中考物理热学问题大题培优 易错 难题含答案.docx
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中考物理热学问题大题培优易错难题含答案
一、初中物理热学问题求解方法
1.如图所示,在大玻璃瓶与小玻璃瓶内各装入适量的水,将小瓶瓶口向下放入大瓶,使小瓶恰好悬浮。
塞紧大瓶瓶塞,用气筒向大瓶内打气,小瓶会_____(选填“下沉”、“上浮”或“继续悬浮”);继续打气直到瓶塞跳起,此过程中的能量转化与四冲程汽油机的________冲程相同。
【答案】下沉做功
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由题意可知,小瓶相当于一个“浮沉子”,其原理为:
用气筒向大瓶内打气,大瓶内水面上方气压增大,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将小瓶中的空气压缩,这时小瓶里进入一些水,其重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉。
[2]当瓶塞跳起时,此过程大瓶上方的气体对瓶塞做功,大瓶内气体的内能减少,瓶塞的机械能增大,即内能转化为机械能,又因为汽油机的做功冲程的能量转化也是内能转化为机械能,所以此过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相同。
2.实验小组探究影响蒸发快慢的因素,提出以下的几种猜想:
(1)蒸发的快慢与液体的温度有关;
(2)蒸发的快慢与液体的表面积有关;
(3)蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关;(4)蒸发的快慢与液体的质量有关。
a.实验过程采用的科学探究方法是_____。
b.验证猜想(3)应选择_____。
(填对应的字母即可)
c.取A和C比较,可以验证猜想_____。
(填对应的序号即可)
d.实验小组想利用E图中甲、乙研究蒸发的快慢与液体的质量是否有关,你认为是否可行并简述理由________
【答案】控制变量法;AD;
(1);该验证过程是错误的,因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同;因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度,液体表面积相同时,质量不同时,先蒸发完的蒸发的才快。
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由给出的猜想可知,液体蒸发快慢可能与四个因素有关,所以,在实验过程中控制了三个量相同,只有要探究的量发生了变化,用到的是控制变量法;
[2]验证猜想(3)蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关;根据控制变量法的思想,应控制液体温度和表面积相同,改变液体上方空气流动速度,由此可知应选择AD两图;
[3]取A和C比较,液体表面积和液体上方空气流动速度相同,液体温度不同,可以验证猜想
(1)蒸发的快慢与液体的温度有关;
[4]该验证过程是错误的,因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同;因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度,液体表面积相同时,质量不同时,先蒸发完的蒸发的才快。
3.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。
(1)固体熔化图象如图丙所示,物质在熔化过程中,温度_____,此时温度如图乙所示,读数方法正确的是_____(填“A”“B”或“C”),该物质是_____(填“晶体”或“非晶体”)。
(2)实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部,则测得试管内物质的温度值偏_____。
【答案】保持不变B晶体高
【解析】
【详解】
(1)[1][2][3]由图乙知,A俯视,读数会偏大,C仰视,读数会偏小,B读数方式正确;由于该物质在熔化过程中,温度保持不变,所以是晶体;
(2)[4]实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部,温度计的示数会受烧杯底部的影响,则测得试管内物质的温度值偏高。
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:
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
温度/℃
90
92
94
98
98
98
98
98
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__________________.
金属
铁
铜
锌
银
金
熔点/℃
1535
1083
419.5
962
1064
沸点/℃
2750
2567
907
2212
2807
【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96a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.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____________。
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。
【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,应选用不同的燃料。
(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;
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。
6.李明有一只温度计,虽然它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的,但标度却不准确,它在冰水混合物中的读数是﹣7℃,在沸水中的读数是103℃。
(1)这只温度计1格表示的温度是是多少?
(保留一位小数)
(2)当它指示温度是15℃时,实际温度是多少?
(3)当它实际气温是45℃时指示温度是多少?
【答案】
(1)0.9℃;
(2)20℃;(3)42.5℃
【解析】
【详解】
(1)该温度计的分度值
是:
(2)当它指示温度是15℃时,实际温度
是:
(3)当它实际气温是45℃时,指示温度
时,则有:
解得
答:
(1)这只温度计1格表示的温度是0.9℃
(2)当它指示温度是15℃时,实际温度是20℃
(3)当它实际气温是45℃时指示温度是42.5℃
7.如图所示,放置在水平地面上的两个均匀实心正方体A和B,物体A、B的边长分别为0.1米和0.2米。
物体A的密度为4×103千克/米3,物体B的质量为10千克。
求:
(1)物体A的质量mA。
(2)物体B对水平地面的压力FB。
(3)在保持物体A、B原有放置方式不变的情况下,现将物体A、B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分,使剩余部分对水平地面的压强相等,求切去的质量△m。
【答案】
(1)4千克
(2)98牛(3)2千克
【解析】
【详解】
(1)物体A的质量:
mA=ρAVA=4×103kg/m3×(0.1m)3=4kg;
(2)物体B对水平地面的压力FB等于物体重力大小:
FB=GB=mBg=10kg×9.8N/kg=98N;
(3)A物体的底面积:
SA=(0.1m)2=0.01m2,
B物体的底面积:
SB=(0.2m)2=0.04m2,
将物体A.B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分,
根据p=
,由于物体对水平地面的压力等于剩余部分的重力,因剩余部分对水平地面的压强相等,故有:
=
,
即:
=
,
整理后有:
=
,
代入已知量:
=
,
故切去的质量:
△m=2kg.
