一、初中物理热学问题求解方法
1.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100%W Q η=?推力放
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
43.610N f F ==?
(2)燃料完全燃烧放出的热量
7101800kg 4.610J/kg 8.2810J Q mq ==??=?放
发动机巡航的距离为
920km/h 0.5h 460km 460000m s vt ==?==
飞机的推进功(推力所做的功)
4103.610N 460000m 1.65610J W Fs ==??=?推力
发动机的推进效率
1010
1.65610J 100%100%20%8.2810J
W Q η?=?=?=?推力放 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。
2.实验小组探究影响蒸发快慢的因素,提出以下的几种猜想:
(1)蒸发的快慢与液体的温度有关;(2)蒸发的快慢与液体的表面积有关;
(3)蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关;(4)蒸发的快慢与液体的质量有关。a.实验过程采用的科学探究方法是_____。
b.验证猜想(3)应选择_____。(填对应的字母即可)
c.取 A 和 C 比较,可以验证猜想_____。(填对应的序号即可)
d.实验小组想利用 E 图中甲、乙研究蒸发的快慢与液体的质量是否有关,你认为是否可行并简述理由________
【答案】控制变量法; AD; (1);该验证过程是错误的,因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同;因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度,液体表面积相同时,质量不同时,先蒸发完的蒸发的才快。
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由给出的猜想可知,液体蒸发快慢可能与四个因素有关,所以,在实验过程中控制了三个量相同,只有要探究的量发生了变化,用到的是控制变量法;
[2]验证猜想(3)蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关;根据控制变量法的思想,应控制液体温度和表面积相同,改变液体上方空气流动速度,由此可知应选择AD两图;
[3]取A和C比较,液体表面积和液体上方空气流动速度相同,液体温度不同,可以验证猜想(1)蒸发的快慢与液体的温度有关;
[4]该验证过程是错误的,因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同;因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度,液体表面积相同时,质量不同时,先蒸发完的蒸发的才快。
3.如图所示是“比较不同物质吸热情况”的实验装置。实验中需加热质量相同的水和食用油,使它们升高相同的温度,比较它们吸收热量的多少,看看这两种物质的吸热情况是否存在差异。
(1)实验中除了图中所给的器材,还需要的测量工具有:天平和___________。 (2)实验中通过比较__________来比较不同物质吸收热量的多少。
(3)根据实验数据,小明作出了水和食用油的温度随时间变化的图象,由图象可知食用油的比热容为____________。
【答案】秒表 加热时间 3
J 2.810/kg ?(℃) 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]在“比较不同物质吸热情况”实验中需要测量加热时间和质量,则需要秒表和天平; (2)[2]由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同,故通过比较加热时间来比较不同物质吸收热量多少;
(3)[3]当水和食用油均由10℃加热到30℃时,变化温度相同,图中加热时间为3min 和4.5min ,由于水的比热容大于食用油,升高相同温度吸收热量更多,加热时间更长,则a 图线为水,b 图线为食用油,又由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同,则:
4.5min 3
3min 2
Q Q =
=水吸油吸
则由Q cm Δt =可得当液体质量与升高温度相同时,比热容之比等于吸收热量之比,故食
用油的比热容为:
32
c Q c Q =
=水水吸油
油吸
解得:
332J 2
4.210/kg 2.810/kg 3
J 3c c ??===??油水(℃)(℃)
4.在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中,实验装置如图所示。
