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.戴眼镜的人从室外进入温暖的室内,镜片上会出现“水雾”,下列现象中的物态变化与“水雾”的形成相同的是( ) A.饮料中的冰块逐渐变小 B.北方冬天植物上的雾淞 C.蒸锅上方生成的“白气” D.寒冬,室外冰冻的衣服逐渐变干 【答案】C 【解析】 【分析】
【详解】
戴眼镜的人从室外进入温暖的室内,镜片上会出现“水雾”,这是眼镜温度较低,而室内水蒸气温度较高,水蒸气接触到眼镜时,会放出热量降温,液化成小水珠,附在眼镜上。 A.饮料中的冰块逐渐变小,这是冰块吸热熔化成水,A项不合题意; B.雾淞是由于空气中的水蒸气凝华形成的固态小冰晶,B项不合题意; C.蒸锅上方生成的“白气”,这是水蒸气液化形成的小水珠,选项C符合题意; D.寒冬,室外冰冻的衣服逐渐变干,这是衣服上的固态冰升华成水蒸气,D项不合题意。 故选C。
3.假设我们手里现有一支刻度均匀,但读数不准的温度计,标准大气压下,在冰水混合物中的示数为4℃,在沸水中的示数为96℃,用此温度计测得某液体的温度是27℃,则所测液体的实际温度应该是( ) A.24℃ 【答案】B 【解析】 【详解】
由题意可知,不准的温度计上一个小格表示的实际温度为:
B.25℃
C.26℃
D.27℃
100℃25=;
96℃-4℃23用此温度计测得液体的温度是27℃,则这种液体的实际温度为:
t?故ACD错误,B正确。
25??27℃?4℃??25℃。 23
4.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
33??????
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
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.
5.一支刻好刻度的温度计,插入冰水混合物中时,水银柱长为4cm;插入1标准大气压的沸水中时,水银柱长为24cm,当温度计的水银柱长为16 cm时,它所测量的实际温度是_________℃;如果实际温度为40℃,温度计水银柱长_________cm。 【答案】60 12 【解析】 【详解】
[1]插入冰水混合物中时,水银柱顶端的位置代表0℃;插入1标准大气压的沸水中时,水银柱顶端的位置代表100℃,当温度计的水银柱长为16 cm时,它所测量的实际温度
24cm?4cm16cm?4cm?
100℃?0℃t可解得t?60℃;
[2]如果实际温度为40℃,温度计水银柱长
24cm?4cml?4cm?
100℃?0℃40℃可解得l?12cm。
6.有一只不准的温度计,它的刻度是均匀的,但放在冰水混合物中,显示为2℃,放在1标准大气压下的沸水中,显示为98℃,把它放在某液体中显示为30℃,则实际的温度是多少?(计算结果保留一位小数) 【答案】29.2℃ 【解析】 【详解】
由题意可知温度计每一刻度表示的温度是
t0?100℃-0℃25?℃
98℃-2℃24当温度计显示的温度是30℃时,实际的温度是
25℃??30℃-2℃??0℃?29.2℃ 24答:把它放在某液体中显示为30℃,则实际的温度约是29.2℃。
7.某小型汽油发电机外形如图所示,其实质是利用一个汽油机带动一个发电机来发电.该发种电机铭牌部分数据如下表所示,根据表中的数据求: 发动机(汽油机) 型号 额定功率8.3kW 噪声 连续运行时间8h 强制水冷四冲程 73db XGQF5.0 型号 发电机 XGQF5.0 额定输出功率5kW 额定输出电压220V 额定频率 自动电压保护 50Hz
(1)在允许的连续运行时间内,发电机以额定功率输出,能够提供的电能是多少度? (2)已知汽油的热值是q=4.6×l07J/kg,密度是0.71×103kg/m3,设该汽油机的效率为35%,则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大? (3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少? 【答案】(1)40(2)20.9L(3)21.1%
【解析】 【分析】
(1)已知发电机的额定功率和连续工作时间,根据公式P?供的电能;
(2)已知汽油的热值和效率,根据公式??积;
(3)先计算出1小时产生的电能,已知产生的电能和机械能,二者之比就是汽油发电机将内能转化为电能的效率。 【详解】
(1)发电机能够提供的电能
W的变式,可求发电机能够提tPtW有用?100%?机?100%可求消耗的汽油体Q放?VqW电?P电t?5kW?8h?40kW?h?40度
故能够提供的电能是40度。 (2)根据P?mW,?? ,Q放?mq得,汽油机的效率 tVP机tW有用???100%??100%
Q放?Vq则油箱的最小容积:
8.3?103W?8?3600sV???0.0209m3?20.9L 337??q0.71?10kg/m?35%?4.6?10J/kg故油箱的最小容积为20.9L。
(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率
P机t????W电?100%Q放
P电t?100%?Vq5000W?8?3600s?100 .9?10-3m3?0.71?103kg/m3?4.6?107J/kg?21.1%则汽油发电机将内能转化为电能的效率为21.1%。
答:(1)在允许的连续运行时间内,发电机以额定功率输出,能够提供的电能是40度; (2)该汽油发电机油箱的容积至少需要20.9L; (3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是21.1%。
8.物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时,选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热。他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图所示。已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),问: