全国初级中学应用物理竞赛试题热学专业题材.doc

/. 全国初中应用物理竞赛试题热学专题 第一部分：选择题 1．汽车发动机在工作过程中需要冷却。图5为汽车发动机的水冷系统工作原理示意图。在汽车发动机正常工作的过程中，图5所示有关汽车发动机水冷系统中水流方向以及水泵叶轮转向的示意图中，正确的是 ( ) 2．如图所示，以下现象中通过做功改变物体内能的是( ) (A)搓手取暖 (B)水被加热 (C)勺子烫手 (D)曝晒钢瓶 3. 2013年6月20日我国宇航员王亚平首次进行了太空授课。图6为王亚平所做实验的一个画面，图中的水呈球状而不破裂，除了失重的原因外，还主要是因为 ( ) A．水球的外表面有一层很薄的橡皮膜 B．水球表面分子之间相互作用的引力大于斥力 C．在实验用水中事先添加了某些特殊物质 D．到外太空后，水的分子结构发生了变化 4．有的工厂的烟囱里会冒出“白烟”，主要原因是( ) A．排出的气体中含有C02气体遇冷凝结，形成“白烟” B．排出的热气体与空气中的水滴混合，形成“白烟” C．排出的气体中含有大量的CO、CO2等混合气体，形成“白烟” D．排出的气体中含有水蒸气遇冷凝结成小水滴，形成“白烟” 5．甲、乙两液体的密度比为ρ甲：ρ乙=5：4，体积比为V甲：V乙=2：3，比热容比为c甲：c乙=1：2，且它们的初温不等。现将它们混和(不发生化学反应)，不计混和过程中的热损失，达到热平衡后液体温度相对各自初温变化量的绝对值分别为△t甲和△t乙，则△t甲：△t乙为( ) (A)16：15 (B)15：16 (C)12：5 (D)5：l2 6．家里需要安装一个电热淋浴器。一般淋浴用水的流量约为8L/min(约1．3310-4m3/s)，淋浴时间可按5min计算，合适的水温约为45℃。电热淋浴器有甲、乙两种类型。甲类型没有水箱，电热淋浴器与水管相连，直接对流动的水加热：乙类型有水箱，待水箱中的水加热至45℃后再淋浴。小华家供电电路的额定电压为220V，允许通过的最大电流为20A。假设电流所产生的热量全部用来使水升温，加热前的水温为20℃，请你根据以上条件判断，下列说法中正确的是( ) A．只有甲类型电热淋浴器适合小华家的供电电路 B．只有乙类型电热淋浴器适合小华家的供电电路 C．甲类型电热淋浴器所需要的最小电流为10A D．在供电条件允许的前提下，乙类型电热淋浴器使40kg水温度升高25℃，约l6min 图1 7、在严寒的冬季，小明到滑雪场滑雪，恰逢有一块空地正在进行人工造雪。他发现造雪机在工作过程中，不断地将水吸入，并持续地从造雪机的前方喷出“白雾”，而在“白雾“下方，已经沉积了厚厚的一层“白雪”，如图1所示。对于造雪机在造雪过程中，水这种物质发生的最主要的物态变化，下列说法中正确的是 ( ) A.凝华 B.凝固 C.升华 D.液化 8、炒菜时如果发生油锅起火现象，下列做法中最不应该的是 ( ) A.加一些冷油，降低温度 B.立刻盖上锅盖 C.立即向锅内倒入冷水来灭火 D.将蔬菜倒入油锅内 9.我国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气，统称为 “雾霾天气”。关于雾和霾的认识，下列说法中正确的是 ( ) A．雾是大量的小水滴或冰晶浮游在近地面空气层中形成的 B．雾和霾是两种不同的天气现象 C．雾是由悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等颗粒形成的 D．雾和霾是同一个概念的两种不同说法 10.在炒花生或栗子时，通常要往锅里放一些沙子(或粗盐)； 这样做的主要目的是 ( ) A.使炒锅的温度更高。 B.使花生或栗子受热均匀且避免与锅底直接接触时间过长。 C.