(1)实验中应量取质量_____的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中。 (2)实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和_____。
(3)用相同规格的电加热器加热甲和乙两种液体,使它们升高相同的温度,通过_____来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少。
(4)实验记录的数据如下表所示,分析实验数据可知_____(选填“甲”或“乙”)物质的吸热能力强。
(5)下列事实能用上述实验数据得出的结论解释的是_____。 A .沿海地区昼夜温差会比内陆地区小 B .用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸 C .长期堆放煤的水泥地面变成黑色 D .夏大给教室洒水,感觉凉爽
【答案】相同 电加热器 加热时间 甲 A 【解析】 【分析】
(1)根据控制变量法分析甲、乙两种液体质量的关系;
(2)根据温度计的使用方法分析温度计的玻璃泡不要碰到哪些地方;
(3)使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转化法; (4)使相同质量的不同物质升高相同的温度,比较吸收的热量(即比较加热时间),吸收热量多的吸热能力强;
(5)水的比热容较大,与其它物质相比,吸收相同的热量,升高的温度较低。 【详解】
(1)[1]根实验中应量取质量相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中; (2)[2]实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和电加热器;
(3)[3]用相同规格的电加热器加热甲和乙两种液体,使它们升高相同的温度,通过加热时间
来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少;
(4)[4]由实验数据可知,加热相同的时间,甲升高的温度比乙升高的温度要低一些,甲物质的吸热能力强;
(5)A.沿海地区昼夜温差会比内陆地区小,是因为水的比热容较大,故A符合题意;B.用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸,属于扩散现象,故B不符合题意;
C.长期堆放煤的水泥地面变成黑色,属于扩散现象,故C不符合题意;
D.夏天给教室洒水,感觉凉爽,是因为蒸发吸热,故D不符合题意。
故选A。
5.在“探究晶体熔化和凝固规律”的实验中,绘制出了如图2所示的图象。
(1)图1中所示温度计的示数是________℃;
(2)海波从开始熔化到完全熔化持续了________ min;
(3)图2中,海波的熔化过程是________段(用图中字母表示),此过程中海波________热(选填“吸”或“放”);
(4)图2中,海波在D点是________态,在G点是________态(均选填“固”或“液”)。
-℃ 3 BC吸液固
【答案】4
【解析】
【分析】
【详解】
-℃;
(1) [1]图1可知温度为零下,其示数为4
(2)[2]图2可知海波从3min开始熔化,到6min熔化结束,持续了
t;
=6min-3min=3min
(3)[3]海波是晶体,熔化时有一定的熔化温度。图2中,海波的熔化过程是BC段;
[4]熔化需要吸收热量;
(4)[5]图2中CD是液态,所以海波在D点是液态;
[6] 图2中FG段是凝固后的固态,所以G点是固态。
6.在探究热现象的实验中,小明用烧杯、试管、温度计、圆底烧瓶等器材进行了如下实验.
(1)小明用图甲所示的装置“探究冰熔化时温度的变化规律”,根据实验数据绘制了温度随时间变化的图象,如图乙所示,比较图乙中BC段与CD段可知,该物质在BC段处于
__________(选填“固态”“液态”或“固液共存”)状态,此过程中物质的温度______(选填“增加”“减少”或“不变”)
(2)在“观察水的沸腾”的实验中:
①装如图丙的实验装置时,对M、N两个铁圈高度的定位,_______(选填:需要/不需要)点燃酒精灯,先固定铁圈_________(选填M或N),再固定另一铁圈的高度;
②你指出图丙中实验操作错误之处是___________,改正错误后,继续实验.当水温升高到90℃时,每隔1min记录一次水的温度,直到水沸腾后再持续几分钟为止.数据记录如表:
时间/min012345678
温度/℃9092949898989898
③第3min温度计示数如图丁所示,此时水的温度是_____℃;上面戊图中的______(填“a”或“b”)是水在沸腾时的情况;
④在沸腾过程中,温度将_______(填“升高”、“降低”或“不变”),有同学认为为了方便读出温度计的示数,将温度计从沸水中拿出来进行观察读数,则会导致所测温度偏
________(填“高”或“低”);
(3)生活中使用的电烙铁的烙铁头是一种合金.所谓合金就是不同金属(也包括一些非金属)在熔化过程中形成的一种融合物或冷却后的固态.如表列出了几种金属的熔点和沸点(在标准大气压下),其中难以与表中其他金属形成合金的是__________________.
