資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
物理部分--------比熱容、內能
1、比熱容
①定義：單位質量的某種物質溫度升高（或降低）1℃時吸收（或放出）的熱量。
比熱容用符號c表示，它的單位是焦每千克攝氏度，符號是J/(kg·℃)
②比熱容是表示物體吸熱或放熱能力的物理量。
③ 物理意義：水的比熱容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，物理意義為：1kg的水溫度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的熱量為4.2×103J。21·世紀*教育網
④比熱容是物質的一種特性，比熱容的大小與物體的種類、狀態有關，與質量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關。
⑤比較比熱容的方法：
①質量相同，升高溫度相同，比較吸收熱量多少（加熱時間）：吸收熱量多，比熱容大。
②質量相同，吸收熱量（加熱時間）相同，比較升高溫度：溫度升高慢，比熱容大。
熱量的計算
①溫度升高時用：Q吸＝cm（t－t0）， t ——末溫——攝氏度（℃）；t0——初溫——攝氏度（℃）
②溫度降低時用：Q放＝cm（t0－t）， t ——末溫——攝氏度（℃）；t0——初溫——攝氏度（℃）
③只給出溫度變化量時用：Q＝cm△t
由公式Q＝cm△t可知：物體吸收或放出熱量的多少是由物體的比熱容、質量和溫度變化量這三個因素決定的。
2、內能的利用、熱機
內能的利用
內能的利用方式：①利用內能來加熱：實質是熱傳遞。②利用內能來做功：實質是內能轉化為機械能。
熱機
定義：熱機是利用內能來做功，把內能轉化為機械能的機器。
熱機的種類：蒸汽機、內燃機（汽油機和柴油機）、汽輪機、噴氣發動機等
內燃機：
內燃機活塞在汽缸內往復運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。
四沖程內燃機包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。
在單缸四沖程內燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環，在這四個沖程中只有做功沖程是燃氣對活塞做功，而其它三個沖程（吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程）是依靠飛輪的慣性來完成的。
內燃機每個工作循環曲軸轉2周，活塞上下往復2次，做功1次。
壓縮沖程將機械能轉化為內能。
做功沖程是由內能轉化為機械能。
①汽油機工作過程：
另注意事項：
1、在熱傳遞過程中，一個物體放出熱量，同時另一個物體吸收熱量,兩個物體不可混淆。例如冰箱，制冷劑汽化時從冷凍室中吸收熱量，冷凍室放出熱量，熱量從冷凍室傳到制冷劑。
和其他物態變化過程一樣，物態變化過程中吸收或 放出熱量只是“能量轉化與守恒定律”的一種表現。固態變為液態或氣態、液體變為氣態，物體的內能增大，需要從外界補充能量，反之，需要向外轉移能量。21·cn·jy·com
空調制冷、空氣熱源型熱泵熱水器的原理和電冰箱的原理基本相同，差異只是它們把吸熱和放熱設置在兩個不同的地方，空調制冷時是在室外放熱，在室內吸熱；空氣熱源型熱泵熱水器在要加熱水的地方放熱給水，在室外從空氣中吸熱(名稱因此而來)。
