一、初中物理热学问题求解方法
1.在两个相同的杯子内盛有质量相等的热水和冷水,将一半热水倒入冷水杯内,冷水杯内的温度升高21℃,若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内,冷水杯内的水温会升高( ) A.9℃ 【答案】C 【解析】 【详解】
设一杯水的质量为m,热水的初温为t热,冷水的初温t冷,将一半的热水倒入容器中后共同的温度为t,因不计热损失,所以,由Q=cm△t可得:Q放=Q吸,即:
c
解得:
△t热=2△t冷=2×21℃=42℃,
据此可设t冷=0℃,则t=21℃,
t热=21℃+42℃=63℃,
若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内时,相当于同时向冷水中倒则:
c
B. 8℃
C. 6℃
D. 5℃
1m△t热=cm△t冷, 23杯热水,43m(t热-t′)=cm(t′-t冷) 4即
3(63℃-t′)=t′-0 4t′=27℃,
解得:
所以,冷水温度将再升高:
△t=t′-t=27℃-21℃=6℃。
故C符合题意。
2.在“探究水沸腾时温度变化特点”的实验中,分别观察到如图所示的情景。下列说法正确的是( )
A.沸腾是只发生在液体表面的剧烈汽化现象 B.“白气”是液态小水滴,它是水汽化形成的 C.甲图是水沸腾前的情景,乙图是水沸腾时的情景 D.乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气液化导致的 【答案】D 【解析】 【详解】
A.沸腾是一定温度下,在液体的表面和内部同时发生的剧烈汽化现象,不只是在液体表面,A错误;
B.“白气”是液态小水滴,它是由水蒸气液化形成的,B错误;
C.水沸腾前,温度不均匀,下面的水温度较高,上面的水温度较低,温度较高的气泡从水底往上升时,遇冷会液化为水,气泡会变小,所以乙图是水沸腾前的情景;而水沸腾时,下面的水和上面的水温度都一样,气泡从水底往上升时,水的压强变小,气泡会变大,所以甲图是水沸腾时的情景;C错误;
D.由上述可知,乙图中气泡变小,是气泡中的水蒸气遇冷液化导致的,D正确。
3.小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量相等的水和另一种液体进行对比实验,并用图象对实验数据进行了处理,如图所示实验中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,分析图像可以得(已知c水?c液体)
A.乙物质是水 ℃) (kg·
C.甲的放热能力比乙强 【答案】C 【解析】 【详解】
B.另一种液体的比热容为8.4×103J/D.乙比甲更适合作汽车发动机的冷却液
A.由题意可知,在相同时间内水和另一种液体放出的热量相等,由题中的图象可以看出,乙液体的温度降低的快,甲液体温度降低慢;根据热量的计算公式Q放?cm?t可知,在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下,温度降低得多的比热容小;所以甲液体的比热容大,所以甲液体是水;故A项不符合题意;
B.由题图可知:甲乙两种液体的初温是60℃,放热15分钟后甲液体的末温是40℃,乙液体的末温是20℃,则水放出的热量:
Q水放?c水m水?t水?4.2?103J/(kg?℃)?m水?(60℃?40℃);
乙放出的热量:
Q乙放?c乙m乙?乙t?c乙?m乙?(60℃?20℃);
而水和乙液体的质量相同,即m水?m乙;在相同时间内水和另一种液体放出的热量相等,则有:
4.2?103J/(kg?℃)?m水?(60℃?40℃)?c乙?m乙?(60℃?20℃);
3解得,c乙?2.1?10J/(kg?℃);故B项不符合题意;
C.由于甲液体的比热容大,所以甲的放热能力比乙强,故C项符合题意;
D.由于水的比热容比较大,所以水比较适合用作发动机的冷却液;即甲比乙更适合作汽车发动机的冷却液;故D项不符合题意。
4.如图所示,在大烧杯中装有大量的碎冰块,把装有少量碎冰块的试管插在大烧杯的冰块中,在烧杯底部用酒精灯加热.下列说法正确的是
A.大烧杯和小试管中的冰同时熔化
B.小试管中的冰先熔化,大烧杯中的冰后熔化 C.大烧杯中的冰完全熔化后,小试管中冰才开始熔化 D.小试管中冰始终不能熔化 【答案】C 【解析】
冰是晶体,若给烧杯中的冰加热时,烧杯中的冰会熔化,但完全熔化前温度保持不变,所以试管中的冰达到熔点,但由于温度相同没有热传递,则不能从烧杯中继续吸热,所以不能熔化;
若烧杯中的冰完全熔化后,继续吸热,温度将升高,所以试管中的冰达到熔点,继续吸热,所以能熔化.故C正确. 故选C.