金属铁铜锌银金
熔点/℃153********.59621064
沸点/℃2750256790722122807
【答案】固液共存不变需要 N 温度计的玻璃泡碰到了容器底部 96 a 不变低
锌
【解析】
【详解】
(1)[1]该物质在BC段处于固液共存状态,是熔化过程;
[2]晶体熔化过程中,继续吸热,但温度不变,内能增加;
(2)①[3] [4]因要使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热,所以需要先点燃酒精灯,组装实验仪器时,应根据酒精灯及其火焰的高度先固定铁圈N,再固定铁圈N上面的部分,这样可以避免重复调整;
②[5]由图知,温度计的玻璃泡接触了烧杯的底部,会导致测量结果偏高;
③[6]温度计的分度值是1℃,此时是零上,液柱上表面对准了90℃上面第6个小格处,读作96℃;
[7]a中气泡在上升过程中,体积逐渐增大,是因为水沸腾时上下温度一致,气泡在深度大的水中受到的压强比在深度小的水中受到的压强大造成的,所以是沸腾时的现象,b中气泡在上升过程中体积逐渐减小,是因为下面的水比上面的水温度高,热胀冷缩的缘故,所以是沸腾前的现象.
④[8]液体沸腾时,不断吸收热量,温度保持不变;
[9]温度计从水中取出读数,由于空气温度低于液体温度,所以示数会下降,导致所测温度偏低;
(3)[10]由于金属锌的沸点低,小于其它金属的熔点,因此锌和其它金属无法完成液态时混合.
7.如图所示是“比较水和沙子吸热升温的属性”的实验装置.
(1)除了图示的器材外,本实验要用到的测量工具还有_____;加热过程中,用搅棒搅动的目的是_____:水和沙子吸热的多少可以通过_____来反映的(选填“温度计示数的升高值”或“加热时间”)
(2)在本实验中,可用来比较水和沙子吸热升温本领的方法是:若加热时间相同,比较_____;若温度计示数的升高值相同,比较_____.
(3)关于该实验的变量控制,下列要求中不正确的是_____(填字母).
A.采用相同的加热方法(如酒精灯火焰的大小,与易拉罐底的距离等)
B.易拉罐中分别装入相同体积的水和沙
C.使用相同的易拉罐.
【答案】天平使物体受热均匀加热时间温度升高的读数加热时间 B
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据吸热公式Q=cm△t可知,实验还需要称质量的天平,用搅棒搅动的目的是为了让沙子和水受热均匀;
放热设备相同,只能通过加热时间来控制水和沙子吸热,所以还需钟表.
(2)在本实验中,可用来比较水和沙子吸热升温本领的方法是:若加热时间相同,比较温度计的示数升高值的多少;若温度计示数的升高值相同,比较加热时间;
沿海地区昼夜气温变化比内陆地区气温变化小的原因是:水的比热容比泥土和沙子的比热容大.
(3)该实验的变量控制,需要控制相同的加热方法(如酒精灯火焰的大小,与易拉罐底的距离等)、使用相同的易拉罐、水和沙子的质量;如果体积相等,他们的质量一定不同,所以不正确的是B.
8.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。
(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。
【解析】
【详解】
(1)前10s发动机做的功
W=Pt=6×104W× 10s=6×105J;
(2)5.8kg的汽油完全燃烧放出的热量
Q=mq=5.8kg×4.6×107J/kg=2.668×108J,
牵引力做的功
W1=Qη=2.668×108J×40%=1.0672×108J,
牵引力
F=
8
1
3
1.067210J
53.3610m
W
s
?
=
?
=2000N,
汽车在该平直的公路上匀速行驶时,汽车受到的阻力与牵引力是一对平衡力,大小相等,阻力
f=F=2000N;
(3)汽车的功率
P=W Fs
t t
==Fv,
汽车匀速行驶的速度
v=
4
610W
2000N
P
F
?
