相等、初温相同的水加热，燃烧相同的时间后发现B加热的水升温多，此时________（“能”或“不能”）说明B燃料的热值大。
[3]③④两烧杯，同种物质，质量相同，升高的温度不同，吸收的热量不同，说明同种物质质量相同时，升高的温度不同吸收的热量不同；
(3)[4][5][6]综合上述结论，物体温度升高时吸收的热量的多少与物质的种类、物体的质量、升高的温度都有关系。
【点睛】
本题考查比热容的概念，需要知道控制变量法就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制，只改变某个变量的大小，而保证其它的变量不变，最终解决所研究的问题。
D．干冰（固态CO2）在常温下会直接变成气态的CO2，发生升华现象，故D项错误；
3．柴油机和汽油机在一个工作循环中的四个冲程完全相同的冲程是（ ）
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，汽油机吸入的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入的只有空气，所以吸气冲程不同；柴油机属于压燃式点火，所以在压缩冲程中，柴油机比汽油机压缩程度高，所以压缩冲程不同；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，所以做功冲程不同；排气冲程只是将废气排出，所以柴油机和汽油机在一个工作循环中的四个冲程完全相同的冲程是排气冲程；通过以上分析可知，故选D。
7．甲、乙两物质比热容之比是2∶1，质量之比是2∶1，甲、乙两物体吸收相同的热量，甲物体温度升高了20℃，则乙物体的温度升高了______℃。由同样材料组成的丙、丁两物体，它们的质量之比为4∶1，升高温度之比是3∶1，则两物体吸收热量之比为______。
【答案】8012:1
【解析】
【分析】
【详解】
[1]∵Q吸=cmΔt，甲、乙两物体吸收相同的热量
一、初中物理热学问题求解方法
1．在两个相同的杯子内盛有质量相等的热水和冷水，将一半热水倒入冷水杯内，冷水杯内的温度升高21℃，若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内，冷水杯内的水温会升高（）
A．9℃B．8℃C．6℃D．5℃
【答案】C
【解析】
【详解】
设一杯水的质量为m，热水的初温为t热，冷水的初温t冷，将一半的热水倒入容器中后共同的温度为t，因不计热损失，所以，由Q=cm△t可得：Q放=Q吸，即：
【答案】乙加热时间的多少见解析所示B不能。
【解析】
【分析】
(1)研究不同燃料燃烧放热能力，应选用不同的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ料。
(2)加热时间的长短反映物质吸收热量的多少。
(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点，然后作出图像。
(4)在“比较水与沙子吸收热量时温度升高的快慢”实验中，影响水和沙子升温快慢的因素有质量、物质的种类、加热的热源等，同时要求实验时的容器等也应该相同，据此做出判断。
(5)根据A、B的燃烧情况分析。
【详解】
(1)[1]研究不同燃料燃烧放热能力应用不同的燃料，加热相同的物质，因此选乙组器材。
(2)[2]甲组实验，相同的加热装置，可以通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少。
(3)[3]根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点，然后作出图像，如图所示：
(4)[4]A．实验中，应采用完全相同的加热方式，保证在相同的时间内提供相同的热量，则有必要，故A不符合题意；
【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 ．
所以，冷水温度将再升高：
△t=t′-t=27℃-21℃=6℃。
故C符合题意。
2．下列说法中正确的是
A．蒸发和沸腾都需要吸收热量，且都发生在液体表面
B．液体凝固时，不断放出热量，但温度可能保持不变
C．把一块-10℃的冰放到0℃的房间里，冰会慢慢地熔化
D．利用干冰汽化吸热，可以使长途运输中的食品降温保鲜
11．在“探究晶体熔化和凝固规律”的实验中，绘制出了如图2所示的图象。
（1）图1中所示温度计的示数是________℃；
（2）海波从开始熔化到完全熔化持续了________min；
（3）图2中，海波的熔化过程是________段（用图中字母表示），此过程中海波________热（选填“吸”或“放”）；
(3)结合(1)(2)中的结论，然后综合归纳可得出，物体温度升高时吸收热量的多少与_______、______、_______有关系。
【答案】①③同种物质升高相同的温度时，质量不同吸收的热量不同同种物质质量相同时，升高的温度不同吸收的热量不同物质的种类质量升高的温度
【解析】
【分析】
（1）探究物质吸收的热量与种类有关，保持质量和升高的温度相同，物质的种类不同，分析比较哪两个烧杯；
①
由于甲球在水中悬浮，所以重力与浮力相等：
即：
所以：
②
由①②解得： ， 。所以甲、乙两球的体积之比为：
[2]已知甲乙两球质量相同，甲球悬浮，乙球密度小于甲球，所以乙球漂浮。所以乙球受到的浮力等于重力：
即：
解得 。又因为 ，所以：
所以乙球露出水面的体积占乙球体积的 。
5．一支刻好刻度的温度计，插入冰水混合物中时，水银柱长为4cm；插入1标准大气压的沸水中时，水银柱长为24cm，当温度计的水银柱长为16 cm时，它所测量的实际温度是_________℃；如果实际温度为40℃，温度计水银柱长_________cm。