2、熱脹冷縮或者反常膨脹現象在自然界中普遍存在。傳統的溫度計幾乎都是利用物質熱脹 冷縮的性質來工作的；北方冬季河面冰層下水溫的特殊分布對魚類的保護，水的反常膨脹是重要因素；地殼下軟流層的對流是引起海陸變遷和火山、地震的主要原因，而造成巖漿對流的原因仍是熱脹冷縮；在北緯60°以南的大洋面上，幾乎難以見到就地生成的海冰，海水熱脹冷縮和海水鹽度對凝固點的影響是其中的重要原因。21世紀教育網版權所有
物體熱脹冷縮受到阻礙時會產生巨大的作用力。巖石風化就是巖石冷熱變化時產生的巨大作用力，使堅硬的巖石分崩離析而造成的。如圖所示，用密封細管連接兩個容積相同的燒瓶，右邊燒瓶內裝滿水，左邊燒瓶內充滿空氣， 當裝置溫度升高時，氣體和液體都發生熱脹，水分子作用力變化明顯大于空氣分子間作用力變化，界面將向左移動。
3、同時考慮多個區域內的發熱功率和散熱功率，根據各單元區域內傳導的熱功率與溫差成正比，寫出散熱功率表達式，再根據各單元區域發熱功率和散熱功率的關系列出方程，然后綜合整理即可求解。正確分析各單元區域散熱功率與發熱功率的關系是解題的關鍵。
知識點1、比熱容
1、A、B兩物體質量相等，溫度均為10℃；甲、乙兩杯水質量相等，溫度均為50℃。現將A放入甲杯，B放入乙杯，熱平衡后甲杯水溫降低了4℃，乙杯水溫降低了8℃，不考慮熱量的損耗，則A、B兩物體的比熱容之比為（　　）21教育名師原創作品
A．1:2 B．3:5 C．4:9 D．2:3
知識點2、內能的利用、熱機
2、某汽車在平直路面上以75km/h的速度勻速行駛1h的過程中，消耗了5kg汽油，汽油燃燒釋放能量的40%隨廢氣通過熱電轉換裝置，如圖所示，汽油熱值近似取q=5×107J/kg，設汽油在氣缸內完全燃燒。【來源：21·世紀·教育·網】
(1)圖示時刻，四沖程汽油機處于____沖程；若該汽油機每分鐘完成7200個沖程，則它每秒鐘完成____個工作循環；
(2)若上述過程中汽油燃燒釋放能量的30%用來驅動汽車行駛，求汽車所受的阻力f；____
(3)研究表明新材料的出現可將熱電轉換裝置的效率大幅提高到15%，據此計算，上述過程中隨廢氣排放的能量通過轉換裝置后可獲得多少電能？____這些電能可供車內總功率為1000W的用電器持續工作多長時間？____
1、我國載人神舟飛船返回艙的表面有一層叫做“燒蝕層”的物質（如圖 所示），可以在返 回大氣層時保護返回艙不因高溫而燒毀。燒蝕層能起這種作用，除了它的隔熱性能外，還主 要由于（　　）
A．它能把熱輻射到宇宙空間
B．它的硬度大，飛行時不易損壞
C．它在汽化時能吸收大量的熱
D．它的表面非常光滑，能減少艙體與空氣的摩擦
2、如圖所示，是某同學用一次性紙杯自制的走馬燈模型，用支架支在白熾燈上，點亮白熾燈，紙杯就旋轉了起來。更換不同瓦數的白熾燈泡，以及利用透明塑料片卷成的不同長度的圓筒加在走馬燈上方，都可以觀察到紙杯的轉速發生了改變。同學們就此發表了四條意見：①因為空氣對流，紙杯發生了旋轉；②塑料圓筒長度越長，紙杯旋轉得越慢； ③白熾燈的瓦數越大，紙杯旋轉得越快； ④紙杯的轉動方向與杯底開口方向相反。其中與事實符合是（　　）
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④
3、如圖a所示是一個用不變形的硬紙片環（圖中灰色部分）和橡皮筋（圖中輪輻部分）制成的轉盤，橡皮筋一端與轉盤的中心軸相連且均繃緊。現將轉盤的中心軸水平放置在支架上，如圖b所示，使轉盤處于豎直平面內。
（1）通過怎樣的操作，可以判斷轉盤的重心恰好在中心軸上？
（2）將一個發光的白熾燈泡，靠近放在圖a中轉軸右側水平橡皮筋附近，你會看到什么現象？并簡述產生這一現象的原理。