==30m/s。
答:(1)前10s发动机做功6×105J;
(2)汽车受到的阻力是2000N;
(3)汽车匀速行驶的速度30m/s。
9.图是小明和小华在观察“水的沸腾”实验中的情景,对水加热了很长时间后水才沸腾,他们记录的数据如下
时间/min (01234567891011)
水温/℃ (909192939495969798989898)
(1)在组装器材时,是按照由________到 ______的顺序。
(2)请指出他们在实验中操作错误之处: _____________。(答一点即可)
(3)在纠正错误后他们继续实验,观察到水沸腾时的现象如上图中的 ______(甲/乙)图,水沸腾时吸收热量,温度___(升高/不变/降低)。
(4)本次实验中水沸腾时的温度为 _________ ℃。
(5)根据记录在图中画出水的沸腾图像。
(_________)
(6)水沸腾时,杯口附近出现大量“白气”,“白气”是杯中的水蒸气 _______(填物态变化名称)形成的,该过程要_____(吸热/放热)
(7)实验中发现,水从开始加热到沸腾的这段时间过长,造成这种现象的原因可能是:
_______。(给出一种原因即可)
【答案】下上温度计接触容器底(或视线未与温度计中液面相平)乙不变 98
液化放热水的初始温度太低或质量太大
【解析】
【详解】
(1)[1][2]在组装器材时应该由下到上的顺序组装;
(2)[3]由图可知有一处错误是温度计读数时视线没有与液面的最低处相平;
(3)[4][5]水沸腾时气泡越来越大,最后到达液面破裂,故水沸腾时的现象为图乙所示。由记录的实验表格可知水在沸腾时吸收热量温度不变;
(4)[6]由记录的实验表格可知水额沸点为98℃;
(5)[7]根据表格数据描点连线得水沸腾时的图像如图所示:
;
(6)[8][9]杯口附近出现大量“白气”,“白气”是杯中的水蒸气遇冷液化而成的。液化需要放热;
(7)[10]水从开始加热到沸腾的这段时间过长,造成这种现象的原因可能是水的初始温度太低或水的质量太大。
10.假期爸爸妈妈带着丽丽开车旅行,已知小轿车的总质量约为2t,最大功率为120kW,小轿车在牵引力的作用下沿水平公路做匀速直线运动,行驶时所受阻力为车总重的0.2倍。(g=10N/kg,汽油的热值取4×107J/kg)求:
(1)若轮胎与地面的总接触面积为0.2m2,静止时轿车对水平地面的压强为多少?
(2)轿车在5min内匀速行驶了3km,此时轿车的实际功率为多少?
(3)若汽油机的效率为30%,那么当轿车以最大功率行驶10min消耗汽油的质量为多少?【答案】(1)1×105Pa;(2)4×104W;(3)6kg
【解析】
【详解】
(1)轿车的总重力
34
==??=?
G mg
210kg10N/kg210N
轿车静止时对水平地面的压力
4
==?
210N
F G
则轿车静止时对水平地面的压强
452
210N =110Pa 0.2m
F p S ?==? (2)由题意可知,轿车匀速行驶时所受阻力
430.20.2210410N N f G ==??=?
因为轿车沿平直公路匀速行驶,所以轿车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,即
34N 10F f ==?牵;
轿车在5min 内牵引力做的功
374103000m 1.1N J 20W F s ==??=?牵;
则轿车的实际功率
74J 1.210410560s
W W P t ?===??。
(3)该车以最大输出功率行驶10min ,做的有用功
37W 120101060s 7.21J 0W P t '==???=?有用最大,
由100%W Q η=
?有用放
得,汽油完全燃烧放出的热量
787.210 2.410J 0%
J
3W Q η
?=
==?有用
放,
由Q mq =放得,需要完全燃烧汽油的质量
87
2.4106kg 410/kg
J J Q m q ?=
==?汽汽放油油
答:(1)静止时轿车对水平地面的压强为1×105Pa 。 (2)此时轿车的实际功率为4×104W 。
(3)那么当轿车以最大功率行驶10min 消耗汽油的质量为6kg 。
11.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。
12.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
0100-025
98-224
t =
=℃℃℃℃℃
当温度计显示的温度是30℃时,实际的温度是
()25
30-2029.224
?+≈℃℃℃℃℃ 答:把它放在某液体中显示为30℃,则实际的温度约是29.2℃。
13.一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,它的读数恰好等于物体的实际温度,则该物体的温度是_____.如下图所示,图甲的温度为_____。
【答案】40℃ -22℃ 【解析】 【详解】
[1]因读数不准确的温度计的刻度是均匀的,设不准确温度计示数y 与真实温度x 之间满足方程:
y=kx+b ;
将y =97℃时,x =100℃和y =2℃时,x =0℃分别代入方程,得:
97=k ×100+b ; 2=k ×0+b ;
