中考物理 热学问题 培优 易错 难题练习含答案附答案Word下载.docx
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,
即为热功当量。
利用如图1所示的装置,我们可以一起来重现历史,经历焦耳的探究过程——测量热功当量:
(1)除了图中所示器材,为完成实验,还需要的器材是__________。
(2)往量热器内筒倒入质量为
的水,按图连接好电路。
闭合开关前滑动变阻滑片位于最__________端(选填“左或右”)
(3)记录温度计初始读数
,闭合开关,调节滑片得到合适的电流电压,并记录为
、
。
通电,并用搅拌器搅拌加速导热,一段时间后断电,记录通电时间
和末温
(4)计算出热功当量
__________(用题中所给字母表示,水比热容用
表示)热功当量的测量,彻底否定了“热质说,为能量守恒和转化奠定了基础。
1
2
3
4
5
水
20℃
25℃
30℃
36℃
40℃
45℃
煤油
50℃
60℃
71℃
(5)这套装置还可以用来做“比较水和煤油比热容的大小”实验,应当选择图2的__________(选填“A或B”)装置中的电阻与图1装置中的电阻__________(选填“串联或并联”)。
(6)进行实验后,测得数据如表格所示。
本实验中水和煤油吸收热量的多少是用__________(选填“温度计示数的变化或加热时间”)来反映的。
(7)由表格数据求得煤油的比热容为____________________。
【答案】秒表右
A串联温度计示数的变化
【分析】
(1)[1]图中所示器材有电压表,电流表,温度计,为完成实验,需要求出电功,根据W=UIt还需要的器材是秒表。
(2)[2]往量热器内筒倒入质量为
闭合开关前滑动变阻应位于阻值最大处,即滑片位于最右端。
(4)[3]根据
,则热功当量
(5)[4][5]这套装置还可以用来做“比较水和煤油比热容的大小”实验,为了控制变量相同,所以电阻丝阻值应该相同,即应当选择图2的A装置中的电阻与图1装置中的电阻串联。
(6)[6]根据转换法,实验中水和煤油吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的。
(7)[7]由表格数据可知,1min内,水的温度变化了
25℃-20℃=5℃
煤油的温度变化了
30℃-20℃=10℃
相同时间内,电阻丝产生的热量相同,则
代入数据可得
3.做“观察水的沸腾”的实验时,某实验小组在我市做“观察水的沸腾”的实验,在实验时,有下列温度计可供选择:
A.体温计B.水银温度计(量程为-10℃~110℃)
C.家用寒暑表(量程为-20℃~60℃)D.酒精温度计(量程为-80℃~50℃)
(1)根据这个实验的要求,应选用哪支温度计?
_______
(2)在试验中,观察到水沸腾前和沸腾时水中气泡的上升情况不同,如图a、b所示.小组记录的实验数据如表:
时间/min
…
6
7
8
温度/℃
90
91
93
97
98
9
10
11
12
13
101
(3)如图_______是水在沸腾时的情况.
(4)从记录的数据可得出的实验结论是:
水沸腾过程中继续对它加热,水的温度将会_______;
该实验的数据纪录中明显错误的是_______min时刻.试分析引起这个明显误差的可能的原因:
_______.
(5)在实验中他们也发现了一个问题,水从开始加热到沸腾的这段时间过长,造成这种现象的原因可能是_______.(给出一种原因即可)
(6)酒精灯拿走后,杯中水又沸腾了一小会是因为_______.
(7)烧杯上加一个有孔硬纸板的作用是_______.
