初中物理竞赛辅导——热学

初中物理竞赛辅导——热学物态变化例1夏天，打开冰箱门，常可看到白雾。这是[]A．冰箱内原有的水蒸气。B．冰箱内食物中的水分遇到高温空气后，蒸发形成的水蒸气。C．空气中的水蒸气降温形成的小冰晶。D．空气中的水蒸气降温形成的小水滴。答案：D例2小明两次煮鸡蛋。第一次在水开后继续用急火煮，直到煮熟；第二次在水开后将火焰调小，但仍保持锅中的水沸腾，直到煮熟。两次比较发现[]A．第一种方法比第二种方法省燃料又省时间。B．第一种方法费燃料但省时间。C．第二种方法比第一种方法省燃料但费时间。D．第二种方法比第一种方法省燃料，两种方法所用时间相近。答案：D例3夏天，自来水管上常有水珠，这是因为[]A．夏天自来水的温度较高，蒸发较快，从而在管壁形成水珠。B．夏天空气中水蒸气较多，遇到较冷的自来水管就在管壁上凝结成水珠。C．夏天气压较低，管内外压强差较大，少量水分透过管壁微孔渗出。D．夏天用水量大，水厂需给自来水加压，管内外的压强差增大，因此有少量水分透过管壁微孔渗出。答案：B例4在制药时，为从溶液中提取抗菌素，要用加热的方法使水沸腾而除去水分，但抗菌素不能在超过80℃的条件下提取，应采用的方法是[]A．增加容器内的气压，使水的沸点低于80C。B．降低容器内的气压，使水的沸点低于80C。C．缩短加热沸腾的时间。D．用微火加热使其沸腾。答案：B例5制造金属工具时，为增加工件的硬度，将烧红的工件放入冷水中进行淬火，此时会发出“吱吱”的声音，并在水面上冒出“白烟”，这个物态变化是______过程。答案：液化例6冻豆腐里面有小孔的成因是：[]A．豆腐自身冻缩而成B．豆腐自身膨胀而成C．外界的冰雪扎进豆腐里而成D．豆腐里面的水受冻先结冰，再熔化成水后而成答案：冻豆腐里面有小孔的成因是：豆腐里面的水受冻先结冰，再熔化成水体积减小而成。选D例7一把一段长约5厘米的蜡烛，粘牢在一个碗底，然后把水装入碗内，使水面刚好到蜡烛的边缘，然后点燃蜡烛，试说明你观察到的现象，并解释出现这种现象的原因。答案：点燃蜡烛后，过一会蜡烛会烧到水面以下，这时蜡烛呈四周的壁很薄的漏斗状。出现这种现象的原因是蜡烛燃烧后，烛芯四周的蜡熔化，当熔化到四周只剩很薄的一层蜡时，热从蜡层传递到水，使这层蜡达不到熔化的温度，因而呈漏斗状。例8夏天，在天平左盘中放一敞口玻璃杯，杯中有一冰块，右盘中放有一定质量的砝码，这时天平是平衡的，过了几分钟后，天平失去了平衡，天平向______倾斜了，原因是______。答案：左；空气中水蒸气液化成小水滴，附着在冰上。例9在北方的冬天，汽车驾驶员常用水和酒精的混合物作为汽车冷却系统中的冷却液，这是因为这种混合液具有[]A．较低的沸点。B．较低的熔点。C．较大的比热。D．较小的密度。答案：B例10在烹炸食物时常会见到滚开的油锅中，溅入一滴水后，会有剧烈的响声，并溅起油来。其主要原因是[]A．溅入的水滴温度太低。B．水是热的不良导体。C．水的比热比油的比热大D．水的沸点比油的沸点低。答案：D例11用飞机向云层喷洒于冰（固体的CO2）是一种人工降雨的方法。以下列出几个物态变化过程：a）干冰迅速吸热升华；b）干冰吸热熔解；c）云层中水蒸气遇冷液化成雨滴；d）云层中水蒸气遇冷凝华成小冰晶；e）水蒸气以干冰为核心凝结成雨滴；f）小冰晶下落遇暖气流熔解成雨滴。在这种人工降雨过程中，发生的物态变化过程为[]A．a、c。B．a、d、f。C．b、c。D．e。答案：B例12在舞台上喷洒干冰（固态二氧化碳）可以产生白雾，形成所需的效果。这种雾气是[]A．二氧化碳气体迅速液化而形成的小液滴。B．干冰迅速熔化后再蒸发形成的气体。C．干冰迅速升华变成的气体。D．干冰使空气中的水蒸气液化形成的小水珠及小水珠凝固形成的小冰晶答案：D温度和温度计例1人们常说井水冬暖夏凉，这是因为[]A．井内冬夏温度变化小，地面冬夏温度变化大，所谓“冬暖夏凉”是井水温度与地面温度比较而言的。B．井水受地热的作用而有较多的热能。C．井水远离地面，不受空气流动的影响，因而具有较多的热能。D．井水暴露在空气中，夏天气温高，蒸发得快，吸收了较多的热量，因而温度较低。