解方程组得:k =
95
100
,b =2,故方程可变为: 95
2100
y x =
+, 根据题意,它的读数恰好等于物体的实际温度可知,x =y ,代入方程可得解为:
x =40℃;
[2]由图知,温度计10℃之间分成5等份,所以一等份代表2℃,也就是分度值为2℃;“20”在“10”的下端,说明温度低于0℃,为-22℃。
14.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,33310kg/m ρ?甲=,33
210kg/m ρ=?乙,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____。 【答案】6:7 17
【解析】 【详解】
[1]设两个球空心部分的体积为0V ,已知甲乙两个球质量相等,由m
V
ρ=
得: 00V V V V ρρ-=-甲甲乙乙()()
把33310kg/m ρ?甲=,33
210kg/m ρ=?乙代入,并化简得:
0032V V V V -=-甲乙()()①
由于甲球在水中悬浮,所以重力与浮力相等:
=F G 甲浮甲
即:
0g g V V V ρρ=-甲甲甲水()
所以:
03V V V =-甲甲()②
由①②解得:03
2V V =甲,074
V V =乙。所以甲、乙两球的体积之比为:
00677
=3
24
V
V V V =甲乙 [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:
=F G 乙浮乙
即:
0g g V V V V ρρ-=-乙乙乙露水()()
解得014V V =
露。又因为07
4
V V =乙,所以: 01141
==4477
V V V V ?=乙乙露
所以乙球露出水面的体积占乙球体积的
1
7
。
15.用两个相同的电热水器给质量同为1.5kg 的甲物体和水加热,他们的温度随加热时间的变化关系如图所示,据此判断甲物体10 min 吸收的热量为( )
A .0.63×105J
B .0.9×105J
C .1.89×105J
D .3.78×105J
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
由图象可知:用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热,水温度升高60℃需要20min ,甲物质加热10min 吸收的热量与水加热10min 吸收的热量的热量相同,且水10min 所吸收热量为20min 吸收热量的一半,即
()3511
=== 4.210J/kg 1.5kg 60=1.8910J 22
Q Q c m t ???????甲水水水水℃℃
故选C 。
16.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 c >水液体)
A .乙物质是水
B .另一种液体的比热容为8.4×103J/(kg·
℃) C .甲的放热能力比乙强 D .乙比甲更适合作汽车发动机的冷却液
【答案】C 【解析】 【详解】
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 cm t =?放可知,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:
34.210J/kg 6040Q c m m t ==?????-水水水水水放(℃)(℃℃);
乙放出的热量:
6020t Q c m c m ==-???乙乙乙乙乙放乙(℃℃);
而水和乙液体的质量相同,即m m =乙水;在相同时间内水和另一种液体放出的热量相等,则有:
34.210J/kg 60406020m c m ????-=??-乙乙水(℃)(℃℃)(℃℃);
解得,3
2.110J/kg c =??乙(℃);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。
17.用相同热源、相同的加热装置,对质量相等的甲、乙两种固态物质加热时,得到的温度随时间变化的图像。根据图像分析,下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两种物质可能是松香和萘
B.甲物质在a、b两点时,温度和内能都相同
C.甲、乙两种物质在熔化时乙吸收的热量比甲多
D.甲、乙两种物质在固态时,甲的比热容小于乙的比热容
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.从图象可以看出,甲、乙两种物质在熔化过程中温度保持不变,所以均为晶体。松香是非晶体,萘是晶体,所以甲、乙不可能是松香,故A错误;
B.甲物质在a点开始熔化,b点熔化完成,在熔化过程中温度保持不变,但是继续吸热,所以b点的内能大于a点的内能,故B错误;
C.读图可知,甲熔化持续的时间为
20min?10min=10min
乙熔化持续的时间为
27min?17min=10min
二者时间相同,说明吸收热量相同,故C错误;
D.甲、乙两种物质在固态时,同样加热10min,吸收相同的热量,甲的温度高于乙的温
度,根据
Q
c
m t
=
?