【答案】Ba不变10读数错误水的质量大石棉网有余热,温度高于水的沸点,水继续吸热减少散热损失
(1)[1]水沸腾时,在1标准大气压下,它的温度为100℃,测量它的温度,体温计不合适,家用寒暑表不合适,因为它的最高温度只能达到60℃,酒精温度计不合适,因为它的最高温度只能达到50℃,水银温度计合适,它的最高温度能达到110℃,故选B;
(3)[2]水在沸腾时,它的温度均匀,气泡从底端升到水面的过程中,液体的压强越来越小,那么气泡越来越大,那么a图应该是水在沸腾时的情况;
(4)[3]从数据可以看到,第8、9、11、12、13min时,它的水温保持不变,也就是水沸腾过程中继续对它加热,水的温度将会不变;
[4]第10min时,它的温度是101℃,和第9min、11min时的温度不一样,这是很明显的错误;
[5]引起这个明显误差的可能的原因是读数读错了;
(5)[6]造成这种现象的原因可能是水太多了,水的质量大,需要更长的时间升温,也有可能是水的初温太低,升温需要更长时间;
(6)[7]酒精灯拿走后,杯中水又沸腾了一小会是因为石棉网有余热,温度高于水的沸点,热量从石棉网传递到水,水又继续沸腾;
(7)[8]烧杯上加一个有孔硬纸板的作用是减少热量传递到空气,导致热量损失.
4.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
(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。
5.如图所示是“比较不同物质吸热情况”的实验装置。
实验中需加热质量相同的水和食用油,使它们升高相同的温度,比较它们吸收热量的多少,看看这两种物质的吸热情况是否存在差异。
(1)实验中除了图中所给的器材,还需要的测量工具有:
天平和___________。
(2)实验中通过比较__________来比较不同物质吸收热量的多少。
(3)根据实验数据,小明作出了水和食用油的温度随时间变化的图象,由图象可知食用油的比热容为____________。
【答案】秒表加热时间
(1)[1]在“比较不同物质吸热情况”实验中需要测量加热时间和质量,则需要秒表和天平;
(2)[2]由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同,故通过比较加热时间来比较不同物质吸收热量多少;
(3)[3]当水和食用油均由10℃加热到30℃时,变化温度相同,图中加热时间为3min和4.5min,由于水的比热容大于食用油,升高相同温度吸收热量更多,加热时间更长,则a图线为水,b图线为食用油,又由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同,则:
则由
可得当液体质量与升高温度相同时,比热容之比等于吸收热量之比,故食用油的比热容为:
解得:
6.某小组的同学做“比较不同物质的吸热能力”的实验,他们使用了如图所示的装置.
(1)在设计实验方案时,需要确定以下控制的变量,你认为其中多余的是____________.
A.采用完全相同的加热方式B.酒精灯里所加酒精量相同
C.取相同质量的水和另一种液体D.盛放水和另一种液体的容器相同
(2)加热到一定时刻,水开始沸腾,此时的温度如图丙所示,则水的沸点是____________℃,这表明实验时的大气压强____________(选填“大于”、“小于”或“等于”)一个标准大气压.
(3)实验中,____________表示液体吸收热量的多少,加热水至沸腾时继续加热,水的温度不变,水的内能___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)而另一种液体相应时刻并没有沸腾,但是温度计的示数比水温要高的多.请你就此现象进行分析,本实验的初步结论为:
不同物质的吸热能力____________(选填“相同”或“不同”),未知液体的吸热能力____________(选填“大于”或“小于”)水的吸热能力.
