[競賽輔導(dǎo)]初中物理競賽輔導(dǎo)——熱學(xué)

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1、初中物理競賽輔導(dǎo)——熱學(xué) 物態(tài)變化 例1? 夏天，打開冰箱門，常可看到白霧。這是 [ ] A．冰箱內(nèi)原有的水蒸氣。 B．冰箱內(nèi)食物中的水分遇到高溫空氣后，蒸發(fā)形成的水蒸氣。 C．空氣中的水蒸氣降溫形成的小冰晶。 D．空氣中的水蒸氣降溫形成的小水滴。 答案：D 例2小明兩次煮雞蛋。第一次在水開后繼續(xù)用急火煮，直到煮熟；第二次在水開后將火焰調(diào)小，但仍保持鍋中的水沸騰，直到煮熟。兩次比較發(fā)現(xiàn) [ ] A．第一種方法比第二種方法省燃料又省時間。B．第一種方法費燃料但省時間。 C．第二種方法比第一種方法省燃料但費時間。D．第二種方法比第一種方法省燃料，兩種方法所用時間

2、相近。 答案：D 例3夏天，自來水管上常有水珠，這是因為 [ ] A．夏天自來水的溫度較高，蒸發(fā)較快，從而在管壁形成水珠。 B．夏天空氣中水蒸氣較多，遇到較冷的自來水管就在管壁上凝結(jié)成水珠。 C．夏天氣壓較低，管內(nèi)外壓強差較大，少量水分透過管壁微孔滲出。 D．夏天用水量大，水廠需給自來水加壓，管內(nèi)外的壓強差增大，因此有少量水分透過管壁微孔滲出。 答案：B 例4在制藥時，為從溶液中提取抗菌素，要用加熱的方法使水沸騰而除去水分，但抗菌素不能在超過80℃的條件下提取，應(yīng)采用的方法是 [ ] A．增加容器內(nèi)的氣壓，使水的沸點低于80C。B．降低容器內(nèi)的氣壓，使水的

3、沸點低于80C。 C．縮短加熱沸騰的時間。D．用微火加熱使其沸騰。 答案：B 例5制造金屬工具時，為增加工件的硬度，將燒紅的工件放入冷水中進行淬火，此時會發(fā)出“吱吱”的聲音，并在水面上冒出“白煙”，這個物態(tài)變化是______過程。 答案：液化 例6凍豆腐里面有小孔的成因是： [ ] A．豆腐自身凍縮而成B．豆腐自身膨脹而成 C．外界的冰雪扎進豆腐里而成D．豆腐里面的水受凍先結(jié)冰，再熔化成水后而成 答案：凍豆腐里面有小孔的成因是：豆腐里面的水受凍先結(jié)冰，再熔化成水體積減小而成。選D 例7一把一段長約5厘米的蠟燭，粘牢在一個碗底，然后把水裝入碗內(nèi)，使水面剛好到蠟燭的邊緣

4、，然后點燃蠟燭，試說明你觀察到的現(xiàn)象，并解釋出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。 答案：點燃蠟燭后，過一會蠟燭會燒到水面以下，這時蠟燭呈四周的壁很薄的漏斗狀。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是蠟燭燃燒后，燭芯四周的蠟熔化，當(dāng)熔化到四周只剩很薄的一層蠟時，熱從蠟層傳遞到水，使這層蠟達不到熔化的溫度，因而呈漏斗狀。 例8夏天，在天平左盤中放一敞口玻璃杯，杯中有一冰塊，右盤中放有一定質(zhì)量的砝碼，這時天平是平衡的，過了幾分鐘后，天平失去了平衡，天平向______傾斜了，原因是______。 答案：左；空氣中水蒸氣液化成小水滴，附著在冰上。 例9在北方的冬天，汽車駕駛員常用水和酒精的混合物作為汽車冷卻系統(tǒng)中的冷卻液，這是因為