答案：A例2有一支用毕没有甩过的体温计，读数停留在38.2℃，被误用来测量病人的体温。病人实际体温是37.8℃，体温计读数是______℃；如果病人实际体温是38.5℃，体温计读数是______℃。答案：38.2，38.5例3干湿泡湿度计是用两个相同的温度计并列制成的，在使用时，其中一个温度计下端的玻璃泡包着湿布，因为水在蒸发时要______所以这个温度计的读数要比另一个的读数______。在相同室温下，两个读数的差值大，就表明空气的水蒸气含量______。答案：吸热，低，少例4我国北方冬天，河流会结上厚厚的一层冰，冰的温度有时低达－40℃，假如在－40℃的冰下有流动的河水，那么水与冰交界处的温度是：[]A．4℃B．0℃C．－40℃D．略高于－40℃答案：B例5小明有一只温度计，虽然它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的，标度却不准确。它在冰水混合物中的读数是－0.7℃，在沸水中的读数是102.3℃。(l)当它指示的气温是－6℃时，实际的温度是多少？(2)它在什么温度附近误差很小，可以当作刻度正确的温度计使用？答案：实际温度记为t，温度计的读数记为t＇。按题意，t和t＇为线性关系，因此t=at＇+b①分别把t＇=-0.7℃、t=0℃和t＇=102.3℃、t=100℃代入，解出a=0.97，b=0.68再将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，则②式变为t=0.97t+0.68℃解出t=22.7℃例6小红在两个同样的烧瓶中灌满水，加热到相同的温度后分别用厚度相同的1、2两种保温材料包好，定时测量烧瓶中水的温度。实验过程中室温保持不变。他想用这种方法比较两种材料的保温性能。表中给出了在时刻t（单位是分）测得的两个烧瓶中的水温T1、T2的几组数据。根据这些数据在下面的方格纸中作出表示水温与时间关系的图象并回答以下问题：1.哪种材料的保温性能较好？2.当时的室温大约是多少？3.在这些水温数据中，哪一个最可能是由于测量或记录的疏忽而产生的错误？t/分T1/℃T2/℃08080572651064561559482055432551383550324541285537266534248030229526221102421125222114021201552020答案：第一种材料的保温性能较好。当时的室温约为20℃。所给数据中t=35分时的T1=50℃最可能是测量或记录时的错误。例7白炽灯泡的灯丝常制成螺旋状，这样做的目的是[]A．便于灯丝散热，防止灯丝熔断。B．尽量减少灯丝的电阻。C．减少灯丝散热，提高灯丝的温度。D．减少灯丝在高温时的升华答案：C例8许多电冰箱的后背涂成黑色，原因是[]A．黑色物体的热辐射能力较强。B．黑漆的强度较高。C．黑色物体吸热能力较强，有利于冰箱内物体的降温。D．黑色物体不易吸附灰尘。热水器问题例1下表列出的是北京煤气用具厂生产的JS系列家用燃气热水器的参数，其中各物理量的单位用的是国际通用的符号，说明如下：Pa：帕斯卡；mmH2O毫米水柱；J：焦耳；h：小时M3：立方米；l：升；kgf：千克力，即质量为1千克的物体所受的重力min：分（时间单位）单位前面的字母M表示系数106，字母H表示系数1021．分别计算燃烧1米3液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量（单位：焦耳）。2．王秋生同学说，热水产率一栏中，5、3、2后面的符号印得不清楚，好像是数字“l”，但在“／min”的前面又丢掉了什么，请你通过计算判断这个栏目中三个参数的正确数值和单位。3．“热效率”一栏给的是参考值；“热水产率”一栏给的是厂家对样品的实测值。分别计算温升25℃和55℃时的热效率，并解释这两种情况下热效率不同的原因。答案：1．查表可知：燃气热水器额定热负荷为37×106J／h。石油气、人工煤气、天然气的额定燃气耗量分别是0.368×102m3／h、1.964×102m3/h和1.04×102m3／h。