2021年中考物理压轴题复习:热学问题【含答案】.pdf
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1、2021年中考物理压轴题专题复习:热学问题【含答案】一、初中物理热学问题求解方法1.如图是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图,机内有温控开关s。该饮水机的部分参数已知:额定电压为2 2 0 V,加热时的总功率为8 8 0 W,保温时的功率为40W,%、/?2为加热电阻丝(不考虑温度对电阻丝阻值的影响)。求:当S和So闭合时,电路中的总电流;加热时效率为8 0%,将0.5kg的水从30加热到100需要多少时间?电阻丝R2的阻值。【答案】4A;208.8s;1210Q【解析】【分析】U2由电路图可知,当S和So闭合时,R1与生并联,电路中的总电阻最小,根 据 户=R可知电路总功率最大,据此
2、判断饮水机所处的状态,根据P=U/求出此时电路中的总电流。知道水的质量和初温、末温以及比热容,根据弓吸=,加 -%)求出水吸收的热量,根据 =组求出消耗的电能,利用。=些 求出需要的加热时间。W t由电路图可知,开关s闭合、So断开时,电路为R2的简单电路,电路中的总电阻最大,根 据 尸=一可知电路总功率最小,据此判断饮水机所处的状态,根 据 夕=求出电阻RR生的阻值。【详解】2由电路图可知,当S和So闭合时,R1与&并 联,电路中的总电阻最小,由 尸=可R知,电路总功率最大,饮水机处于加热状态;由=9可得,此时电路中的总电流/=880W=4 AU 220V(2)水吸收的热量Q吸=cmAt=4
3、.2 x IQ1 J/(kg-)x 0.5kg x(100-3 0)=1.47 x 105 J由=之 可得,1/消耗的电能卬 噜=*4375,W由 夕=可得,t需要的加热时间W _ 1.8375xlO5J盛=880W。208.8s由电路图可知,开关S 闭合、So断开时,电路为例的简单电路,电路中的总电阻最大,U2电路总功率最小,饮水机处于保温状态,保温时的功率为40W;由 尸=可得,电阻R2R的阻值R2U2品 热(220V)240W=1210。答:(1)当 S 和 So闭合时,电路中的总电流为4A;(2)加热时效率为8 0%,将 0.5kg的水从30加热到100C需要208.8s;(3)电阻丝
4、2的阻值为1210Q【点睛】2重点是电功率的相关计算,牢记公式产=,另外要读懂电路图,知道两个开关都闭合R时为高温档,闭合一个开关时为低温档。2.图是小明和小华在观察“水的沸腾”实验中的情景,对水加热了很长时间后水才沸腾,他们记录的数据如下时间/min01234567891011水温/909192939495969798989898(1)在组装器材时,是按照由 到 的顺序。(2)请指出他们在实验中操作错误之处:。(答一点即可)(3)在纠正错误后他们继续实验,观 察 到 水 沸 腾 时 的 现 象 如 上 图 中 的 (甲/乙)图,水沸腾时吸收热量,温度一(升高/不变/降低)。(4)本 次 实
5、验 中 水 沸 腾 时 的 温 度 为 o(5)根据记录在图中画出水的沸腾图像。()(6)水沸腾时,杯口附近出现大量“白气”,“白气”是 杯 中 的 水 蒸 气 (填物态变化名称)形成的,该 过 程 要 (吸热/放热)(7)实验中发现,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:【详解】在组装器材时应该由下到上的顺序组装;(2)3 由图可知有一处错误是温度计读数时视线没有与液面的最低处相平;(3)4 5 水沸腾时气泡越来越大,最后到达液面破裂,故水沸腾时的现象为图乙所示。由记录的实验表格可知水在沸腾时吸收热量温度不变;(4)6 由记录的实验表格可知水额沸点为9 8;(5)7 根
6、据表格数据描点连线得水沸腾时的图像如图所示:(6)8 9 杯口附近出现大量“白气”,“白气”是杯中的水蒸气遇冷液化而成的。液化需要放热;(7)1 0 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水的初始温度太低或水的质量太大。3.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,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_ _ _ _ _ _【答案】89;a;液化;吸热;A o【解析】【