吸,在吸收热量和质量相等时,比热容和温度成反比,所以甲的比热容
小于乙的比热容,故D正确。
故选D。
18.2019年12月27日晚,“长征五号遥三”运载火箭成功发射,如图所示。该火箭的起飞质量约为870t,起飞升力约为1.05×107N,关于该火箭,下列说法正确的是()
A.火箭利用“流体中流速小的位置压强大”的原理获得升力
B.火箭尾部喷气口热得发红,是通过做功改变了火箭尾部的内能
C.火箭发射时腾起的“白气”是液态水吸热汽化形成的
D.火箭起飞时受到向上的合力约为1.8×106 N(g取10 N/kg)
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.火箭发射是利用物体间力的作用是相互的原理来升空的,与流速小压强大没有关系,故A错误;
B.火箭尾部喷气口热得发红,是通过热传递的方式改变了火箭尾部的内能,故B错误;C.图中火箭尾部产生大量的“白气”,是因为尾气中的水蒸气遇冷发生了液化现象,故C 错误;
D.火箭的起飞质量约为870t,重力
56
8.710kg10N/kg8.710N
G mg
==??=?
由于G竖直向下,起飞升力F竖直向上,且G F
<,所以二力的合力方向向上,大小为
766
1.0510N8.710N 1.810N
F F G
=-=?-?=?
合
故D正确。
故选D。
19.实验室有一只读数不准确的温度计,在测冰水混合物的温度时,其读数为20℃,在测一标准大气压下沸水的温度时,其读数为80℃,下面分别是温度计示数为41℃时对应的实际温度和实际温度为60℃时温度计的示数,其中正确的是()
A.41℃,60℃B.21℃,40℃
C.35℃,56℃D.35℃,36℃
【答案】C
【解析】
【分析】
我们知道在一标准大气压下冰水混合物的温度是0℃,沸水的温度是100℃.所以这支温度计上的示数20℃所对应的实际温度是0℃,示数80℃对应的实际温度是100℃;由于20℃到80℃之间有60个格,那么用实际的100℃除以60格就是这支温度计一个小格表示的温
度值了,即100
60
℃;那么当示数为41℃时,从20℃到41℃之间有21个格,用
21×
100
60℃算出的就是实际的温度;实际温度为60℃时对应的温度根据上述原理同样可求。 【详解】
当温度为41℃时,实际温度:
14120100
()630
5t =?
=﹣℃℃, 当实际温度为60℃时,对应的温度:
60
60100
2056t =+?
=℃℃℃; 故选C 。
20.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S m 2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L m ,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P kPa ,飞轮1s 转动N 周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热),1h 消耗汽油V L(汽油密度为ρkg/m 3,汽油热值为q J/kg)求: (1)汽油机的功率; (2)汽油机的效率.
【答案】(1) 500pSLN W ;(2)
91.810100%pSLN
Vq
ρ??. 【解析】 【详解】
(1)燃气对活塞的平均压力
F =p ×103Pa ×S m 2=pS ×103 N ,
一个做功冲程中燃气对活塞做的功
W =FL =pSL ×103 J ,
飞轮每转两圈对外做功一次,所以1s 内飞轮转N 周,对外做功2
N
次,所以1s 内,燃气对活塞做的总功
W 总=W ×
2N = pSL ×103×2
N
J= 500pSLN J , 汽油机的功率
P =
500J
1s
W pSLN t =
总=500pSLN W ; (2)消耗V L 汽油放出的热量
Q 放=m 汽油q 汽油=ρ汽油V 汽油q 汽油=ρVq ×10-3J ,
汽油机1h 做的功
W 总1=P ×3600s=1.8×106pSLN J ,
汽油机的效率
η=
69
1
3
1.810J 1.810
=100%=100%
10J
W pSLN pSLN
Q Vq Vq
ρρ
-
??
??
?
总
放
.
答:(1)汽油机的功率是500pSLN W;
(2)汽油机的效率是
9
1.810
100%
pSLN
Vq
ρ
?
?.