因此，石油液化气：人工煤气：天然气：2．以温升40℃为例，根据表中其他参数计算热产生率。设每分钟热水产生率为m，则水在1分钟内吸收的热量可表示为Q收=cm△t=4.2×103m△t(J)。又根据表中所给参数，按热水率80%计算时，燃气在1分钟内放出的能被水吸收的热量：∵Q吸=Q放即4.2×10m△t=Q放由此判断：3和“／min”之间的符号如果是代表质量，它的意义应该是千克（符号kg），考虑到1千克水的体积是1升，所以，这个符号一定是字母L的小写“l”，而不是数字“1”。因此正确的数字和单位是3升／分（3L／min）。分析温升25℃和55℃两种情况可以印证这个结论。3．由关系式Q放=cm△t和热水产生率表可知升温25℃时水每分钟吸收的热量和燃气放出的热量：同理，升温55℃时水吸收的热量：Q吸=4.2×103×2×55=4.62×105(J)燃气每分钟放出的热量：Q放=6.17×105J答：升温25℃和55℃时的热效率分别是85%和75%；因为温升较高时，热量损失多，所以热效率较低。例2经验表明，自制家用太阳能热水器的效率在夏天可达50％；从太阳能手册中查到，在地球表面，晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.26×103焦／米2·秒。如果晒水箱内的水大约有40千克，晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是1.5米2，请计算，要使水温上升30℃需要多长时间。答案：η─热水器效率，m─水的质量，R─单位面积，单位时间，地面接收的热量，S─晒水箱面积，△T─水的温升，C─水的比热，△t─所用时间。在△t时间内水所接收的辐射热使水温上升△T所需热量由Q=Q＇(3)把数值代入，得△t=5333秒(5)t=1小时29分比热容辅导例1有一堆从河中捞出的温砂子，测得其比热容为1.2×103焦/（千克．℃）。已知干砂子的比热容为0.9×103焦/（千克．℃），则按质量说，这堆砂子含水的百分比是多少？答案：m1;干砂子的质量，m2;水的质量，m;砂子和水的混合物的质量；c1;干砂子的比热容，c2;水的比热容，c;砂子和水的混合物的比热容；Q1;干砂子吸收的热量，Q2;水吸收的热量，Q;砂子和水的混合物吸收的热量；△t;温度差。砂子和水的混合物、砂子、水各自吸收的热量可以表示为：Q=c(m1+m2)△t(1)Q1=c1m1△t(2)Q2=c2m2△t(3)由这三个式子可以解出代入数值后，得例2质量和初温都相同的甲、乙两个物体，先把甲放入一杯冷水中，热平衡后水的温度升高了△t℃，把甲取出后立即把乙放入此杯水中，热平衡后水温又升高了△t℃。若忽略热损失，甲、乙两种物质哪个比热大？答案：甲的比热小于乙的比热。热机辅导例1一台拖拉机的发动机是四汽缸、四冲程的柴油机，汽缸的直径为95毫米，活塞冲程为127毫米，第三冲程中气体作用在活塞上的平均压强是196牛／厘米2，飞轮的转数是1200转／分，这台发动机的功率是多少瓦？答案：活塞面积S=πr2=3.14×（9.5／2）2=70.85（厘米）2(1)活塞受到的压力F=PS=196×70.85≈1.389×104（牛）(2)燃气对活塞每次做功W=Fh=1.389×104×0.127≈1764(焦)(3)曲轴每转一周两个气缸做功，每分钟发动机做功次数n=1200×2=2400（次／分）(4)每次做功所用时间t=1／n=1／2400(分／次)=0.025(秒／次)(5)例2热机是将燃料的内能转化为机械能的装置，热机的应用和发展推动了社会的进步。热机在能的转化过程中不可避免地要损失一部分能量，并且对环境造成一定程度的污染。请指出热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，同时指出造成哪些环境污染。答案：热机排出的气体仍有较高的温度，因此要损失一部分内能；燃烧不充分、克服摩擦做功造成能量损失；对大气造成污染。分子运动及内能例1炎热的夏天，当你走在晒得发烫的柏油路上时，刚巧来了一辆洒水车，洒湿了路面