物理复习热学问题求解方法专项易错题及答案

一、初中物理热学问题求解方法 1．下列说法中正确的是A ．蒸发和沸腾都需要吸收热量，且都发生在液体表面B ．液体凝固时，不断放出热量，但温度可能保持不变C ．把一块-10℃的冰放到0℃的房间里，冰会慢慢地熔化D ．利用干冰汽化吸热，可以使长途运输中的食品降温保鲜 【答案】B 【解析】 【详解】A ．沸腾是在一定条件下，发生在液体表面和内部同时进行的一种剧烈的汽化现象，需要吸收热量；蒸发是发生在液体表面的一种缓慢的汽化现象，同样需要吸收热量，故A 项错误；B ．液体处于凝固成晶体过程中时，持续放出热量，温度不变，故B 项正确；C ．熔化需要达到熔点和持续吸收热量，冰的熔点是0°C ，当-10°C 的冰在0°C 的房间里温度升温与房间温度一致时，冰吸收不到热量，不能熔化，故C 项错误；D ．干冰（固态CO 2）在常温下会直接变成气态的CO 2，发生升华现象，故D 项错误；2．甲、乙两个相同的杯子中盛有质量和初温都相同的水，另有A 、B 两个金属球，其质量和初温也都相同，且都比水的温度高．现将A 、B 两球分别放入甲、乙两杯水中，热平衡后，甲杯水温升高了15℃，乙杯水温升高了8℃，则（ ） A ．A 球比热容大于B 球比热容 B ．A 球比热容小于B 球比热容 C ．A 球降低的温度更多些 D ．A 球放出的热量更少些 【答案】A 【解析】 【详解】甲、乙两个杯子中水的质量m 相同，两球放入水中后，水吸收热量温度升高，甲杯的水温升高15℃，乙杯中水温升高8℃，即：t t ∆∆甲乙＞，水的比热容相同，不计热量损失，由Q cm Δt =可知，Q Q ∆∆甲吸乙吸＞，由于Q Q ∆=∆甲吸A 放，Q Q ∆=∆乙吸B 放，所以A B Q Q ∆∆放放＞；A 球放出的热量更多些；甲、乙水的初温t 相同，t t ∆∆甲乙＞，所以两杯水的末温t t 甲乙＞，所以两个球的末温A B t t ＞，又由于球的初温t 初相同，所以：A B t t t t --初初＜质量相同、初温t 初相同的两球A 和B ，对于A 有：A A A A Q c m t t ∆=-放初（）① 对于B 有：B B B BQ c m t t∆=-放初（）②又因为A BQ Q∆∆放放＞，A Bm m=，①除以②得：1ABQQ放放＞所以：A A AB B Bc m t t c m t t--初初（）＞（）又A Bt t t t--初初＜，则有A Bc c＞．故A项符合题意、BCD项不符合题意；3．如图所示，某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p Pa，飞轮转速为N r/min，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），汽油机的功率为_____________W；若1h消耗的汽油为V L，汽油的热值为q J/m3，则汽油机的效率为_____________%。

【答案】95106pSLN-⨯0.3pSLNVq【解析】【分析】知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式F pS=计算出平均压力的大小；知道活塞在气缸中移动的距离，可利用公式W Fs=计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功；飞轮（曲轴）每转两圈对外做功一次，计算出飞轮转动N周对外做功的次数，已经计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功，从而可以计算出燃气对活塞做的总功，又知道做功的时间，可利用公式WPt=计算出汽油机的功率；根据W Pt=求出汽油机的总功，根据Q Vq=求出燃料放出的热量，根据效率公式求出效率。

【详解】[1]根据题意知道，燃气对活塞的平均压力424Pa10m10NF pS p S pS--==⨯⨯=⨯一个做功冲程中燃气对活塞做的功43710N10m10JW Fs pS L pSL---==⨯⨯⨯=⨯飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动N周，要对外做功2N次，燃气对活塞做的总功7810J 510J 22N NW W pSL pSLN --=⨯=⨯⨯=⨯⨯总 汽油机的功率89510J 510W 60s 6W pSLN pSLNP t --⨯⨯⨯===总[2]汽油机1h 做的功96J 510W 3600s 3106pSLNW Pt pSLN --⨯''==⨯=⨯汽油机的效率63333100.3100%100%J m J %10/m W pSLN pSLN Q V q Vqη--'⨯⨯⨯=⨯=⨯=4．如图所示，在大玻璃瓶与小玻璃瓶内各装入适量的水，将小瓶瓶口向下放入大瓶，使 小瓶恰好悬浮。

塞紧大瓶瓶塞，用气筒向大瓶内打气，小瓶会_____（选填“下沉”、“上浮” 或“继续悬浮”）；继续打气直到瓶塞跳起，此过程中的能量转化与四冲程汽油机的________冲程相同。

