2020-2021中考物理易错题精选-热学问题练习题附答案.pdf
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1、一、初中物理热学问题求解方法一、初中物理热学问题求解方法1如图所示,是最新一款无人驾驶四轮小汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器,以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车质量1.210 kg,每个轮胎与地面接触面积为2.5102m2,当小车以 20m/s 的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km 时,消耗的汽油为 1.5L。假设燃油完全燃烧,汽油机的效率为30%,那么,求:3(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压强;(2)在这段运动过程中,该汽车发动机做的有用功是多少?(3)在这段运动过程中,该汽车的输出功率为多少?发动机提供的牵引力多大?(已知:汽油的密度为0.810 kg/m,汽油
2、的热值为4.510 J/kg)【答案】(1)1.2105Pa;(2)1.62107J;(3)4.05104W;2025N【解析】【详解】(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压力337F G mg 1.2103kg10N/kg 1.2104N受力面积S 42.5102m2 0.1m2根据压强公式的对地面的压强F1.2104Np 1.2105Pa2S0.1m对地面的压强是1.2105Pa。(2)消耗汽油的体积V 1.5L 1.5dm31.5103m3由m可得,消耗汽油的质量Vm V 0.8103kg/m31.5103m31.2kg汽油完全燃烧放出的热量Q放 mq 1.2kg4.5107J/kg5
3、.4107J由W100%得Q放W Q放30%5.4107J 1.62107J该汽车发动机做的有用功1.62107J。(3)由v s可得,汽车运动的时间tt s8000m=400sv20m/s在这段运动过程中,该汽车的输出功率W1.62107JP 4.05104Wt400s由W Fs可得W1.62107JF 2025Ns8000m该汽车的输出功率 2025N。答:(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压强为1.2105Pa。(2)在这段运动过程中,该汽车发动机做的有用功是1.62107J。(3)在这段运动过程中,该汽车的输出功率为4.05104W,发动机提供的牵引力为2025N。2牛顿说自己是站
4、在巨人的肩膀上,其实每一个育华学子都是如此。我们学习的每一个物理概念,背后都由科学家们辛勤探究而来,比如功和热量、电热等。在没有认识热的本质以前,热量、功、能量的关系并不清楚,所以它们用不同的单位来表示。热量的单位用卡路里,简称卡。焦耳认为热量和功应当有一定的当量关系,即热量的单位卡和功的单位焦耳间有一定的数量关系。他从1840 年开始,到 1878 年近 40 年的时间内,利用电热量热法进行了大量的实验,最终找出了热和功之间的当量关系。如果用W表示电功,用Q表示这一切所对应的热量,则功和热量之间的关系可写成W JQ,J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
5、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m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t1,闭合开关,调节滑片得到合适的电流电压,并记录为I、U。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t和末温t2。(4)计算出热功当量J _(用题中所给字母表示,水比热容用c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。t/min水煤油020201253023040336504406054571(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,
6、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_。UIt3 A串联温度计示数的变化2.110 J/kgC【答案】秒表右cmt2t1【解析】【分析】【详解】(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m的水,按图连接好电路。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W UIt,
7、Q cmt cmt2t1,W JQ,则热功当量J WUItQcmt2t1(5)45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Q水 c水mt水 Q煤油 c煤油mt煤油代入数据可得c煤油 2.1103J/kgC3小明探究水沸腾时的特点,实验装置如图所示。(1)加热一定时间后,
8、温度计的示数如图所示,此时水的温度为_;(2)当观察到如图中的_图时,说明水已沸腾;b 图中气泡上升的过程逐渐变小,发生的物态变化是_;(3)水在沸腾过程中虽然温度不再升高,但酒精灯要持续加热,这说明液体在沸腾过程中要_;(4)如图所示中能正确表示实验过程中水温度变化的图象是_。A B C D【答案】89;a;液化;吸热;A。【解析】【分析】本题考查探究水沸腾实验的仪器、实验现象及图象处理。【详解】(1)1由图可知,温度计的读数是89;(2)2水沸腾时,水泡上升变大,到水面破裂开,由此可知a 图时,水已沸腾;3b 图中,气泡在上升过程中,变小,最后消失了,是气泡中的气体在上升过程中遇到的水温度
9、比较低,气体遇冷液化变成了液体,故是液化过程;(3)4水在沸腾时,虽然温度保持不变,但要继续吸热;(4)5水在沸腾前,吸热温度升高,沸腾时,吸热温度保持不变,直到水全部汽化,满足这些描述的是 A。4探究水沸腾时温度变化的特点:(1)如图甲、乙所示,是小明同学在实验中,用数码相机拍摄的水沸腾前和沸腾时的两张照片,其中_是水沸腾时的情况;(2)实验前,向烧杯中倒入热水而不是冷水,这样做是为了_;(3)由实验数据绘制出温度随时间变化的图像,如图丙所示。根据记录的数据,水的沸点是_;可得出水沸腾时温度变化的特点:不断吸热,温度_。【答案】甲缩短实验加热时间 98不变【解析】【分析】【详解】(1)1水沸