【答案】B98小于加热时间(长短)增大不同小于
(1)[1]在设计实验方案时,需要控制相关物理量不变,需要保证吸收的热量相同、质量也相同、加热时间和方式相同,但并不需要酒精灯里所加酒精量相同,故选B;
(2)[2][3]水的沸点就是这刻的温度,由图可以看到它的沸点是98℃;
这个沸点低于1标准大气压时的沸点,所以实验时的大气压强小于一个标准大气压;
(3)[4][5]实验过程,加热时间的长短表示液体吸收热量的多少;
加热水至沸腾时继续加热,水的温度不变,但是水还在继续吸热,它的内能应该继续增大;
(4)[6][7]加热相同的时间,吸收的热量相同,但是另一种液体温度计的示数比水温要高得多,这说明了不同物质的吸热能力不同,未知液体的吸热能力比较小。
7.为了比较水和食用油的吸热能力,小明用两个相同的装置做了如图所示的实验,实验数据记录如下:
(1)在安装、调整实验器材时,科学合理的顺序是(甲图中):
先调整固定______的位置,再调整固定另一个的位置(选填“A”或“B”);
(2)为保证实验结论的可靠,关于实验时“应控制两套装置中相同的量”的说法中,不必要的是______
A.食用油和水的质量相等B.两套装置中的烧杯相同
C.两酒精灯的火焰大小相同D.两酒精灯内酒精的质量相等
(3)实验中食用油和水从20℃升温至45℃,______(水/食用油)所需时间较长,_____(水/食用油)吸收的热量较多,由此可见,_____(水/食用油)吸热能力较强.
(4)实验中,加热相同的时间,水吸收的热量______(大于/小于/等于)食用油吸收的热量,______(水/食用油)升高的温度较多,______(水/食用油)吸热能力较强.
【答案】BD水水水等于食用油水
(1)在安装、调整如图(甲)的实验器材时,应先固定B,再调整固定A,因为底部的距离应是固定的,而上部可以根据下部的情况进行灵活调节;
(2)为保证实验结论的可靠,实验时应控制两套装置中相同的量有:
酒精灯中火焰的大小、水和食用油(ρ水>
ρ食用油)的质量和初温度、烧杯等,酒精灯中的酒精多少不一定相同,D错误;
(3)食用油和水从20℃升温至45℃,水所需时间较长,说明水吸收的热量较多,由此可见,水吸热能力较强.(4)加热相同的时间,水吸收的热量等于食用油吸收的热量,食用油升高的温度较多,说明水吸热能力较强.
8.为了比较水和沙子吸热本领的大小,小明在两个相同的烧杯中分别装入水和沙子,用两个相同的酒精灯对其加热。
(1)在实验前要控制水和沙子的____和____相同;
(2)比较水和沙子吸热升温快慢的方法有两种:
方法一:
加热时间相同比较它们各自升高的温度;
方法二:
______________;
(3)用两个相同的酒精灯对其加热的目的是____;
(4)如果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,____(填“沙子”或“水”)升高的温度更高;
(5)实验中有些同学发现:
刚开始加热时,情况与(4)结论不符,可能的原因是____;
(6)小丽家住市中心,奶奶嫌城市夏天太热不住她家,这激发了她探究城乡温差原因的兴趣。
她利用双休日时间和同学们一起在中午同一时刻测量了各个测试点的气温,并以此绘制出如图所示的“区域—温度”坐标图。
(a)从图中你发现____的温度比较高,这种现象我们称为“城市热岛效应”;
(b)请结合图中数据以及你的经验,找出一个造成热岛效应的原因:
____;
(c)如何减少城市环境的热污染,请你提出一条合理化建议:
____。
【答案】质量初温升高相同的温度比较它们的加热时间使水和沙子在相同的时间内吸收的热量相同沙子沙子受热不均匀市中心水泥、混凝土的比热容小多植树、建人工湖
(1)根据