让沙子(或粗盐)吸收一些水分，使花生或栗子更加干酥脆。 D.让沙子(或粗盐)吸收部分热量，防止因温度过高而使花生或栗子变焦。 11.晴朗无风的早晨，当飞机从空中飞过，在蔚蓝的天空中会留下一条长长的“尾巴”，如图1所示，这种现象俗称为“飞机拉烟”。产生这一现象的原因之一是飞机在飞行过程中排出的暖湿气体遇冷所致。在这一过程中，暖湿气体发生的物态变化是 ( ) A.熔化 B.液化 C.蒸发 D.升华 12. 2010年1月2日起，我国北方大部地区遭遇大范围降雪天气袭击。大雪严重影响了民航、铁路和高速公路等交通，如图2所示。在遇到这种天气时，为了尽快清除积雪，常用的办法是撤“融雪盐”，这是因为（ ） A. “融雪盐”与少量水发生化学反应，产生的热量使周围的冰雪熔化 B. “融雪盐”产生“保暖层”，使冰雪吸收足够的“地热”而熔化 C.使雪形成“含融雪盐的雪”，“含融雪盐的雪”熔点低于当地温度，使雪熔化 D．“融雪盐”有利于冰雪对阳光的吸收，从而加快冰雪的熔化 13．炎热无风的夏天，小宇走在被晒得发烫的柏油路上，看见前面的路面己被一辆洒水车洒水淋湿了。他认为走在淋湿了的路面上一定比走在干燥的路面上感到凉爽，于是赶快走过去，结果在洒过水的路面上他却感到更加闷热了。你认为产生这种感觉的主要原因是（ ） A．洒水车中的水经过曝晒后，内能增大，温度很高 B．地面上的水使被反射的阳光增多，身体获得更多热量 C．洒水后使附近的空气湿度增加，身上的汗液蒸发变慢 D．地面上的水蒸发时把热量带到了人的身上 14.小明发现户外地面以上的冬季供热管道每隔一段距离总呈线型如图3所示。其主要原因是 ( ) A.为了避开行人和建筑物 B.为了美观 C. 为了避免管道因热胀冷缩导致的损坏 D.为了方便工人师傅安装和检修 15．在水泥路面的道路施工中，其中有一道工序是：大约每隔8m水泥中插入一根长木条，将水泥路面割断成一块一块的。然后再趁水泥还未完全固化时用带有齿的轮在铺设好的路面上划出，道道的横线（如图1所示）。对下述做法的分析，你认为下列说法中最可能的是( ) A．用带有齿的轮在铺设好的路面上划出一道道的横线，是为了使路面更加美观 B．用长木条将水泥路面割断成一块一块的，是为了节约铺设路面的水泥材料 C．用长木条将水泥路面割断成一块一块的，是为了防让由于热膨胀导致路面损坏 D．用长木条将水泥路面割断成一块一块的，是为了增大路面的摩擦 16．我国北方地区冬季用燃煤取暖所造成的大气污染，己越来越引起人们的关注。现在有些家庭已经改用燃油取暖，以降低对大气的污染。小明家的住房面积约110m2，若将住房的门窗关闭好，用燃烧柴油来取暖，并使室温升高10℃，已知柴油的热值为4．3107J／kg，空气的密度约为1．3kg／m3，空气的比热容为1．Ol03 J／(kg.℃)，所需的柴油约为( ) A．0.01kg B．0.1kg C．1kg D．10kg 17.我国最近发射的神州四号飞船返回舱的表面有一层叫做“烧蚀层”的物质，它可以在返回大气层时保护返回舱不因高温而烧毁。烧蚀层能起这种作用，除了它的隔热性能外，还由于( ) A.它的硬度大，高温下不会损坏 B.它的表面非常光滑，能减少舱体与空气的摩擦 C.它在汽化时能吸收大量的热 D.它能把热辐射到宇宙空间 18．烹制油炸食品时，如果不慎将水滴溅入烧热的油锅中，会听到“叭叭”的响声，同时油花四溅。出现这一现象的主要原因是 A．水是热的不良导体 B．水滴的温度与油的温度不一样 C．水的沸点比热油的温度低 D．水的比热容比油的比热容大 第二部分：说理题 1．