5、這種混合液具有 [　 ] A．較低的沸點。 B．較低的熔點。C．較大的比熱。 D．較小的密度。 答案：B 例10在烹炸食物時常會見到滾開的油鍋中，濺入一滴水后，會有劇烈的響聲，并濺起油來。其主要原因是 [　 ] A．濺入的水滴溫度太低。B．水是熱的不良導(dǎo)體。 C．水的比熱比油的比熱大D．水的沸點比油的沸點低。 答案：D 例11用飛機向云層噴灑于冰（固體的CO2）是一種人工降雨的方法。以下列出幾個物態(tài)變化過程：a）干冰迅速吸熱升華；b）干冰吸熱熔解；c）云層中水蒸氣遇冷液化成雨滴；d）云層中水蒸氣遇冷凝華成小冰晶；e）水蒸氣以干冰為核心凝結(jié)成雨滴；f）小冰晶下落遇暖氣流熔解成雨滴。

6、在這種人工降雨過程中，發(fā)生的物態(tài)變化過程為 [　 ] A．a(chǎn)、c。 B．a(chǎn)、d、f。C．b、c。 D．e。 答案：B 例12在舞臺上噴灑干冰（固態(tài)二氧化碳）可以產(chǎn)生白霧，形成所需的效果。這種霧氣是 [ ] A．二氧化碳氣體迅速液化而形成的小液滴。B．干冰迅速熔化后再蒸發(fā)形成的氣體。 C．干冰迅速升華變成的氣體。D．干冰使空氣中的水蒸氣液化形成的小水珠及小水珠凝固形成的小冰晶 答案：D 溫度和溫度計 例1人們常說井水冬暖夏涼，這是因為 [ ] A．井內(nèi)冬夏溫度變化小，地面冬夏溫度變化大，所謂“冬暖夏涼”是井水溫度與地面溫度比較而言的。 B．井水受地?zé)岬淖饔?/p>

7、而有較多的熱能。 C．井水遠離地面，不受空氣流動的影響，因而具有較多的熱能。 D．井水暴露在空氣中，夏天氣溫高，蒸發(fā)得快，吸收了較多的熱量，因而溫度較低。 答案：A 例2有一支用畢沒有甩過的體溫計，讀數(shù)停留在38.2℃，被誤用來測量病人的體溫。病人實際體溫是37.8℃，體溫計讀數(shù)是______℃；如果病人實際體溫是38.5℃，體溫計讀數(shù)是______℃。 答案：38.2，38.5 例3干濕泡濕度計是用兩個相同的溫度計并列制成的，在使用時，其中一個溫度計下端的玻璃泡包著濕布，因為水在蒸發(fā)時要______所以這個溫度計的讀數(shù)要比另一個的讀數(shù)______。在相同室溫下，兩個讀數(shù)的差值大，

8、就表明空氣的水蒸氣含量______。 答案：吸熱，低，少 例4我國北方冬天，河流會結(jié)上厚厚的一層冰，冰的溫度有時低達－40℃，假如在－40℃的冰下有流動的河水，那么水與冰交界處的溫度是： [ ] A．4℃ B．0℃C．－40℃ D．略高于－40℃ 答案：B 例5小明有一只溫度計，雖然它的玻璃管的內(nèi)徑和刻度都是均勻的，標度卻不準確。它在冰水混合物中的讀數(shù)是－0.7℃，在沸水中的讀數(shù)是102.3℃。 (l)當(dāng)它指示的氣溫是－6℃時，實際的溫度是多少？ (2)它在什么溫度附近誤差很小，可以當(dāng)作刻度正確的溫度計使用？ 答案：實際溫度記為t，溫度計的讀數(shù)記為t＇。按題意，t和t

9、＇為線性關(guān)系，因此t=at＇+b ① 分別把t＇=-0.7℃、t=0℃和t＇=102.3℃、t=100℃代入，解出a=0.97，b=0.68 再將a、b值代入①式得 t=0.97t＇+0.68℃ ② (1)把t＇=-6℃代入②式，得t=-5.14℃． (2)令t＇=t，則②式變?yōu)閠=0.97t+0.68℃ 解出t=22.7℃ 例6小紅在兩個同樣的燒瓶中灌滿水，加熱到相同的溫度后分別用厚度相同的1、2兩種保溫材料包好，定時測量燒瓶中水的溫度。實驗過程中室溫保持不變。他想用這種方法比較兩種材料的保溫性能。表中給出了在時刻t（單位是分）測得的兩個燒瓶中的水溫T1、T2的幾組數(shù)據(jù)。根據(jù)這