7、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】口 由图可知,温度计的读数是89;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;3 附 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比较低,气体遇冷液化变成了液体,故是液化过程;水在沸腾时,虽然温度保持不变,但要继续吸热;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.小明在探究某种物质在熔化前后其温度随加热时间变化的规律时,得到如下表的实验记录。时间/min01234567891 01 11 2温度/e 60 67 73 80 80
8、 80 80 80 80 80 84 88 93请按上述实验数据在坐标格中作出温度随时间变化的图像(2)2.5min时该物质是 态。6min时该物质是 态。熔化过程进行的时间大约是 min o根据上述数据,可以归纳出该物质在熔化过程中的特点是该物质的熔点是 o固 固、液 混 合5吸热但温度不变3 6 9 12 rmin【解析】【分析】按表中数据在坐标格中先画点,再描线。晶体在熔化前为固态,熔化时为固液共存态,熔化完为液态。熔化过程是指物质开始熔化到完全熔化完,据此判断熔化时间。分析数据及图像得出物质在熔化过程中的特点:不断吸热,但温度保持不变。物质在熔化过程中的温度,叫做熔点。【详解】根据表格
9、中的实验数据,在坐标格中以横坐标为时间,纵坐标为温度,然后通过描点法在坐标格中描出对应时间的温度,最后将各点用平滑曲线连接起来,得到温度随时间的变化的图像:(2乂2由图像知,该物质在2.5min时,还没有开始熔化,所以为固态。在第6min时,处于熔化过程当中,所以为固、液混合态。由表格中数据及图像可知,该物质从第5min开始熔化,到第lOmin完全熔化完,所以熔化过程经历了10min-5min=5min 由图像及数据知,该物质在熔化过程不断吸热,但温度保持不变。由数据知,该物质在熔化过程温度保持80不变,是晶体,所以熔点为80。5.如图所示是“比较水和沙子吸热升温的属性”的实验装置.(1)除了
10、图示的器材外,本 实 验 要 用 到 的 测 量 工 具 还 有;加热过程中,用搅棒搅动的 目 的 是:水和沙子吸热的多少可以通过 来反映的(选 填“温度计示数的升高值”或“加热时间”)(2)在本实验中,可用来比较水和沙子吸热升温本领的方法是:若加热时间相同,比较;若温度计示数的升高值相同,比较.(3)关于该实验的变量控制,下 列 要 求 中 不 正 确 的 是 (填字母).A.采用相同的加热方法(如酒精灯火焰的大小,与易拉罐底的距离等)B.易拉罐中分别装入相同体积的水和沙C.使用相同的易拉罐.【答案】天 平 使 物 体 受 热 均 匀 加 热 时 间 温 度 升 高 的 读 数 加 热 时
11、间B【解析】【分析】【详解】(1)根据吸热公式Q=c/rt可知,实验还需要称质量的天平,用搅棒搅动的目的是为了让沙子和水受热均匀;放热设备相同,只能通过加热时间来控制水和沙子吸热,所以还需钟表.(2)在本实验中,可用来比较水和沙子吸热升温本领的方法是:若加热时间相同,比较温度计的示数升高值的多少;若温度计示数的升高值相同,比较加热时间;沿海地区昼夜气温变化比内陆地区气温变化小的原因是:水的比热容比泥土和沙子的比热容大.(3)该实验的变量控制,需要控制相同的加热方法(如酒精灯火焰的大小,与易拉罐底的距 离 等)、使用相同的易拉罐、水和沙子的质量;如果体积相等,他们的质量一定不同,所以不正确的是B
12、.6.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Sr,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L m,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P kP a,飞轮1s转动N周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热),lh消耗汽油I/L(汽油密度为p k g/n?,汽油热值为qJ/kg)求:汽油机的功率;汽油机的效率.【答案】1.8xlO5L7V IAA0/500pSLNW;(2)-xlOO%.W q【解析】【详解】(1)燃气对活塞的平均压力F=pX 103PaX 5m2=pSX103 N,一个做功冲程中燃气对活塞做的功W=FL=pSLXOi J,N飞轮每转两圈对外做功一次,所 以1s内飞轮转,周,对外做功一次,
13、所 以1s内,燃气对2活塞做的总功N Niva=iv x y=pSLX103X y J=5QOpSLN3,汽油机的功率/L-w;消 耗V L汽油放出的热量Q 汽 油 q 汽 油=p汽 油 V汽 油 q 汽 油=p1/q X 10-3J,汽油机lh做的功W.Si=PX36 00s=1.8X 106/?SLNJ,汽油机的效率n=W.5=-1-.-8-x-1-0-6-p:SLN xJlO Os%c=。-/-L-8-x-l(-)-9-p-S-Z-J-V-x 1in0n0o%/.Q放 2%X i。f pVq答:汽油机的功率是500SLNW;(2)汽油机的效率是二-匕X 1 0 0%.仅q7.李明有一只温