4．對流層的大氣溫度常隨距地面的高度增加而　 　（海拔每升高1000m，氣溫變化6℃），但這種氣溫的梯度變化并非固定不變，有時可能出現反常現象，稱為逆溫。出現逆溫現象時，由于不能產生垂直對流，阻礙了空氣的垂直對流運動，妨礙了煙塵、污染物、水汽凝結物的擴散，近地面的污染物。“無路可走”，只好“原地不動”，越積越厚，煙塵遮天蔽日，使能見度變差，空氣污染勢必加重。圖甲表示近地面空氣若上升到3000m高度時，理論溫度為T，實際溫度為Ts。當Ts≥T時，則出現了逆溫現象。讀某城市春季氣溫日變化圖（圖乙），回答下列問題：
（1）若Ts穩定在﹣8℃，該城市氣溫至少要上升到　 　℃以上時，逆溫現象才會結束，這時的時間約為　 　時。
（2）一般逆溫結束后2h，近地面對流才能起到凈化空氣的作用。在圖乙所示的情況下，僅考慮空氣潔凈的因素，上午體育鍛煉的時間應選在　 　時以后。
5、體積相等的煤油和鋼塊，溫度從0℃同時升高到2℃時，煤油體積的增加量約為鋼塊體積增加量的30倍。因此，如果將一塊鋼制砝碼放在煤油中加熱時，鋼的熱膨脹與煤油的熱膨脹相比可以忽略不計。現將一只鋼制砝碼掛在精密測力計下，并將砝碼完全浸沒在煤油中加熱，裝煤油的容器是一只圓筒形玻璃容器，整個裝置放在精密電子秤上，如圖所示。不考慮加熱過程中煤油質量的變化。試簡要回答下列問題。
（1）隨著溫度的升高，測力計的指示數如何變化？為什么？
（2）隨著溫度的升高，容器底部上表面受到煤油的壓強如何變化？為什么？
（3）隨著溫度的升高，電子秤的指示數如何變化？為什么？
1．有五個完全相同的杯子，其中一個盛滿開水，其他杯中沒有水，僅利用杯子的吸熱作用，將開水的溫度降低，則下列方法中效果最好的是（　　）
A．將第一杯中的水，平均倒入其余四個杯子中
B．先將第一杯中的水整杯倒入第二個杯子中，等到杯子不再吸熱時，再倒入第三個杯子中，以此類推，最后倒入第五個杯子中
C．先平均倒入其中兩個杯子中，等到杯子不再吸熱，再平均倒入剩下的二個杯子中
D．無論怎樣，最終的結果都是相同的
2．將一杯熱水倒入盛有冷水的容器中，冷水的溫度升高了10℃，再向容器內倒入一杯相同質量和溫度的熱水，容器中的水溫又升高了6℃．如果繼續向容器中倒入一杯同樣的熱水，則容器中的水溫會升高（　　）
A．5℃ B．4℃ C．3℃ D．2℃
3．（2020秋 雨花區月考）A、B兩物體質量相等，溫度均為10℃；甲、乙兩杯水質量相等，溫度均為50℃。現將A放入甲杯，B放入乙杯，熱平衡后甲杯水溫降低了4℃，乙杯水溫降低了8℃，不考慮熱量的損耗，則A、B兩物體的比熱容之比為（　　）
A．4：9 B．3：5 C．2：3 D．1：2
4．許多小汽車后窗內壁都平行地裝有若干條金屬絲，金屬絲通電后可以（　　）
A．加熱取暖
B．不讓車后的行人看見車內乘客
C．防止后窗集灰
D．消除附在車窗內壁上的小水珠
5．如圖是一金屬管的橫截面，d1是內徑，d2是外徑。當對金屬管加熱時（　　）
A．d1變大，d2變大 B．d1變大，d2變小
C．d1變小，d2變大 D．d1不變，d2變大
6．如圖，在四川邛徠窯遺址中出土了一種唐朝“省油燈”。這種省油燈的燈盞是銅質的，在燈盞下增加了一層夾層，又叫夾層燈。夾層留一小孔，可以從小孔向夾層中加水。燈點燃后，熱會由燈盞通過　 　方式使油的內能增加，溫度升高，加快油的蒸發，增加耗油量。在夾層中加水，降低油溫，達到省油的目的。為了更省油，請對這種燈提出一個合理的改進意見：　 　。2-1-c-n-j-y
7．（2020 市南區校級自主招生）如圖所示，某同學做了一個氣體膨脹的小實驗，他將瓶蓋的平滑頂部沾水，翻轉后放在可口可樂瓶的瓶口。雙手搓熱，輕輕地將可樂瓶握實，幾秒鐘后，將會看到瓶蓋在瓶口一直跳動。請你根據所學的物理知識，回答下列問題：