10、些數(shù)據(jù)在下面的方格紙中作出表示水溫與時間關(guān)系的圖象并回答以下問題： 1. 哪種材料的保溫性能較好？ 2. 當(dāng)時的室溫大約是多少？ 3. 在這些水溫數(shù)據(jù)中，哪一個最可能是由于測量或記錄的疏忽而產(chǎn)生的錯誤？ t/分 T1/℃ T2/℃ 0 80 80 5 72 65 10 64 56 15 59 48 20 55 43 25 51 38 35 50 32 45 41 28 55 37 26 65 34 24 80 30 22 95 26 22 110 24 21 125 22 21 140 21

11、20 155 20 20 答案：第一種材料的保溫性能較好。當(dāng)時的室溫約為20 ℃。所給數(shù)據(jù)中t =35 分時的T1 = 50 ℃最可能是測量或記錄時的錯誤。 例7白熾燈泡的燈絲常制成螺旋狀，這樣做的目的是 [ ] A．便于燈絲散熱，防止燈絲熔斷。B．盡量減少燈絲的電阻。 C．減少燈絲散熱，提高燈絲的溫度。D．減少燈絲在高溫時的升華 答案：C 例8許多電冰箱的后背涂成黑色，原因是 [ ] A．黑色物體的熱輻射能力較強。B．黑漆的強度較高。 C．黑色物體吸熱能力較強，有利于冰箱內(nèi)物體的降溫。D．黑色物體不易吸附灰塵。 熱水器問題 例1? 下表列出的是北

12、京煤氣用具廠生產(chǎn)的JS系列家用燃氣熱水器的參數(shù)，其中各物理量的單位用的是國際通用的符號，說明如下： Pa：帕斯卡；mmH2O 毫米水柱 ；J：焦耳；h：小時 M3：立方米；l：升； kgf：千克力，即質(zhì)量為1千克的物體所受的重力 min：分（時間單位） 單位前面的字母M表示系數(shù)106，字母H表示系數(shù)102 1．分別計算燃燒1米3液化石油氣、人工煤氣和天然氣所產(chǎn)生的熱量（單位：焦耳）。 2．王秋生同學(xué)說，熱水產(chǎn)率一欄中，5、3、2后面的符號印得不清楚，好像是數(shù)字“l(fā)”，但在“／min”的前面又丟掉了什么，請你通過計算判斷這個欄目中三個參數(shù)的正確數(shù)值和單位。 3．“熱效率”一欄給的是參

13、考值；“熱水產(chǎn)率”一欄給的是廠家對樣品的實測值。分別計算溫升25℃和55℃時的熱效率，并解釋這兩種情況下熱效率不同的原因。 答案：1．查表可知：燃氣熱水器額定熱負荷為 37×106J／h。 石油氣、人工煤氣、天然氣的額定燃氣耗量分別是 0.368×102m3／h、1.964×102m3/h和1.04×102m3／h。 因此，石油液化氣： 人工煤氣： 天然氣： 2．以溫升40℃為例，根據(jù)表中其他參數(shù)計算熱產(chǎn)生率。設(shè)每分鐘熱水產(chǎn)生率為m，則水在1分鐘內(nèi)吸收的熱量可表示為Q收=cm△t=4.2×103m△t(J)。 又根據(jù)表中所給參數(shù)，按熱水率80%計算時，燃氣在1

14、分鐘內(nèi)放出的能被水吸收的熱量： ∵Q吸=Q放 即4.2×10m△t=Q放 由此判斷：3和“／min”之間的符號如果是代表質(zhì)量，它的意義應(yīng)該是千克（符號kg），考慮到1千克水的體積是1升，所以，這個符號一定是字母L 的小寫“l(fā)”，而不是數(shù)字“1”。因此正確的數(shù)字和單位是3升／分（3L／min）。分析溫升25℃和55℃兩種情況可以印證這個結(jié)論。 3．由關(guān)系式Q放=cm△t和熱水產(chǎn)生率表可知升溫25℃時水每分鐘吸收的熱量和燃氣放出的熱量： 同理，升溫55℃時水吸收的熱量： Q吸=4.2×103×2×55=4.62×105(J) 燃氣每分鐘放出的熱量： Q放=6.17