【答案】下沉 做功 【解析】 【分析】 【详解】[1]由题意可知，小瓶相当于一个“浮沉子”，其原理为：用气筒向大瓶内打气，大瓶内水面上方气压增大，将压强传递给水，水被压入小瓶中，将小瓶中的空气压缩，这时小瓶里进入一些水，其重力增加，大于它受到的浮力，就向下沉。

[2]当瓶塞跳起时，此过程大瓶上方的气体对瓶塞做功，大瓶内气体的内能减少，瓶塞的机械能增大，即内能转化为机械能，又因为汽油机的做功冲程的能量转化也是内能转化为机械能，所以此过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相同。

5．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200 mL ，若它的密度为1.25×103 kg/m 3，比热容为4.0×103 J/（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 【解析】【分析】 【详解】 [1]牛奶的体积为-43=200mL=210m V ⨯牛奶的质量为333-4=210m =0.25kg 1.2510kg/m m V ρ=⨯⨯⨯牛奶吸收的热量()()34=410J/kg 0.25kg =310J 40 -10 Q cm t =∆⨯⋅⨯⨯⨯吸℃℃℃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。

6．将一杯热水倒入盛有一些冷水的容器中，冷水的温度升高了10 ℃，这是通过______的方式改变了冷水的内能。

又向容器内倒入同样一杯热水，冷水的温度又升高了6℃。

如果再向容器内倒入同样三杯热水，则冷水温度可再升高______℃（不计热量损失）。

【答案】热传递 9 【解析】 【分析】 【详解】[1]热水倒入冷水中，热水放出热量，冷水吸收热量，冷水温度升高，是通过热传递的方式改变冷水的内能。

[2]热水倒入冷水中，热水放出的热量等于冷水吸收的热量，设一杯的热水质量为m ，初温为t ，冷水的质量为m 0，由热平衡方程可得第一次加入热水时0(10)10cm t cm -=⨯℃℃第二次加入热水时0(16)()6cm t c m m -=+⨯℃℃两式相减得03m m =，代入解得40t =℃。

若再加入同样三杯热水，设升高的温度为t ∆，则03(4016)=(2)cm t c m m t --∆+∆℃℃解得9t ∆=℃。

7．小明打开装有一定量“干冰”的月饼包装盒，发现空气中出现了“白雾”，这是因为干冰在升华过程中需___________热量，使空气中的水蒸气遇冷液化形成的。

气体在液化过程中要___________热量，所以被100℃的水蒸气烫伤比被100℃的水烫伤要严重。

【答案】吸收 放出 【解析】 【分析】 【详解】[1]这是因为干冰在升华过程中需吸收热量，使空气中的水蒸气遇冷液化形成的。

[2]气体在液化过程中要放出热量，所以被100℃的水蒸气烫伤比被100℃的水烫伤要严重。

8．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312g 10.k ⨯，每个轮胎与地面接触面积为222.510m -⨯，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：(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330.810kg /m ⨯，汽油的热值为74.510J /kg ⨯） 【答案】(1)51.210Pa ⨯；(2)71.6210J ⨯；(3) 4.05×104W ；2025N 【解析】 【详解】(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压力341.210kg 10N/kg 1.210N F G mg ===⨯⨯=⨯受力面积2224 2.510m 0.1m S -=⨯⨯=根据压强公式的对地面的压强4521.210N 1.210Pa 0.1mS p F ⨯==⨯= 对地面的压强是51.210Pa ⨯。

(2)消耗汽油的体积3331.5L 1.5dm 1.510m V -===⨯由mVρ=可得，消耗汽油的质量 33330.810kg/m 1.510m 1.2kg m V ρ-'==⨯⨯⨯=汽油完全燃烧放出的热量771.2kg 4.510J/kg 5.410J Q m q ='=⨯⨯=⨯放由100%WQ η=⨯放得 7730% 5.410J 1.6210J W Q η==⨯⨯=⨯放该汽车发动机做的有用功1.62×107J 。

(3)由sv t=可得，汽车运动的时间 8000m =400s 20m/ss t v == 在这段运动过程中，该汽车的输出功率741.6210J 4.0510W 400sW P t ⨯===⨯由W Fs =可得71.6210J 2025N 8000mW F s ⨯'===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1.2×105Pa 。

(2)在这段运动过程中，该汽车发动机做的有用功是1.62×107J 。

(3)在这段运动过程中，该汽车的输出功率为4.05×104W ，发动机提供的牵引力为2025N 。

9．小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示：(1)你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用_______组器材（选填“甲”、“乙”）。

(2)甲组实验是通过________来反映物质吸收热量的多少。