物理热学问题求解方法的专项培优 易错 难题练习题及答案

一、初中物理热学问题求解方法

1．小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的水和另一种液体进行对比实验，并用图象对实验数据进行了处理，如图所示实验中，水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图像可以得（已知c c >水液体）

A ．乙物质是水

B ．另一种液体的比热容为8.4×103J/（kg·

℃） C ．甲的放热能力比乙强 D ．乙比甲更适合作汽车发动机的冷却液

【答案】C 【解析】 【详解】

A ．由题意可知，在相同时间内水和另一种液体放出的热量相等，由题中的图象可以看出，乙液体的温度降低的快，甲液体温度降低慢；根据热量的计算公式Q cm t =∆放可知，在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下，温度降低得多的比热容小；所以甲液体的比热容大，所以甲液体是水；故A 项不符合题意；

B ．由题图可知：甲乙两种液体的初温是60℃，放热15分钟后甲液体的末温是40℃，乙液体的末温是20℃，则水放出的热量：

34.210J/kg 6040Q c m m t ==⨯⋅⨯∆⨯-水水水水水放（℃）（℃℃）；

乙放出的热量：

6020t Q c m c m ==-∆⨯⨯乙乙乙乙乙放乙（℃℃）；

而水和乙液体的质量相同，即m m =乙水；在相同时间内水和另一种液体放出的热量相等，则有：

34.210J/kg 60406020m c m ⨯⋅⨯⨯-=⨯⨯-乙乙水（℃）（℃℃）（℃℃）；

解得，3

2.110J/kg c =⨯⋅乙（℃）；故B 项不符合题意；

C ．由于甲液体的比热容大，所以甲的放热能力比乙强，故C 项符合题意；

D ．由于水的比热容比较大，所以水比较适合用作发动机的冷却液；即甲比乙更适合作汽车发动机的冷却液；故D 项不符合题意。

2．用两个相同的电热水器给质量同为1.5kg 的甲物体和水加热，他们的温度随加热时间的变化关系如图所示，据此判断甲物体10 min 吸收的热量为（ ）

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：用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热，水温度升高60℃需要20min ，甲物质加热10min 吸收的热量与水加热10min 吸收的热量的热量相同，且水10min 所吸收热量为20min 吸收热量的一半，即

()3511

=== 4.210J/kg 1.5kg 60=1.8910J 22

Q Q c m t ∆⨯⨯⋅⨯⨯⨯甲水水水水℃℃

故选C 。

3．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，33310kg/m ρ⨯甲＝，33

210kg/m ρ=⨯乙，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 17

【解析】 【详解】

[1]设两个球空心部分的体积为0V ，已知甲乙两个球质量相等，由m

V

ρ=

得： 00V V V V ρρ-=-甲甲乙乙()()

把33310kg/m ρ⨯甲＝，33

210kg/m ρ=⨯乙代入，并化简得：

0032V V V V -=-甲乙()()①

由于甲球在水中悬浮，所以重力与浮力相等：

=F G 甲浮甲

即：

0g g V V V ρρ=-甲甲甲水()

所以：

03V V V =-甲甲()②

由①②解得：03

2V V =甲，074

V V =乙。所以甲、乙两球的体积之比为：

00677=3

24

V V V V =甲乙

[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：

=F G 乙浮乙

即：

0g g V V V V ρρ-=-乙乙乙露水()()

解得014V V =

露。又因为07

4

V V =乙，所以： 01141

==4477

V V V V ⨯=乙乙露

所以乙球露出水面的体积占乙球体积的

1

7

。

4．如图所示，某单缸四冲程汽油机工作状态如图所示，此时的能量转化是__________；若飞轮的转速为1800r/min ，该汽油机每秒共经历了______________个冲程；汽油机工作时利用水循环将热量从高温的发动机自发转移到低温的水，这一现象说明_____________。

【答案】机械能转化为内能 60 能量的转移具有方向性 【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

1800r 1800r

30r/s 1min 60s

== 飞轮转两转，汽油机经历一个工作循环，即经历4个冲程，1s 内转30r ，经历的冲程数量是

304

602

n ⨯=

= [3]热量能够从高温的物体转移到低温的物体，汽油机工作时利用水循环将热量从高温的发动机自发转移到低温的水，这一现象说明能量的转移具有方向性。

5．小明给爷爷网购了一台电热足浴器，其铭牌的部分参数如图甲所示，足浴器某次正常工作时，加热功率为控制面板上发光指示灯所对应的功率，控制面板显示如图乙所示，求： (1)足浴器装入最大容量初温为21℃的水，将其加热到控制面板上显示的温度时，水所吸收的热量是多少？[c 水＝4.2×103 J/(kg·

℃)] (2)上述加热过程用时15 min ，该足浴器的热效率是多少？

(3)整个加热过程中，水温降至40 ℃时，足浴器自动加热至45 ℃，水温随时间变化的图像如图丙所示，当水温第一次加热至45 ℃时，小芳开始给爷爷足浴30min ，求这次足浴给水加热消耗的电能是多少？

(4)小明想了解家里电路的实际电压，于是将家里其他用电器都关闭，他观察到该足浴器在高档工作时，家里标有“2 000 r/（kW·h ）”的电能表转盘在10min 内转了216r ，则他家电路的实际电压是多少？

【答案】(1)55.0410J ⨯；(2)70%；(3)61.0210J ⨯；(4)198V 【解析】 【分析】 【详解】

(1)由题意可知，足浴器装入最大容量的水后，质量是

33-331.010kg/m 510m 5kg m V ρ==⨯⨯⨯=水水水

水吸收的热量是

()()()350- 4.210J/kg 5kg 45-21 5.0410J Q c m t t ==⨯⋅⨯⨯=⨯水水℃℃℃

水吸收的热量是55.0410J ⨯。