,物体吸收热量的多少与物体的质量和升高的温度有关,所以实验过程中需控制沙子和水的质量和初温度相等;
(2)比较物体吸热本领的方法:
吸收相同的热量,比较升高的温度;
升高相同的温度,比较吸收的热量;
(3)实验中需控制水和沙子的受热情况相同,所以要选择两个相同的酒精灯;
(4)质量相同,加热相同的时间,根据
,沙子比热容小,升温就高;
(5)水可以进行对流,水的导热性较好;
(6)对于产生“城市热岛效应”原因可以从城市和农村的不同来分析,包括建筑物和道路;
减少热污染要植树造林,多建绿地。
(1)[1][2]实验前要控制水和沙子的质量和初温相同;
(2)[3]比较水和沙子升温的速度,可使水和沙子升高相同的温度,比较加热时间;
也可给水和沙子加热相同的时间,比较升高的温度;
(3)[4]相同的酒精灯在相同的时间内放出的热量是相同的,为保证水和沙子在相等的时间内吸收的热量相同,需使用两个相同的酒精灯;
(4)[5]相同质量的水和沙子加热相同时间,说明吸收的热量相等,根据
,沙子比热容小,升温就高些;
(5)[6]由于水的导热性能比沙子的导热性能好,所以刚开始加热时,水升温快;
(6)[7](a)由统计数据可以看出,城市的温度较高;
[8](b)“城市热岛效应”主要是城市建筑多为砖瓦建筑,道路多为水泥路面,水泥道路和建筑物,它们的比热小,升温高;
另外,城市汽车排放尾气多,尾气的热量也对空气升温起了作用;
[9](c)要解决“城市热岛效应”就要在城市中心多植树、建人工湖。
9.为了比较甲乙两种液体的吸热能力,某同学设计了以下实验:
a.在两个同样的烧杯中,分别装入等体积的甲乙两种液体
b.用温度计分别测出甲乙两种液体的初温
c.在两个烧杯中分别装入功率相同的电热器,且加热时间相同
d.用温度计分别测出甲乙两种液体的末温
(1)在上述a、b、c、d四个实验步骤中,步骤a存在错误,该步骤中错误的内容应改为_____;
(2)步骤c中“加热时间相同”是为了使甲乙两种液体__________;
(3)更正步骤a中的错误后.得到如图所示的甲乙两种液体的温度随时间变化的关系图象.若将液体甲和液体乙加热相同的时间,则液体__________温度升高得快,甲乙两种液体比热容的大小关系是
__________
.
【答案】装入等质量的甲乙两种液体吸收的热量相同甲<
(1)[1]依题意,比较甲乙两种液体的吸热能力,根据吸收热量的公式Q=cm△t可知,实验需要采用控制变量法,控制甲乙的质量,故在两个同样的烧杯中,分别装入等体积的甲乙两种液体是不合理的,应当装入等质量的甲乙液体;
(2)[2]吸收热量的多少可以用加热时间的长短来体现出来,相同的热源在相同的时间内放出的热量相等,为了比较两种液体的吸热能力,应当控制加热时间,所以步骤c加热时间相同是为了使两种液体吸收相等的热量;
(3)[3]甲、乙两种液体质量和初温都相同,观察图象可知:
在相同时间内温度变化较大的是甲;
[4]因使用的是相同的“电热器”加热,所以在相同时间内甲、乙两种液体吸收的热量相同;
根据
可知,在两种液体质量相等,吸收的热量相同时,当升高温度越大,它的比热容就越小,所以c甲<c乙。
10.如图是一辆警车。
空车质量为2.72t。
某次执行任务时警车以108km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时的输出功率为60kW(g取10N/kg)。
求:
(1)车上警察的总质量为280kg,轮胎与路面接触的总面积为1000cm2,车静止时对水平路面的压强是多少?
(2)警车以108km/h的速度水平匀速直线行驶时,所受阻力是多少?
(3)若警车发动机的效率为40%,警车以60kW的输出功率行驶10min,消耗多少千克的柴油?