答:
(1)物体A的质量mA为4kg
(2)物体B对水平地面的压力FB为98N;
(3)在保持物体A.B原有放置方式不变的情况下,现将物体A.B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分,使剩余部分对水平地面的压强相等,切去的质量△m=2kg.
8.如图是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图,机内有温控开关S0。
该饮水机的部分参数已知:
额定电压为220V,加热时的总功率为880W,保温时的功率为40W,R1、R2为加热电阻丝(不考虑温度对电阻丝阻值的影响)。
求:
(1)当S和S0闭合时,电路中的总电流;
(2)加热时效率为80%,将0.5kg的水从30℃加热到100℃需要多少时间?
(3)电阻丝R2的阻值。
【答案】
(1)4A;
(2)208.8s;(3)1210Ω
【解析】
【分析】
(1)由电路图可知,当S和S0闭合时,R1与R2并联,电路中的总电阻最小,根据
可知电路总功率最大,据此判断饮水机所处的状态,根据
求出此时电路中的总电流。
(2)知道水的质量和初温、末温以及比热容,根据
求出水吸收的热量,根据
求出消耗的电能,利用
求出需要的加热时间。
(3)由电路图可知,开关S闭合、S0断开时,电路为R2的简单电路,电路中的总电阻最大,根据
可知电路总功率最小,据此判断饮水机所处的状态,根据
求出电阻R2的阻值。
【详解】
(1)由电路图可知,当S和S0闭合时,R1与R2并联,电路中的总电阻最小,由
可知,电路总功率最大,饮水机处于加热状态;由
可得,此时电路中的总电流
(2)水吸收的热量
由
可得,消耗的电能
由
可得,需要的加热时间
(3)由电路图可知,开关S闭合、S0断开时,电路为R2的简单电路,电路中的总电阻最大,电路总功率最小,饮水机处于保温状态,保温时的功率为40W;由
可得,电阻R2的阻值
答:
(1)当S和S0闭合时,电路中的总电流为4A;
(2)加热时效率为80%,将0.5kg的水从30℃加热到100℃需要208.8s;(3)电阻丝R2的阻值为1210Ω。
【点睛】
重点是电功率的相关计算,牢记公式
,另外要读懂电路图,知道两个开关都闭合时为高温档,闭合一个开关时为低温档。
9.某综合实践活动小组在制作一个医用冷藏盒时,不知道给药品降温用冰好,还是盐水结成的冰好?
他们动手测量了盐水的凝固点。
(1)小明和小红分别通过实验得到了盐水的凝固图像如图所示,则小明所测盐水的凝固点是_______℃;
(2)他们同时发现所测得盐水凝固点并不相同,于是对比了双方实验过程,发现烧杯中装水都是200mL,小明加了1汤匙的盐,而小红加了3汤匙的盐,由此作出猜想:
盐水的凝固点与盐水的浓度有关。
接着多次实验得出不同浓度盐水的凝固点,数据记录如下表:
盐水浓度(%)
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
36
凝固点(℃)
0
-2
-4
-6
-8
-11
-15
-18
-17
-1.8
-0.4
0
分析表格中数据可知,当盐水浓度增大时,其凝固点__________;
(3)小明由表格数据得到盐水浓度为21%时凝固点最低,其值为﹣18℃,你认为他的判断准确吗?