（8分）把一个装满80℃的热水的热水袋悬挂在空中，并用一支温度计插入热水中来测 量水温，假设室温维持在20℃不变，测得温度与时间的数据如下表： t（分） 0 10 20 30 40 50 60 T（℃） 80.0 56.4 42.1 33.4 28.1 24.9 23.0 (1) 请根据表中数据找出T—t的函数关系。 (2)试问水的温度由80℃降为30℃，经过的时间为多少? 2．(9分)搅拌水的时候可以对水做功，使水的内能增加，但几乎不可能让一个人通过搅 拌的方法使一杯水沸腾，请说明理由。 3．(10分)如图所示，某同学做了一个气体膨胀的小实验，他将瓶盖的平滑顶部沾水，翻转后放在可乐瓶的瓶口。双手搓热，轻轻地将可乐瓶握实，几秒钟后，将会看到瓶盖在瓶口一直跳动。他在做实验的时候有以下几点思考： (1)瓶盖有沾水和没沾水是否会影响演示效果? (2)夏天做这个实验，效果会比冬天好或差? 第3题图 (3)小瓶子(750毫升)和大瓶子(2000毫升)的效果有差别吗? 请你根据所学的物理知识对以上三个问题进行分析。 4.小明家新买了一台电热油汀取暖器，如图8所示。当小明用力晃动这台取暖器时，可以听到其内部发出了液体流动的声音。小明找出说明书仔细阅读后得知，这种取暖帮将电热管安装在散热片腔体内的下部;在腔体内电热管周围注有导热油;在控拉制电路中装有双金属混控元件，当油温达到调定温度时，温控元件会自行断开电源, 在使用注意事项中特别强调这种取暖器不能倒置或侧卧使用。请回答: (1)为什么用油做导热物质而不用水? (2)取暖器内部发出了液体流动的声音，说明油没有装满，这是为什么? (3)为什么强调不能上下倒置或放倒后通电加热? 5.露天放置的大型石油液化气罐，为了防止因温度过高而造成爆炸等事故，罐体外表面通常漆成银白色，如图11所示。而露天安装的电力变压器，同样为了防止因温度过高而造成火灾等事故，在采用加注冷却油、安装散热管等一系列散热措施的同时，却把其外表面漆成颜色很深的灰黑色，如图12所示。同样是为了防止温度过高，一个外表面漆成颜色很浅灼银白色，另一个外表面却漆成颜色很深的灰黑色，这是为什么呢? 6. 小明要买一个电炉用来烧开水，他到商店去选购时看到有800Ｗ和1200Ｗ两种规格，他想：800Ｗ的功率小，比较省电，打算买800Ｗ的。如果从节能的角度考虑，你认为他的这种想法合理吗，为什么？ 7. 寒冬时节的早晨，汽车司机上车后常发现在前风挡车窗上出现白色的“哈气”，于是他打开暖风，很快就能除掉“哈气”；夏天，在下大雨后，风挡车窗上也出现“哈气”影响安全驾驶，于是司机打开空调制冷，很快“哈气”也被除掉。为什么同样的现象，司机采取不同的方法却收到了相同的效果？请你用所学的物理知识加以解释。 8．用来烧开水的铝制水壶的底部，常有几个凸凹不平的同心圆，其主要作用是： （1）_______________________________________； （2）_______________________________________。 9.请两个有实用价值的液体蒸发吸热的应用实例： (1)_______________________________________________________________。 (2)_______________________________________________________________。 10．(4分)小明用打气筒给自行车轮胎打气后，发现气筒壁的温度明显高于打气前的温度。对于这个现象，你作怎样的解释? 11．(4分)小明和小红都想帮妈妈煮鸡蛋。当煮鸡蛋的水烧开后，小明认为要继续将火烧得很旺，使锅内水剧烈沸腾，这样会很快将鸡蛋煮熟。小红则认为，水沸腾后应改用小火，盖上锅盖，让锅内水微微沸腾，同样能很快将鸡蛋煮熟。你认为谁的想法更合理?请写出理由 12．(4分）火箭点火发射时，若高温火焰向下喷射到发射台上，发射台就会被烧毁。