（1）瓶蓋沾水和不沾水兩種情況，　 　（選填“沾水”或“不沾水”）情況演示效果更好；
（2）分別在夏天和冬天做這個實驗，在　 　（選填“夏天”或“冬天”）效果會更好；
（3）分別用小瓶（750毫升）和大瓶（2000毫升）做此實驗，選　 　（選填“小瓶”或“大瓶”）實驗效果更好。
8．（2020 市南區校級自主招生）為解決發動機的過熱問題，除通過空氣自然散熱之外，還采用水冷卻技術，其原理是將冷水注入與發動機接觸的水冷管冷水吸熱升溫后被排出，使機器工作溫度保持穩定。為達到上述要求，還需確定出水冷管和發動機的接觸面積與發動機的總散熱面積的比值K。已知某發動機的K＝60%，發動機與空氣接觸部分能帶走總熱量的10%，余下熱量全部由水冷管帶走。發動機輸入功率為P、效率為η，正常工作的環境室溫為t，每秒從水冷管入口處通入體積為V、溫度為t的冷水。（已知水的比熱容為c，密度為ρ）求：
（1）該發動機每秒通過空氣自然散發的熱量；
（2）水冷管中的水每秒從發動機吸收的熱量；
（3）水冷管出口處的水溫。
9．（2020 鼓樓區校級自主招生）有一很大平整的冰塊，（冰是0℃）在上面挖一個容積為V＝1000cm3的洞，在上面蓋一個不導熱的蓋子，蓋子上鉆一個小孔，從小孔里灌100℃的熱水，問至少灌多少千克的熱水不會有水溢出？（水的密度為1.0×103千克/立方米，冰0.9×103kg/m3）（水比熱容4.2×103J/（kg ℃）），冰Q＝3.3×105J/kg，即1000冰融化成水需要的熱量是3.3×105J/kg）。21*cnjy*com
10．水在熱電廠的鍋爐中變為水蒸氣，通過渦輪機帶動發電機發電，用過的水蒸氣在液化器中凝結成水，再到鍋爐，循環使用。液化器中的冷卻水則流到冷卻塔中降溫，如圖，求：
（1）夏天，來自冷卻塔的水溫為16℃，而回到冷卻塔的水溫為30℃．若冷卻塔和液化器間水的流量為15m3/s，試求這個系統通過冷卻塔散熱的功率。2·1·c·n·j·y
（2）如果發電機的發電功率為5.6×105kW，發電機把機械能轉化為電能的效率為80%，不計水蒸氣通過渦輪機過程中由于熱傳遞造成的能量損失及渦輪機的摩擦，試求水蒸氣的能量轉化為電能的效率。21*cnjy*com
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物理部分--------比熱容、內能
1、比熱容
①定義：單位質量的某種物質溫度升高（或降低）1℃時吸收（或放出）的熱量。
比熱容用符號c表示，它的單位是焦每千克攝氏度，符號是J/(kg·℃)
②比熱容是表示物體吸熱或放熱能力的物理量。
③ 物理意義：水的比熱容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，物理意義為：1kg的水溫度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的熱量為4.2×103J。
④比熱容是物質的一種特性，比熱容的大小與物體的種類、狀態有關，與質量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關。
⑤比較比熱容的方法：
①質量相同，升高溫度相同，比較吸收熱量多少（加熱時間）：吸收熱量多，比熱容大。
②質量相同，吸收熱量（加熱時間）相同，比較升高溫度：溫度升高慢，比熱容大。
熱量的計算
①溫度升高時用：Q吸＝cm（t－t0）， t ——末溫——攝氏度（℃）；t0——初溫——攝氏度（℃）21教育網
