2020-2021培优易错试卷热学问题求解方法辅导专题训练含详细答案

A．口罩潮湿后防护能力降低B．佩戴口罩时应该使白色吸水无纺布朝外
C．口罩的中间层静电熔喷布能吸引小磁针D．佩戴口罩后内层潮湿是呼出的水蒸气升华形成
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A．潮湿环境中会失去静电，口罩潮湿后，会失去静电，中间层不可以阻挡细菌等微小颗粒,口罩防护能力降低，A正确；
B．由题意可知，内层要吸收佩戴者呼出的水汽、飞沫等，那么白色吸水无纺布应该是内层，有吸水能力，佩戴口罩时应该使白色吸水无纺布朝内，B错误；
即：
解得 。又因为 ，所以：
所以乙球露出水面的体积占乙球体积的 。
5．如图所示，某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Scm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是Lmm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为pPa，飞轮转速为Nr/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VL，汽油的热值为qJ/m3，则汽油机的效率为_____________%。
一、初中物理热学问题求解方法
1．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
（1）前10s发动机做多少功？
（2）汽车受到的阻力多大？
（3）汽车匀速行驶的速度多大？
【答案】(1)6×105J；(2) 2000N；(3) 30m/s。
(1)该柴油发动机的效率最高可达多少？
(2)在做功冲程中气缸内的平均压强是多少？
【答案】(1)32.2%；(2)8.15×105Pa。
【解析】
【详解】
(1)每1kW·h耗油260g，完全燃烧释放热量为：
Q放=mq=0.26kg×4.3×107J/kg=1.118×107J
W=1kW·h=3.6×106J
故柴油发动机的效率最高可达：
(2)单缸四冲程柴油机一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次，由于转速为2500r/min，合 ，则一个气缸每秒做功次数为：
则该柴油机每秒做功次数为：
该柴油机的功率：
所以，做功冲程中的平均压强为：
答：(1)柴油发动机的效率最高可达32.2%；
(2)在做功冲程中气缸内的平均压强是8.15×105Pa。
(2)燃料完全燃烧放出的热量
发动机巡航的距离为
飞机的推进功（推力所做的功）
发动机的推进效率
答：(1)飞机水平匀速巡航时，受到的阻力是3.6×104N；(2)若飞机以巡航速度飞行0.5h的过程中，耗油1800kg，此过程中发动机的机械效率20%。
【点睛】
本题考查了平衡力的应用、热量、速度、功、效率的计算等知识，是一道综合题，有一定的难度，难点是效率的计算。
【详解】
[1]根据题意知道，燃气对活塞的平均压力
一个做功冲程中燃气对活塞做的功
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 次，燃气对活塞做的总功
汽油机的功率
[2]汽油机1h做的功
汽油机的效率
6．某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，采用了很多新技术，这种柴油发动机有8个气缸，活塞面积为12000mm2，活塞行程为135mm，当转速为2500r/min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达260g/（kW·h），（1kW·h＝3.6×106J），柴油的热值为4.3×107J/kg。请回答下列问题：
10．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 ，每个轮胎与地面接触面积为 ，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；
【答案】
【解析】
【分析】
知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式 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 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 计算出汽油机的功率；根据 求出汽油机的总功，根据 求出燃料放出的热量，根据效率公式求出效率。
Q水′=m水c水（70℃-t℃）
Q金′=m金c金（t℃-40℃）
因为：Q水′=Q金′所以
m水c水（70℃-t℃）=m金c金（t℃-40℃）
由于：
可得：
2(70℃-t℃）=t℃-40℃
解得t=60℃，故选B．
4．甲、乙是两个质量相等的空心球，它们的空心部分体积完全相同，甲球恰好能在水中悬浮， ， ，则甲、乙两球的体积之比为____。当把乙球放入水中时，乙球露出水面的体积占乙球体积的____。
C．带电体能吸引轻小物体，所以中间层静电熔喷布能吸引细菌等微小颗粒，但它不是磁体，不能吸引小磁针，C错误；
D．佩戴口罩后内层潮湿是呼出的水蒸气液化形成的，D错误。
故选A。
3．甲、乙两容器中装有质量相等的水，水温分别为20℃和70℃，现将一温度为80℃的金属球放入甲容器中，热平衡后水温升高到40℃，然后迅速取出金属球并放入乙容器中，热平衡后以容器中水温为（不计热量散失和水的质量的变化）：
【答案】(1) 1.5×l05kg；(2) 2.52×1010J；(3)700m3
【解析】
【详解】
(1)每小时流出水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×150m3=1.5×l05kg；
(2)水放出的热量
Q水放=cmΔt=4.2×103J/（kg•℃）×1.5×105kg×（90℃-50℃）=2.52×1010J；
(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。
11．为检测某汽车发动机的工作性能，现使汽车在平直公路上从静止开始做直线运动，保持发动机输出功率恒定为6×104W，汽车行驶过程中所受阻力大小不变，其v-t图像如图所示，在第10s末开始匀速行驶，经测试，消耗5.8kg的汽油可以使汽车匀速行驶53.36km，汽油完全燃烧放出的热量40%用来驱动汽车行驶，（汽油的热值为4.6×107J/kg），在检测过程中。
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： ，水的比热容相同，不计热量损失，由 可知， ，由于 ， ，所以 ；A球放出的热量更多些；甲、乙水的初温t相同， ，所以两杯水的末温 ，所以两个球的末温 ，又由于球的初温 相同，所以：
质量相同、初温 相同的两球A和B，对于A有：
①
对于B有：
②
又因为 ， ，①除以②得：
所以：
又 ，则有 ．
故A项符合题意、BCD项不符合题意；
2．受新型冠状病毒的影响，一“罩”难求。一般医用口罩至少要有三层，外层需要阻挡外界空气中的灰层、细菌、唾沫等飞溅物，中间层经过静电处理，可以阻挡细菌等微小颗粒（潮湿环境中会失去静电），内层要吸收佩戴者呼出的水汽、飞沫等。某口罩的构造如图所示。下列说法正确的是（ ）
9．如图是一辆警车。空车质量为2.72t。某次执行任务时警车以108 km/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10 N/kg）。求：
(1)车上警察的总质量为280 kg，轮胎与路面接触的总面积为1 000 cm2，车静止时对水平路面的压强是多少？
(2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是多少？
【答案】6：7
【解析】
【详解】
[1]设两个球空心部分的体积为 ，已知甲乙两个球质量相等，由 得：
把 ， 代入，并化简得：
①
由于甲球在水中悬浮，所以重力与浮力相等：
即：
所以：
②
由①②解得： ， 。所以甲、乙两球的体积之比为：
[2]已知甲乙两球质量相同，甲球悬浮，乙球密度小于甲球，所以乙球漂浮。所以乙球受到的浮力等于重力：
【解析】
【分析】
(1)物体处于静止或匀速直线运动状态，受到的力是平衡力，根据平衡力判断出受到的阻力。
(2)根据 算出燃料完全燃烧放出的热量，根据 算出移动的距离，根据 算出发动机传递给飞机的推进功，根据 算出发动机的机械效率。
【详解】
(1)飞机水平匀速巡航时，处于平衡状态，受到平衡力的作用，发动机巡航推力与受到的阻力平衡力，大小相等，则受到的阻力
(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则
Q有用=Q水放=2.52×1010J，
天然气需要放出的热量
Q放= =2.8×1010J，
天然气的体积
V= =700m3.
答：(1)每小时流出的水是1.5×l05kg；
(2)每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J；
(3)利用地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气。
(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60 kW的输出功率行驶10 min，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
答：(1)车静止时对水平路面的压强是 ；(2)警车以108 km/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60 kW的输出功率行驶10 min，消耗柴油的质量是 。
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90℃，出水流量为150m3/h．