10、腾时,烧杯中水的温度是均匀的,气泡上升时,受到水的压强越来越小,那么气泡体积会变大,从甲、乙两图可以看到,甲是水沸腾时的情况。(2)2实验前,向烧杯中倒入热水而不是冷水,因为冷水加热,需要更长时间才能达到想要的温度,用热水会缩短实验加热时间。(3)3从图丙可以看到,第4min 开始,水的温度保持在98不变,可以推测水的沸点是98。4可得出水沸腾时温度变化的特点:不断吸热,但是温度保持不变。5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
11、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
12、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。6图甲是小强在标准大气压下用 50g 冰做“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验装置,)图乙是他根据记录的数据绘制的温度随时间变化规律的图像。c水=4.2103J/(kg(1)实验中,冰熔化的时
13、间为_min。(2)由图乙可知,冰在熔化过程中吸收热量,温度不变,内能_(选填“增大”、“减小”或“不变”),冰在熔化过程吸收的热量为_J。(3)试管中的冰完全熔化后,若持续加热,当烧杯中的水沸腾时,试管中的液体_选填“会”或“不会”)沸腾。【答案】4增大 3.15103不会【解析】【分析】【详解】(1)1由图象可知,实验中冰从2min 开始熔化,6min 熔化完毕,故冰熔化的时间是4min。(2)2由图象可知,冰在熔化过程中吸收热量,温度不变,因继续吸热,所以内能增大。350g 冰熔化成水,因为质量是不变的,所以水的质量也是50g,在 610min 内,水的温度升高了 15,则在 610mi
14、n 内水吸收的热量为Q水吸cm t4.2103J/(kg)0.05kg153.15103J由题知物质在相同的时间内吸收的热量是相同的,而冰的熔化过程用时也是4min,所以冰熔化过程中吸收的热量为Q冰吸Q水吸3.15103J(3)4当烧杯中的水沸腾后,尽管不断吸热,但烧杯中的水温度不再升高,保持水的沸点温度不变;试管中的水从大烧杯中吸热,温度达到水的沸点后,就和烧杯中的水的温度一样,就不能从烧杯中继续吸热,这时虽然达到了沸点,但不能继续吸收热量,所以试管中的水不会沸腾。7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,
15、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2.810 J/(kg)【解析】【分析】【详解】(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
16、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:3Q水吸Q油吸用油的比热容为:4.5min33min2则由Q cm t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c水c油解得:Q水吸Q油吸3222c油 c水 4.2103J/(kg)2.8103J/(kg)338在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中,实验装置如图所示。(1)实验中应量取质量_的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中。(2)实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和_。(3)用相同规格的电加热器加热甲和乙两种液体
17、,使它们升高相同的温度,通过_来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少。(4)实验记录的数据如下表所示,分析实验数据可知_(选填“甲”或“乙”)物质的吸热能力强。(5)下列事实能用上述实验数据得出的结论解释的是_。A沿海地区昼夜温差会比内陆地区小B用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸C长期堆放煤的水泥地面变成黑色D夏大给教室洒水,感觉凉爽【答案】相同电加热器加热时间甲 A【解析】【分析】(1)根据控制变量法分析甲、乙两种液体质量的关系;(2)根据温度计的使用方法分析温度计的玻璃泡不要碰到哪些地方;(3)使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转化法;(4)使相同质量的不同物质升高相同的
18、温度,比较吸收的热量(即比较加热时间),吸收热量多的吸热能力强;(5)水的比热容较大,与其它物质相比,吸收相同的热量,升高的温度较低。【详解】(1)1根实验中应量取质量相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中;(2)2实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和电加热器;(3)3用相同规格的电加热器加热甲和乙两种液体,使它们升高相同的温度,通过加热时间来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少;(4)4由实验数据可知,加热相同的时间,甲升高的温度比乙升高的温度要低一些,甲物质的吸热能力强;(5)A沿海地区昼夜温差会比内陆地区小,是因为水的比热容较大,故A 符合题意;B用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸,属于扩
19、散现象,故 B 不符合题意;C长期堆放煤的水泥地面变成黑色,属于扩散现象,故C 不符合题意;D夏天给教室洒水,感觉凉爽,是因为蒸发吸热,故D 不符合题意。故选 A。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
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