(柴油的热值取4.0×
107J/kg)
(1)3×
105Pa;
(2)2×
103N;
(3)2.25kg
(1)警车的总质量是
车静止时对水平路面的压力是
轮胎与路面接触的总面积为
车静止时对水平路面的压强是
(2)警车的速度
警车以这个速度水平匀速直线行驶时,所受阻力是
(3)警车以60kW的输出功率行驶10min,所做的有用功是
根据热机的效率公式可得
这些柴油的质量是
(1)车静止时对水平路面的压强是
;
(2)警车以108km/h的速度水平匀速直线行驶时,所受阻力是
(3)若警车发动机的效率为40%,警车以60kW的输出功率行驶10min,消耗柴油的质量是
11.小明猜想水中加入别的物质后,一定会对水的凝固点产生影响,为了验证这一猜想,他将一些盐放入水中,并把盐水用容器盛好放入冰箱,研究盐水的凝固过程。
每隔一定时间,小明就观察盐水状态、测出温度,并将凝固过程记录的温度数据画成了凝固图像,如图甲。
如果将一个装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中如图乙,则下列说法正确的是
A.由甲图可知,盐水的凝固点为2℃
B.由甲图可知,盐水的凝固过程用时20min
C.乙图中,试管中冰水混合物中的冰会变少
D.乙图中,烧杯中盐冰水混合物中水会变多
【答案】D
A.由甲图可知,温度保持不变的温度是-2℃,故该盐水的凝固点是-2℃,故A错误;
B.由甲图可知,盐水的凝固过程用时
20min-10min=10min
故B错误;
CD.冰水混合物的温度是0℃,而盐冰水混合物的温度是-2℃,所以冰水混合物会向盐冰水混合物放热,冰水混合物中的水会达到凝固结冰的条件,故冰水混合物中的冰会变多,而盐冰水混合物吸收热量熔化,烧杯中盐冰水混合物中水会变多,故C错误,D正确。
12.假期爸爸妈妈带着丽丽开车旅行,已知小轿车的总质量约为2t,最大功率为120kW,小轿车在牵引力的作用下沿水平公路做匀速直线运动,行驶时所受阻力为车总重的0.2倍。
(g=10N/kg,汽油的热值取4×
107J/kg)求:
(1)若轮胎与地面的总接触面积为0.2m2,静止时轿车对水平地面的压强为多少?
(2)轿车在5min内匀速行驶了3km,此时轿车的实际功率为多少?
(3)若汽油机的效率为30%,那么当轿车以最大功率行驶10min消耗汽油的质量为多少?
(1)1×
(2)4×
104W;
(3)6kg
(1)轿车的总重力
轿车静止时对水平地面的压力
则轿车静止时对水平地面的压强
(2)由题意可知,轿车匀速行驶时所受阻力
因为轿车沿平直公路匀速行驶,所以轿车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,即
轿车在5min内牵引力做的功
则轿车的实际功率
(3)该车以最大输出功率行驶10min,做的有用功
由
得,汽油完全燃烧放出的热量
得,需要完全燃烧汽油的质量
(1)静止时轿车对水平地面的压强为1×
105Pa。
(2)此时轿车的实际功率为4×
104W。
(3)那么当轿车以最大功率行驶10min消耗汽油的质量为6kg。
13.有一只不准的温度计,它的刻度是均匀的,但放在冰水混合物中,显示为2℃,放在1标准大气压下的沸水中,显示为98℃,把它放在某液体中显示为30℃,则实际的温度是多少?
(计算结果保留一位小数)
由题意可知温度计每一刻度表示的温度是
当温度计显示的温度是30℃时,实际的温度是
把它放在某液体中显示为30℃,则实际的温度约是
14.国家“学生饮用奶计划”交流会在福建省福州市召开,如所示是一种学生饮用奶,它的净含量为200mL,若它的密度为1.25×
103kg/m3,比热容为4.0×
103J/(kg·
℃),冬天饮用时把它从10℃加热到40℃需要吸收_____J的热量;
在加热过程中,温度升高,内能_____(选填“增加”或“降低”)。
【答案】3×
104增加
[1]牛奶的体积为
牛奶的质量为
牛奶吸收的热量
则牛奶吸收的热量为3×
104J。
[2]在加热牛奶的过程中,牛奶因为吸收热量,所以内能增加。
15.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】液化外放出凝华内
[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。
16.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】<
<
[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
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