②溫度降低時用：Q放＝cm（t0－t）， t ——末溫——攝氏度（℃）；t0——初溫——攝氏度（℃）21*cnjy*com
③只給出溫度變化量時用：Q＝cm△t
由公式Q＝cm△t可知：物體吸收或放出熱量的多少是由物體的比熱容、質量和溫度變化量這三個因素決定的。21*cnjy*com
2、內能的利用、熱機
內能的利用
內能的利用方式：①利用內能來加熱：實質是熱傳遞。②利用內能來做功：實質是內能轉化為機械能。
熱機
定義：熱機是利用內能來做功，把內能轉化為機械能的機器。
熱機的種類：蒸汽機、內燃機（汽油機和柴油機）、汽輪機、噴氣發動機等
內燃機：
內燃機活塞在汽缸內往復運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。
四沖程內燃機包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。
在單缸四沖程內燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環，在這四個沖程中只有做功沖程是燃氣對活塞做功，而其它三個沖程（吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程）是依靠飛輪的慣性來完成的。
內燃機每個工作循環曲軸轉2周，活塞上下往復2次，做功1次。
壓縮沖程將機械能轉化為內能。
做功沖程是由內能轉化為機械能。
①汽油機工作過程：
另注意事項：
1、在熱傳遞過程中，一個物體放出熱量，同時另一個物體吸收熱量,兩個物體不可混淆。例如冰箱，制冷劑汽化時從冷凍室中吸收熱量，冷凍室放出熱量，熱量從冷凍室傳到制冷劑。
和其他物態變化過程一樣，物態變化過程中吸收或 放出熱量只是“能量轉化與守恒定律”的一種表現。固態變為液態或氣態、液體變為氣態，物體的內能增大，需要從外界補充能量，反之，需要向外轉移能量。【來源：21cnj*y.co*m】
空調制冷、空氣熱源型熱泵熱水器的原理和電冰箱的原理基本相同，差異只是它們把吸熱和放熱設置在兩個不同的地方，空調制冷時是在室外放熱，在室內吸熱；空氣熱源型熱泵熱水器在要加熱水的地方放熱給水，在室外從空氣中吸熱(名稱因此而來)。
2、熱脹冷縮或者反常膨脹現象在自然界中普遍存在。傳統的溫度計幾乎都是利用物質熱脹 冷縮的性質來工作的；北方冬季河面冰層下水溫的特殊分布對魚類的保護，水的反常膨脹是重要因素；地殼下軟流層的對流是引起海陸變遷和火山、地震的主要原因，而造成巖漿對流的原因仍是熱脹冷縮；在北緯60°以南的大洋面上，幾乎難以見到就地生成的海冰，海水熱脹冷縮和海水鹽度對凝固點的影響是其中的重要原因。
物體熱脹冷縮受到阻礙時會產生巨大的作用力。巖石風化就是巖石冷熱變化時產生的巨大作用力，使堅硬的巖石分崩離析而造成的。如圖所示，用密封細管連接兩個容積相同的燒瓶，右邊燒瓶內裝滿水，左邊燒瓶內充滿空氣， 當裝置溫度升高時，氣體和液體都發生熱脹，水分子作用力變化明顯大于空氣分子間作用力變化，界面將向左移動。
3、同時考慮多個區域內的發熱功率和散熱功率，根據各單元區域內傳導的熱功率與溫差成正比，寫出散熱功率表達式，再根據各單元區域發熱功率和散熱功率的關系列出方程，然后綜合整理即可求解。正確分析各單元區域散熱功率與發熱功率的關系是解題的關鍵。
知識點1、比熱容
1、A、B兩物體質量相等，溫度均為10℃；甲、乙兩杯水質量相等，溫度均為50℃。現將A放入甲杯，B放入乙杯，熱平衡后甲杯水溫降低了4℃，乙杯水溫降低了8℃，不考慮熱量的損耗，則A、B兩物體的比熱容之比為（　　）【來源：21·世紀·教育·網】
A．1:2 B．3:5 C．4:9 D．2:3