15、×105J 答：升溫25℃和55℃時的熱效率分別是85%和75%；因為溫升較高時，熱量損失多，所以熱效率較低。 例2? 經(jīng)驗表明，自制家用太陽能熱水器的效率在夏天可達50％；從太陽能手冊中查到，在地球表面，晴天時垂直于陽光的表面接收到的熱輻射為1.26×103焦／米2·秒。如果曬水箱內(nèi)的水大約有40千克，曬水箱接收陽光垂直照射的面積始終是1.5米2，請計算，要使水溫上升30℃需要多長時間。 答案：η─熱水器效率，m─水的質(zhì)量，R─單位面積，單位時間，地面接收的熱量， S─曬水箱面積，△T─水的溫升，C─水的比熱，△t─所用時間。 在△t時間內(nèi)水所接收的輻射熱 使水溫上升△T

16、所需熱量 由 Q=Q＇ (3) 把數(shù)值代入，得 △t=5333秒 (5) t=1小時29分 比熱容輔導(dǎo) 例1? 有一堆從河中撈出的溫砂子，測得其比熱容為1.2×103焦/（千克．℃）。已知干砂子的比熱容為0.9×103焦/（千克．℃），則按質(zhì)量說，這堆砂子含水的百分比是多少？ 答案：m1;干砂子的質(zhì)量，m2;水的質(zhì)量，m;砂子和水的混合物的質(zhì)量； c1;干砂子的比熱容，c2;水的比熱容，c;砂子和水的混合物的比熱容；Q1;干砂子吸收的熱量，Q2;水吸收的熱量，Q;砂子和水的混合物吸收的熱量； △t;溫度差。 砂子和水的混合物、砂子、水各自吸收的熱量可以表示為： Q

17、=c(m1+m2)△t (1) Q1=c1m1△t (2) Q2=c2m2△t (3) 由這三個式子可以解出 代入數(shù)值后，得 例2? 質(zhì)量和初溫都相同的甲、乙兩個物體，先把甲放入一杯冷水中，熱平衡后水的溫度升高了△t℃，把甲取出后立即把乙放入此杯水中，熱平衡后水溫又升高了△t℃。若忽略熱損失，甲、乙兩種物質(zhì)哪個比熱大？ 答案：甲的比熱小于乙的比熱。 熱機輔導(dǎo) 例1? 一臺拖拉機的發(fā)動機是四汽缸、四沖程的柴油機，汽缸的直徑為95毫米，活塞沖程為127毫米，第三沖程中氣體作用在活塞上的平均壓強是196牛／厘米2，飛輪的轉(zhuǎn)數(shù)是1200轉(zhuǎn)／分，這臺發(fā)動機的功率是多少瓦？ 答案

18、：活塞面積S=πr2=3.14×（9.5／2）2=70.85（厘米）2 (1) 活塞受到的壓力F=PS=196×70.85≈1.389×104（牛）　 (2) 燃氣對活塞每次做功W=Fh=1.389×104×0.127 ≈1764(焦) (3) 曲軸每轉(zhuǎn)一周兩個氣缸做功，每分鐘發(fā)動機做功次數(shù) n=1200×2=2400（次／分）　 (4) 每次做功所用時間t=1／n=1／2400(分／次) =0.025(秒／次) (5) 例2? 熱機是將燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，熱機的應(yīng)用和發(fā)展推動了社會的進步。熱機在能的轉(zhuǎn)化過程中不可避免地要損失一部分能量，并且對環(huán)境造成一定程度的污