为了保护发射台，在它的底部建造了一个大水池，从而巧妙地解决了这个技术问题。 （1)火箭发射时，底部喷出的庞大的白色气团（图6)是由什么组成的？它是怎样形成的？ (2)分析“大水池”对发射台起到保护作用的道理。 13. 如图8为输电线路中常用的油浸自冷式变压器。变压器内部的铁芯、线圈就浸没于变压器油（一种矿物油，也称导热油）中。变压器工作时，铁芯、线圈会发热。这些热量主要通过导热油并流经变压器外部的一根根金属管道散发到空气中，从而使铁芯、线圈的温度不会升高太多，以确保变压器的安全运行。请回答： （1）变压器外部的散热器为什么做成管道状？ （2）变压器的上部有个油箱，其侧面有一个油量表。油量表就是一根上、下两端均开口并插入油箱中的玻璃管。电工通过观察玻璃管中油面的高度来判断油箱中油量的多少。请问：设计这一装置利用的主要物理知识是什么？ （3）从图8我们发现：变压器外部的散热管道都是沿竖直方向而不是沿水平方向分布的，这是为什么？ （4）正常情况下，变压器油箱中的导热油是绝对不允许装得满满的，这是为什么？ 14.长期以来，实心粘土砖一直是我国主要的建筑材料。由于粘土砖在生产过程中存在着诸多弊端，国家有关部门提出了减少粘土砖使用率、倡导新型材料的要求。如图10所示的空心水泥砖就是新型建筑材料的一种。请你从节能与环保等方面分析，使用空心水泥砖比使用实心粘土砖有哪些好处。〔至少写出三条） 15．住在非洲沙漠的居民，由于没有电，夏天无法用电冰箱保鲜食物，当地人发明了一种简易“沙漠冰箱”，如图4所示。它由内罐和外罐组成，两罐之间填满潮湿的沙子。使用时将食物放在内罐，罐口盖上湿布，放在干燥、通风的地方，并经常向内罐和外罐之间的沙子上洒些水，这样对内罐中的食物可以起到一定的保鲜作用。 根据上文，请回答： (1)将它放在干燥、通风的地方，目的是______________________________。 (2)经常向两罐之间的沙子上洒些水，目的是___________________________。 16．如图6甲、乙分别是两种小型饮水锅炉的结构示意图，从节能角度看，你认为哪一种更合理?请简要说明理由。 4. 用久了的白炽灯泡会蒙上一层浅浅的黑色，这是因为钨丝受热时产生__________现象，出现钨蒸气，在灯泡内壁上产生_________的缘故。 5. 油库里的储油罐如图6所示，它浑身银白，直径较大，高度较矮（相对于直径而言），像个短胖子。请回答： （1）在储油罐的这些设计中，“浑身呈银白色”是为了_____________；“直径较大，高度较矮”是为了________________________________。 （2）在储油罐旁还安装有自动喷头，每到夏天，特别是白天的中午，常用喷头向储油罐喷水，这主要是利用水的___________较大的特性，以及水蒸发时要吸热的特性来给储油罐_____________，以防止油的自燃。 三、学校淋浴用的简易太阳晒水箱内装水60 kg，水箱玻璃盖的面积为0.84 m2。从手册中查得，地球上与太阳光线垂直的表面接收的太阳辐射能为7.56104J/(min•m2)；这类水箱吸收太阳能的效率约为50％；散热损失约为20％。假设使用中能够及时调整水箱朝向，使阳光总能垂直射入玻璃盖，计算4小时后箱中的水升高的温度。[水的比热容为4.2 103 J/（kg℃）。] 四、（14 分）在一些农村地区建造的沼气池，通过将农村大量的秸杆、人畜粪便发酵来获取沼气，利用沼气来烧火做饭，点灯照明。沼气池的应用，不仅使上述资源得以更好的利用，同时也给生活带来了诸多便利，使环境得以改善。这是一个一举多得的惠民工程。图9 所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图。 