【答案】C
【詳解】物體A放入甲杯水后，它們的共同溫度為50℃ 4℃=46℃
水放出的熱量
A吸收的熱量
根據熱平衡方程可知，
代入相關數據得：
物體B放入乙杯水后，它們的共同溫度為50℃ 8℃=42℃
水放出的熱量
B吸收的熱量
根據熱平衡方程可知
代入相關數據得
A、B兩物體質量相等，即mA=mB，則有
故選C。
知識點2、內能的利用、熱機
2、某汽車在平直路面上以75km/h的速度勻速行駛1h的過程中，消耗了5kg汽油，汽油燃燒釋放能量的40%隨廢氣通過熱電轉換裝置，如圖所示，汽油熱值近似取q=5×107J/kg，設汽油在氣缸內完全燃燒。
(1)圖示時刻，四沖程汽油機處于____沖程；若該汽油機每分鐘完成7200個沖程，則它每秒鐘完成____個工作循環；
(2)若上述過程中汽油燃燒釋放能量的30%用來驅動汽車行駛，求汽車所受的阻力f；____
(3)研究表明新材料的出現可將熱電轉換裝置的效率大幅提高到15%，據此計算，上述過程中隨廢氣排放的能量通過轉換裝置后可獲得多少電能？____這些電能可供車內總功率為1000W的用電器持續工作多長時間？____21世紀教育網版權所有
【答案】壓縮 30 1000N 1.5×107J 1.5×104s
【詳解】
(1)[1]由圖可知，進氣門和排氣門都是關閉的，活塞上行，可以判斷是壓縮沖程；
[2]該汽油機每分鐘完成7200個沖程，故每秒完成120個沖程，熱機完成一個工作循環，要經過4個沖程，燃氣對外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉動2周，若該汽油機每秒完成120個沖程，則每秒它對外做功30次，完成30個工作循環，飛輪轉動60周；
(2)[3]汽油完全燃燒釋放的熱量：，
根據可得有用功：，
由可得，汽車在平直路面上以75km/h的速度勻速行駛1h的過程中，通過的路程：
，
由可得，汽車勻速直線行駛，則汽車所受的阻力：；
(3)[4]汽油燃燒釋放能量的40%為：，
轉換的電能：；
[5]由可得，這些電能可供車內總功率為1000W的用電器持續工作的時間：
。
1、我國載人神舟飛船返回艙的表面有一層叫做“燒蝕層”的物質（如圖 所示），可以在返 回大氣層時保護返回艙不因高溫而燒毀。燒蝕層能起這種作用，除了它的隔熱性能外，還主 要由于（　　）21·cn·jy·com
A．它能把熱輻射到宇宙空間
B．它的硬度大，飛行時不易損壞
C．它在汽化時能吸收大量的熱
D．它的表面非常光滑，能減少艙體與空氣的摩擦
【解答】解：“燒蝕層“的物質在遇到高溫時會發生熔化和汽化現象，在熔化和汽化時能吸收大量的熱，故可以保證飛船溫度不至于太高；
故選：C。
2、如圖所示，是某同學用一次性紙杯自制的走馬燈模型，用支架支在白熾燈上，點亮白熾燈，紙杯就旋轉了起來。更換不同瓦數的白熾燈泡，以及利用透明塑料片卷成的不同長度的圓筒加在走馬燈上方，都可以觀察到紙杯的轉速發生了改變。同學們就此發表了四條意見：①因為空氣對流，紙杯發生了旋轉；②塑料圓筒長度越長，紙杯旋轉得越慢； ③白熾燈的瓦數越大，紙杯旋轉得越快； ④紙杯的轉動方向與杯底開口方向相反。其中與事實符合是（　　）【出處：21教育名師】
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④
【解答】解：當走馬燈放在白熾燈泡上面時，扇葉由于空氣被白熾燈加熱而形成對流，會推動走馬燈轉動；故①正確。
如風車圖，走馬燈上端扇葉受到的空氣推力，所以紙杯的轉動方向與杯底開口方向相反；故④正確。
