一、初中物理热学问题求解方法
1.水是人类生存环境的重要组成部分。水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。以下关于水的说法错误的是( ) ..
A.相同质量0℃水的体积大于0℃冰的体积 B.相同质量0℃水的内能大于0℃冰的内能
C.水蒸气很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很远,几乎没有作用力 D.今年12月11日我县第一次出现霜林尽染的美景,说明气温已经低于0℃ 【答案】A 【解析】 【详解】 A.根据??合题意;
m和?水??冰得质量相同的0℃水的体积小于0℃冰的体积,故A错误,符V
B.0℃水放热凝固成相同质量的0℃冰,所以相同质量0℃水的内能大于0℃冰的内能,故B正确,不符合题意;
C.水蒸气很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很远,几乎没有作用力,故C正确,不符合题意;
D.霜是水蒸气遇冷凝华而成的,在标准大气压下水的凝固点是0℃,而霜的形成需要的温度更低,所以霜的形成,说明气温已经低于0℃,故D正确,不符合题意。
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.当水烧开时,我们会看到水蒸气将壶盖项起,从能量转化的角度看,这与四冲程汽油机的_________冲程的能量转化相同,若某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为1200r/min,则此汽油机每秒钟对外做功____________次。 【答案】做功 10 【解析】 【详解】
[1]水蒸气将壶盖项起,从能量转化的角度看,这是水蒸气内能转化为壶盖的机械能,四冲程汽油机的做功冲程也是把内能转化为机械能。 [2]由题意可知,飞轮的转速为
1200r1200r??20r/s 1min60s即每秒钟飞轮转数是20r,飞轮转两转,汽油机经历一个工作循环,对外做功1次,那么此汽油机每秒钟对外做功次数是10次。
4.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。
5.我国研制的大客机C919于2017年5月5日首飞成功,发动机巡航推力为3.6×104N,巡航速度为920 km/h。
(1)飞机水平匀速巡航时,受到的阻力是多少?
(2)若飞机以巡航速度飞行0.5 h的过程中,耗油1800 kg,求此过程中发动机的机械效率。(燃油热值q取4.6×10 7J/kg) 【答案】(1)3.6×104N;(2)20%
【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Q?mq算出燃料完全燃烧放出的热量,根据s?vt算出移动的距离,根据W?Fs 算出发动机传递给飞机的推进功,根据??【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
W推力Q放?100%算出发动机的机械效率。
f?F?3.6?104N
(2)燃料完全燃烧放出的热量
Q放?mq?1800kg?4.6?107J/kg?8.28?1010J
发动机巡航的距离为
s?vt?920km/h?0.5h?460km?460000m
飞机的推进功(推力所做的功)
W推力?Fs?3.6?104N?460000m?1.656?1010J
发动机的推进效率
W推力1.656?1010J???100%??100%?20%
Q放8.28?1010J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。
6.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=160?,其加热功率与保温功率之间的关系为P加热=5P保温,试求:
(1)电阻R1的阻值;
(2)用电高峰时段,电源电压变为200V,此时电饭煲的保温功率为多少;
(3)电源电压为200V时,标准气压下将3L的汤从20℃加热至100℃,需要20min,电饭煲
33的加热效率是多少。(?汤?1.0?10kg/m3,c汤?4.0?10J/(kg·℃))
【答案】(1)40?;(2)200W;(3)80% 【解析】 【分析】 【详解】
(1)由图乙可知,当闭合S、S1拨至2时,电路为R1的简单电路,当闭合S、S1拨至1时,
U2电阻R1与R2串联,根据P=可知,电阻越小,功率越大,可知当闭合S、S1拨至2
R时,是加热档位,当闭合S、S1拨至1时,是保温档位,由P=UI 、I=
U得 RU2U2P加热= ,P保温=
R1R1?R2则加热功率与保温功率之比为
P加热R1?R25==
R1P保温1电阻R1的阻值
R1=
11R2=×160Ω=40Ω 44(2)电源电压变为200V,此时电饭煲的保温功率为
2U2200V??==200W P?保温=
R1?R240Ω?160Ω(3)加热功率
U2?200V?2==1000W P?加热=R140Ω由P=
W得,20min电饭煲消耗的电能 tW电=P?加热t=1000W×20×60s=1.2×106J m得水的质量 Vm=ρV=1.0×103kg/m3×3×10-3m3=3 kg
由ρ=
水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.0×103J/(kg℃)?3kg?(100℃?20℃)=9.6×105J
电饭煲的加热效率
Q吸9.6?105Jη===80% W电1.2?106J答:(1)电阻R1的阻值为40Ω。 (2)电饭煲的保温功率为200W。 (3)电饭煲的加热效率为80%。
7.如图所示,放置在水平地面上的两个均匀实心正方体A和B,物体A、B的边长分别为0.1米和0.2米。物体A的密度为4×103千克/米3,物体B的质量为10千克。求:
(1) 物体A的质量mA。 (2) 物体B对水平地面的压力FB。
(3) 在保持物体A、B原有放置方式不变的情况下,现将物体A、B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分,使剩余部分对水平地面的压强相等,求切去的质量△m。 【答案】(1)4千克(2)98牛(3)2千克 【解析】 【详解】
(1)物体A的质量:
mA=ρAVA=4×103kg/m3×(0.1m)3=4kg;
(2)物体B对水平地面的压力FB等于物体重力大小:
FB=GB=mBg=10kg×9.8N/kg=98N;
(3)A物体的底面积:
SA=(0.1m)2=0.01m2,
B物体的底面积:
SB=(0.2m)2=0.04m2,
将物体A. B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分,
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