5.用两只相同的电加热器,分别给相同体积的水和某种油加热,在开始和加热3min 时,
33分别记录的数据如下表所示.已知?水?1.0?10kg/m, c水?4.2?10J/kg?C,
3????油?0.8?103kg/m3,加热的效率都为90%,油的末温没有达到它的沸点,下列说法正
确的是( ) 加热时间(min) 水的温度(℃) 油的温度(℃) 0 18 18 3 28 43
A.因为这种油升温比较快,所以它的比热容比水大 B.这种油的比热容为2.1?10J/kg?C C.这种油的比热容为1.68?10J/kg?C
D.加热效率没有达到100%,是因为有一部分 能量消失了 【答案】B 【解析】 【详解】
ABC.取两种液体都加热了3分钟为研究对象,因为是用的两个相同的电加热器,且加热效率都为90%,所以
33??????Q水?Q油,
设它们的体积为V,则水的质量:
m水??水V
油的质量:
m油??油V
(t?t0)根据Q=cm有:
c水?水V(t水?t0)?c油?油V(t油?t0)
代入数据:
4.2?103J/(kg?℃)?1.0?103kg/m3?(28℃?18℃)?c油?0.8?103kg/m3?(43℃?18℃)
解得:
c油?2.1?103J/(kg?℃)
故AC项错误、B项正确;
D.由能量守恒定律可知,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体;在转化和转移过程中其总量不变.故D项错误.
6.质量相等的两金属块A和B长时间放在沸水中,将它们从沸水中取出后,立刻分别投入甲、乙两杯质量和温度都相同的冷水中.不计热量损失,当甲、乙两杯水的温度不再升高时,发现甲杯水的温度低于乙杯水的温度,两杯水吸收的热量Q甲____Q乙,两金属块比热容cA____cB(均选填“>”“<”或“=”) 【答案】< < 【解析】 【详解】
[1]当甲、乙两杯水的温度不再升高时,达到热平衡,金属块的末温等于水的末温,因为此时甲杯水的温度低于乙杯水的温度,所以金属块A的末温比金属块B的末温低;两金属块
使水温升高,甲杯水的温度低于乙杯水的温度,则甲杯水升高的温度小,而两杯水的质量相同,由Q吸=cmΔt可知甲杯里的水比乙杯里的水吸收的热量少,即
Q甲<Q乙;
[2]两金属块都从沸水中取出、初温t相同,对于金属块A来说有:
cAmA(t-tA)=c水m水(tA-t水初)…①
对于金属块B来说有:
cBmB(t-tB)=c水m水(tB-t水初)…②
因水的质量相同,由①②得到
cA(t?tA)tA?t水初=
cB(t?tB)tB?t水初tA<tB, tA-t水初<tB-t水初,
故
cA(t-tA)<cB(t-tB),
由于
t-tA>t-tB,
所以
cA<cB.
7.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℃),冬天饮用净含量为200 mL,若它的密度为1.25×103 kg/m3,比热容为4.0×103 J/(kg·
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
V=200mL=2?10-4m3
牛奶的质量为
m??V=1.25?103kg/m3?2?10-4m3=0.25kg
牛奶吸收的热量
Q吸?cm?t=4?103J/?kg?℃??0.25kg??40 ℃-10 ℃?=3?104J
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。
8.一支刻度均匀但刻度线位置不准的温度计,把它放在标准大气压的沸水中,读数是97℃,把它放在冰水混合物中,读数是2℃,若用这支温度计去测量某物体的温度时,它