當白熾燈泡的功率越大時，空氣受熱膨脹的越大，上升速度越快，紙杯轉動越快；當紙杯越大，受得到熱氣流的推力越大，紙杯轉動越快。故③正確；
雖塑料圓筒長度不同，空氣上下對流效果明顯，塑料圓筒長度越長，走馬燈轉速越快。故②不正確。
故選：D。
3、如圖a所示是一個用不變形的硬紙片環（圖中灰色部分）和橡皮筋（圖中輪輻部分）制成的轉盤，橡皮筋一端與轉盤的中心軸相連且均繃緊。現將轉盤的中心軸水平放置在支架上，如圖b所示，使轉盤處于豎直平面內。
（1）通過怎樣的操作，可以判斷轉盤的重心恰好在中心軸上？
（2）將一個發光的白熾燈泡，靠近放在圖a中轉軸右側水平橡皮筋附近，你會看到什么現象？并簡述產生這一現象的原理。
【解答】解：（1）用力使轉盤轉動，如果轉盤可以繞水平中心軸自由轉動，且將轉盤轉至任意位置，盤均可保持平衡，
則轉盤的重心恰好在中心軸上。
（2）將一個發光的白熾燈泡，靠近放在圖a中轉軸右側水平橡皮筋附近，會看到轉盤會沿逆時針轉動；
這是因為：用發光的白熾燈在轉盤右側照射時，橡皮筋受熱發生膨脹，轉盤的重心左移，轉盤在重力作用下會逆時針轉動。2·1·c·n·j·y
4．對流層的大氣溫度常隨距地面的高度增加而　 　（海拔每升高1000m，氣溫變化6℃），但這種氣溫的梯度變化并非固定不變，有時可能出現反常現象，稱為逆溫。出現逆溫現象時，由于不能產生垂直對流，阻礙了空氣的垂直對流運動，妨礙了煙塵、污染物、水汽凝結物的擴散，近地面的污染物。“無路可走”，只好“原地不動”，越積越厚，煙塵遮天蔽日，使能見度變差，空氣污染勢必加重。圖甲表示近地面空氣若上升到3000m高度時，理論溫度為T，實際溫度為Ts。當Ts≥T時，則出現了逆溫現象。讀某城市春季氣溫日變化圖（圖乙），回答下列問題：
（1）若Ts穩定在﹣8℃，該城市氣溫至少要上升到　 　℃以上時，逆溫現象才會結束，這時的時間約為　 　時。
（2）一般逆溫結束后2h，近地面對流才能起到凈化空氣的作用。在圖乙所示的情況下，僅考慮空氣潔凈的因素，上午體育鍛煉的時間應選在　 　時以后。
【解答】解：因為對流層的直接熱源主要來自地面，而不是來自太陽輻射，對流層氣溫隨高度增加而降低。
（1）該城市氣溫要上升到10℃以上時，地面空氣才能夠膨脹上升，逆溫現象才會結束；對照圖示中的右圖知該城市氣溫大于10℃的時間是一天中的8點到次日2點，（夜間）2點以后地面氣溫低于10℃，開始出現逆溫現象，一直延續到早晨8點，逆溫現象結束．
（2）如果逆溫結束2小時后，近地面對流才能起到“凈化空氣”的作用，依據題意，上午體育鍛煉的時間應選在早晨8點逆溫結束的2小時后，即10時。
故答案為：降低；（1）10；8；（2）10。
5、體積相等的煤油和鋼塊，溫度從0℃同時升高到2℃時，煤油體積的增加量約為鋼塊體積增加量的30倍。因此，如果將一塊鋼制砝碼放在煤油中加熱時，鋼的熱膨脹與煤油的熱膨脹相比可以忽略不計。現將一只鋼制砝碼掛在精密測力計下，并將砝碼完全浸沒在煤油中加熱，裝煤油的容器是一只圓筒形玻璃容器，整個裝置放在精密電子秤上，如圖所示。不考慮加熱過程中煤油質量的變化。試簡要回答下列問題。
（1）隨著溫度的升高，測力計的指示數如何變化？為什么？
（2）隨著溫度的升高，容器底部上表面受到煤油的壓強如何變化？為什么？
（3）隨著溫度的升高，電子秤的指示數如何變化？為什么？
【解答】解：（1）隨著溫度的升高，測力計的指示數將會變大。因為隨著溫度的升高，煤油的體積膨脹，密度變小，而由題意可知砝碼排開煤油的體積不會變化，由ρ＝，排開煤油的質量就會變小，由G＝mg，排開煤油的重力會變小，由F浮＝G排，砝碼受的浮力變小，當砝碼靜止不動時，測力計對砝碼的拉力T與砝碼所受浮力F浮之和等于砝碼所受的重力G，所以當砝碼受的重力不變，受的浮力變小時，測力計對砝碼的拉力T就變大，所以測力計的指示數會變大。