_____(选填“准确”或“不准确”),你判断的理由是__________;
(4)在测量浓度为21%的盐水凝固点时,某一时刻测得盐水温度如图所示,则此时该盐水处于______态;
(5)你认为给冷藏盒中药品降温最好选用_____(选填冰或适当浓度盐水结成的冰)。
【答案】-4先变小,后变大不准确当浓度是22%、23%时,其凝固点又是多少,这个不确定固态适当浓度盐水结成的冰
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]从图中可以看到,小明所测盐水的图像在第3min到第8min,温度保持不变,温度大小是-4℃,即小明所测盐水的凝固点是-4℃。
(2)[2]从表中数据可以看到,当盐水浓度增大时,其凝固点是先变小,后变大的。
(3)[3][4]这个判断不准确;因为当浓度是22%、23%时,其凝固点又是多少,这个不确定。
(4)[5]从图中可以看到,盐水温度是-28℃,而浓度为21%的盐水凝固点是-18℃,这个温度比凝固点还要低,说明盐水已经完全凝固了,是固态。
(5)[6]药品要在0℃以下存放,要求所选的物质熔点在0℃以下,冰的熔点是0℃,盐冰的熔点是低于0℃,所以冷藏盒中应选用盐水冰块。
10.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
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
11.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:
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℃,
所以,冷水温度将再升高:
△t=t′-t=27℃-21℃=6℃。
故C符合题意。
12.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
,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
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
[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。
13.质量相等的两金属块A和B长时间放在沸水中,将它们从沸水中取出后,立刻分别投入甲、乙两杯质量和温度都相同的冷水中.不计热量损失,当甲、乙两杯水的温度不再升高时,发现甲杯水的温度低于乙杯水的温度,两杯水吸收的热量Q甲____Q乙,两金属块比热容cA____cB(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】<<
【解析】
【详解】
[1]当甲、乙两杯水的温度不再升高时,达到热平衡,金属块的末温等于水的末温,因为此时甲杯水的温度低于乙杯水的温度,所以金属块A的末温比金属块B的末温低;两金属块使水温升高,甲杯水的温度低于乙杯水的温度,则甲杯水升高的温度小,而两杯水的质量相同,由Q吸=cmΔt可知甲杯里的水比乙杯里的水吸收的热量少,即
Q甲<Q乙;
[2]两金属块都从沸水中取出、初温t相同,对于金属块A来说有:
cAmA(t-tA)=c水m水(tA-t水初)…①
对于金属块B来说有:
cBmB(t-tB)=c水m水(tB-t水初)…②
因水的质量相同,由①②得到
tA<tB,
tA-t水初<tB-t水初,
故
cA(t-tA)<cB(t-tB),
由于
t-tA>t-tB,
所以
cA<cB.
14.用体温计分别测甲、乙、丙三人的体温,先测得甲的体温正常。
用酒精消毒后,忘了拿着体温计用力向下甩,就直接依次去测乙和丙的体温,已知乙的体温是37.6℃,丙的体温为38.4℃,那么用此方法测得乙和丙的体温分别为()
A.37℃、38.4℃B.37℃、37.6℃
C.37.6℃、38.4℃D.38.4℃、38.4℃
【答案】C
【解析】
【详解】
因为甲的体温正常,所以用体温计测完甲后,体温计的示数应该是37℃左右,不会是37.6℃,用酒精消毒后,忘了拿着体温计用力向下甩,那么液泡会收缩,液柱不会下降,还是37℃左右,依次去测乙和丙的体温时,乙的体温是37.6℃,这说明液柱上升了,乙的真实体温是37.6℃,丙的体温为38.4℃,这也说明液柱也上升了,丙的真实体温是38.4℃,所以用此方法测得乙和丙的体温分别为37.6℃、38.4℃,故选C。
15.甲、乙两容器中装有质量相等的水,水温分别为20℃和70℃,现将一温度为80℃的金属球放入甲容器中,热平衡后水温升高到40℃,然后迅速取出金属球并放入乙容器中,热平衡后以容器中水温为(不计热量散失和水的质量的变化):
A.65℃B.60℃C.55℃D.50℃
【答案】B
【解析】
【详解】
当将金属球放入甲容器中时,金属球放出的热量与水吸收的热量相等,即:
Q金=Q水
设金属球的质量为m金、比热容为c金、水的质量为m水、水的比热容为c水,则:
Q金=c金m金(80℃-40℃)
Q水=c水m水(40℃-20℃)
因为Q金=Q水,所以
c金m金(80℃-40℃)=c水m水(40℃-20℃)
化简得:
;
当将金属球放入乙容器中时,乙容器中的水放出的热量与金属球吸收的热量相等,即:
Q水′=Q金′
由于甲乙容器中的水的质量相等,又是同一个金属球,所以仍设金属球的质量为m金、比热容为c金、水的质量为m水、水的比热容为c水,此时两者共同的温度为t℃,则:
Q水′=m水c水(70℃-t℃)
Q金′=m金c金(t℃-40℃)
因为:
Q水′=Q金′所以
m水c水(70℃-t℃)=m金c金(t℃-40℃)
由于:
可得:
2(70℃-t℃)=t℃-40℃
解得t=60℃,故选B.
16.关于物体的内能,热量和温度,下列说法正确的是
A.一个物体从外界吸收了热量,温度一定升高B.一个物体温度升高,它的内能一定增加
C.只要物体的温度不变,它的内能就一定不变D.温度高的物体比温度低的物体含有的热量多
【答案】B
【解析】
【详解】
A.一个物体从外界吸收了热量,温度不一定升高,比如晶体的熔化以及液体的沸腾,都在吸收热量,但温度没有改变,故A项错误;
B.一个物体温度升高,可能是吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,所以内能一定增大,故B项正确;
C.物体的温度不变,有可能正在吸收或者放出热量,内能改变;也有可能外界对物体做功,物体的内能增加,或者物体对外界做功时,物体的内能减小,故C项错误;
D.热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量,只能说物体吸收或者放出多少热量,故D项错误。
17.下表列出了部分金属的熔点和沸点(在标准大
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