说明： 1．沼气池 2．水压池 3．进料口 4．密封盖 5 .输气管 6．贮气室 7．沼气压力显示器 8．总阀门 9. U形管压强计（里面装有染成红色的水）10．出料口盖板（不密封水压池．水压池仍与外面大气相通）11．阀门 己知该农户家燃气灶的相关技术数据如下： 使用燃料 液化石油气 天然气 人工煤气 人工沼气 灶前压强（kP a ) 2.8 2.0 1.0 1.5 额定热流量 （kW ) 普通炉 左：3.6 组合炉 左：3.6 右：4.0 右：3.6 单炉 4.0 取g= 10 N/kg ，水的比热容4.2103J/(kg℃) 1．根据图9 所示，通过计算说明，该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭？ 2．有一天，该农户发现，沼气压强小于燃气灶的要求。为了能尽快利用沼气生火做饭，从物理学的角度看，可采取哪些措施？ 3．若该农户所用的燃气灶是普通炉，通常情况下，普通炉中的右炉单独正常工作时，将一壶质量为2.5kg、温度为20℃的水烧开，耗时约10 min。试估算右炉烧水的效率。 4．请你就如何提高燃气灶的效率问题谈谈你的设想。 五、(6分）李明同学家要买一个烧水用的水壶，超市里有两种容积相同但品种不同的铝质水壶可供选购，一种是放在液化气灶上用的，另一种是壶内装有电热器的，如图11所示。李明想比较哪一种水壶烧水更省钱。他首先进行了调查，得到如下资料、当地居民用电的价格是0.5元/度；瓶装液化气的价格是60元/瓶（每瓶中液化气的质量约为15 kg，液化气的热值为4.2107J/kg )；用液化气烧水的热效率约为30%，用电热水壶烧水的热效率约为90％。根据以上信息，请你通过计算分析一下用哪种水壶烧水更省钱。 六、(11分)"米线"是一种特色小吃。端上餐桌的有:一碗热汤，上面浮着一层油:一碟切成薄片的鲜肉:一碗已煮熟的米线。食客先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。 现有以下资料:汤的初温97C，比热容4.2x103J / (kg.C);肉片的质量为0.2kg，初温22 C ，比热容3.5xl03J/(kg.C )。基于健康缘故，肉片必须至少在大于80C的汤中保持2min，在这2 min时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2C 。问: 1.碗中油层的作用是什么? 2.为实现上述的温度要求，碗中汤的质量多少应满足什么条件? 3．“鸳鸯火锅”是用金属片将锅的内部空间隔成相等的两部分，一边放清汤卤，一边放红汤卤，清汤和红汤的质量、主要成分以及初温几乎相同，但是清汤卤一侧液面没有油层，红汤卤一侧液面有一层麻辣风味的油，如图8所示。吃饭的人们可根据自己的喜好把食物放入不同的汤料中进行烫涮。但小新注意到每次使用这种“鸳鸯火锅”吃烫涮食品时，总是红汤卤一侧首先沸腾。最初，小新认为这是由于红汤卤一侧的火更大些，但观察发现，两边的火焰相同。试分析为什么总是红汤卤一侧先沸腾。 七、（12分）上题水箱中的水在冬天往往温度不够高，同学们在水箱中加装了一个“220V，2000W”的电热管，并利用一个“6V，1W”的小灯泡和一段10Ω/m的电阻丝，为电热管安装了一个指示灯。 （1）画出电热管及指示灯的电原理图。 （2）在同学们的方案中，小灯泡两端的电压是按5V设计的。对于指示灯来说，这样设计有什么好处？ （3）按上述设计，电阻丝需截用多长的一段？ （4）安装指示灯后，电热管的实际功率是额定功率的百分之几？(计算中可以认为电热管。小灯泡及电阻丝的电阻不随温度发生明显变化)