19、染。請指出熱機工作過程中存在的各種形式的能量損失，同時指出造成哪些環(huán)境污染。 答案：熱機排出的氣體仍有較高的溫度，因此要損失一部分內(nèi)能；燃燒不充分、克服摩擦做功造成能量損失；對大氣造成污染。 分子運動及內(nèi)能 例1炎熱的夏天，當(dāng)你走在曬得發(fā)燙的柏油路上時，剛巧來了一輛灑水車，灑濕了路面。這時你會感到更加悶熱，產(chǎn)生這種感覺的主要原因是：（　　?。? A.????灑水車中的水經(jīng)過曝曬，內(nèi)能增加，溫度很高 B.?????? 灑水后空氣的濕度增加，身上的汗較難蒸發(fā) C.?????? 地面上的水反射了陽光，使身體得到更多的熱量 D.????? 水蒸發(fā)時把地面的熱帶到了人的身上 例2小峰想

20、利用電冰箱降低室溫：他先將電冰箱的門打開，然后接通電源。他這樣做，可以達到降低室溫的目的嗎？為什么？ 答案：不能．因為電冰箱的制冷機工作后，冰箱冷凍室內(nèi)的蒸發(fā)器溫度降低，吸收空氣的熱量，與此同時，冰箱外部的冷凝器溫度升高，將熱量傳給空氣，室內(nèi)空氣的熱量只是被冰箱吸收后又被放出，所以室溫不會降低． 例3 氧原子的大小約是（ ） A 3×10-10埃 B 3埃 C 3×10-10m D 3×1010m 答案：B，C 例4 0℃的冰塊全部熔化成0℃的水，體積將有所減少，比較這塊0℃的冰和熔化成的水所具有的內(nèi)能，下列說法中正確的是（） A 它們具有相等的內(nèi)能 B 0℃的冰具有較大的內(nèi)能 C

21、 0℃的水具有較大的內(nèi)能落石出 D? 無法確定 答案：C 例5氣象站測量氣溫用的溫度計裝在百葉箱中。百葉箱是什么顏色的？為什么？如果裝在封閉的箱子中會有什么弊?。繛槭裁?？如果露天放置會有什么弊?。繛槭裁矗? 答案：百葉箱是白色的。如果是其他顏色的，陽光照射時會使箱內(nèi)空氣的溫度明顯高于箱外氣體的溫度，測出的溫度不是環(huán)境中空氣的溫度。如果把溫度計裝在封閉的箱中，測出的也不是環(huán)境的的氣溫。這是由于空氣不流通，箱子內(nèi)外的氣溫并不相等。如果把溫度計露天放置，測量出來的同樣不是氣溫。這是由于陽光直接照射時，溫度計本身的溫度不等于周圍空氣的溫度。 例6? 我國北方為了室內(nèi)采暖，用管道將熱水從鍋爐輸往室

22、內(nèi)。在管道上方的天花板上?？煽吹奖弧把焙诘暮圹E。 1．根據(jù)你學(xué)過的物理知識，解釋形成這種黑跡的原因。 2．提出一種觀察或?qū)嶒灥姆椒?，用以判斷上述解釋的正確性。 答案：1．熱水管道附近空氣溫度較高，密度較小，上升，對流加快，空氣中的微塵附著在天花板上，形成黑跡。 2．居住單元通往樓道的門比較嚴實，但門和墻之間仍有小縫，外面的風(fēng)經(jīng)常吹進來，這種門縫附近的墻壁上，也有類似黑跡。這種現(xiàn)象支持了上述的解釋。 例6 超市里出售的冷凍食品的塑料包裝盒通常選用白色的，并在盒子的底部壓制出一些幾何圖案的凹凸槽，這主要是為了（?。? Ａ．既輕便又美觀 Ｂ．既保溫又增強抗形變能力 Ｃ．減少食品與包裝盒的接觸面積 Ｄ．避免食品受污染 答案：B 例7? 當(dāng)盛油的厚壁鋼瓶內(nèi)壓強很大，相當(dāng)于大氣壓的１萬到２萬倍時，雖然瓶壁無裂良，瓶內(nèi)的油依然能從進而滲出，這是因為：［ ］ Ａ、金屬原子間有空隙；Ｂ油分子被壓小了； Ｃ油分子不停地做無規(guī)則運動；Ｄ金屬原子不停地做規(guī)則運動。 答案：A