14、度计,虽然它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的,但标度却不准确,它在冰水混合物中的读数是-7 ,在沸水中的读数是1 0 3。(1)这只温度计1 格表示的温度是是多少?(保留一位小数)(2)当它指示温度是1 5 c 时,实际温度是多少?(3)当它实际气温是4 5 时指示温度是多少?【答案】(D 0.9 C;(2)2 0;4 2.5 C【解析】【详解】(1)该温度计的分度值内 是:1=。9 1 1 0 3 c(-7(2)当它指示温度是1 5 时,实际温度r实是:/实=1 5 -(-7 )x ly =2 0(3)当它实际气温是4 5 时,指示温度f 时,则有:4 5=jjx t-(-7)解得 r=4 2
15、.5 答:(1)这只温度计1 格表示的温度是0.9(2)当它指示温度是1 5 时,实际温度是2 0(3)当它实际气温是4 5 时指示温度是4 2.5 8.煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机.某县在冬季利用地热能为用户取暖.县内有一口自喷状态地热井,出水温度为9 0 ,出水流量为1 5 0 m3/h.(1)每小时流出的水是多少kg?(2)求每小时流出的地热水温度降低到5 0 C,所放出的热量.(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,且天然气蒸汽锅炉的热效率为9 0%,则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气?p水=1.0 X 1 0 3 kg/m3,c,k=4.2 义1 03J(k
16、g-r),天然气的热值为4 X 1 0 7 j/m3【答案】(1)1.5 xl()5 kg:(2)2.5 2 x1 OloJ;(3)7 0 0 m3【解析】【详解】(1)每小时流出水的质量m=p V-l.O x 1 03kg/m3x 1 5 0 m3=1.5 xlO5kg;(2)水放出的热量Q =c w A/=4.2 xlO3J/(kg )xl.5 xl05kg x(9 0 C-5 0)=2.5 2 x1 0 J;(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,则Q 用=Q 水 放=2.5 2 x 1。”工天然气需要放出的热量Q 放。有=用=2-.-5-2-x-l-O-lo-J-=2.8 x 1 O
17、,nJ,7 9 0%天然气的体积丫=。放=2.8 X l(y J-V-4 xlO7J/m3=7 0 0 m3.答:(1)每小时流出的水是1.5 xl()5 kg;(2)每小时流出的地热水温度降低到5 0 所放出的热量为2.5 2 x1 0 1 J;(3)利用地热能供暖一小时可以节约7 0 0 m3 的天然气。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。
18、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。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 碉%.【答案】装入等质量的甲乙两种液体吸收的热量相同甲【解析】【详解】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=c m 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
19、液体;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;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;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c=&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m t热容就越小,所以c1,V c乙。1 0.如图甲所示为超市一款电饭煲,在额定电压为220V的电路中能正常工作,工作原理如图乙所示,R2=16 OQ,其加热功率与保温功率之
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