（2）隨著溫度的升高，容器底部上表面受到煤油的壓強變小。容器底部上表面受到煤油的壓力等于煤油受的重力加鋼塊對煤油的壓力，浮力減小，所以壓力也減小，煤油的重力是不變的，煤油對容器底部上表面的總壓力減小，容器底部上表面的面積不變，所以受到的壓強變小。
（3）隨著溫度的升高，電子秤的指示數會變小。砝碼對煤油的作用力F浮′與砝碼受到的浮力F浮是相互作用力，大小相等。電子秤對容器的支持力N等于砝碼對煤油的作用力F浮′與容器和煤油的總重G筒油之和，當砝碼受到的浮力F浮變小時，砝碼對煤油的作用力F浮′也變小，容器和煤油的總重G筒油之和不變，電子秤對容器的支持力N就會變小，盛煤油的容器對電子秤的壓力會變小，所以電子秤的指示數會變小。
1．有五個完全相同的杯子，其中一個盛滿開水，其他杯中沒有水，僅利用杯子的吸熱作用，將開水的溫度降低，則下列方法中效果最好的是（　　）
A．將第一杯中的水，平均倒入其余四個杯子中
B．先將第一杯中的水整杯倒入第二個杯子中，等到杯子不再吸熱時，再倒入第三個杯子中，以此類推，最后倒入第五個杯子中
C．先平均倒入其中兩個杯子中，等到杯子不再吸熱，再平均倒入剩下的二個杯子中
D．無論怎樣，最終的結果都是相同的
【解答】解：無論采用哪種方法，當杯子注入開水后，杯子本身的溫度升高，杯內開水的溫度降低。直到杯子的溫度和杯內水的溫度相等為止，這時杯子不再吸熱。
∵杯子升高的溫度△t杯＝，
∴當采用B方法時，整杯開水注入第二個杯中，杯子所升高的溫度一定比A、C方法高。而杯子升高的溫度較高，就表示杯子吸收開水的熱量較多。
　　同理，把開水（現在變為暖水）從第二個杯子再注入第三個杯子中，則第三個杯子所升高的溫度，一定比A、C方法的第三個杯子所升高的溫度高，如此類推。
　　可知采用B方法，可以使開水失去較多的熱量，也就是降低較大的溫度。
故選：B。
2．將一杯熱水倒入盛有冷水的容器中，冷水的溫度升高了10℃，再向容器內倒入一杯相同質量和溫度的熱水，容器中的水溫又升高了6℃．如果繼續向容器中倒入一杯同樣的熱水，則容器中的水溫會升高（　　）
A．5℃ B．4℃ C．3℃ D．2℃
【解答】解：設熱水和冷水的溫度差為t，
∵質量為m0的一小杯熱水倒入盛有質量為m的冷水的保溫容器中，使得冷水溫度升高了10℃，
∴Q吸＝Q放，
從而可知，cm0（t﹣10℃）＝cm×10℃，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
又向保溫容器中倒入一小杯同質量為m0同溫度的熱水，水溫又上升了6℃，
Q吸＝Q放，
從而可知，cm0（t﹣10℃﹣6℃）＝c（m+m0）×6℃，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
則①﹣②得：
6℃×cm0＝10℃×cm﹣6℃×cm﹣6℃×cm0，
整理得：12℃×cm0＝4℃×cm，
解得：m＝3m0；
代入①式可得，t＝40℃；
假設我們將全部熱水一次性注入，則由熱平衡方程可知：
3m0c（40℃﹣△t）＝mc△t，m＝3m0；
聯立兩式解得：△t＝20℃；
40℃﹣20℃＝20℃
則注入3杯水后，水溫還會上升：20℃﹣10℃﹣6℃＝4℃。
故選：B。
3．（2020秋 雨花區月考）A、B兩物體質量相等，溫度均為10℃；甲、乙兩杯水質量相等，溫度均為50℃。現將A放入甲杯，B放入乙杯，熱平衡后甲杯水溫降低了4℃，乙杯水溫降低了8℃，不考慮熱量的損耗，則A、B兩物體的比熱容之比為（　　）
A．4：9 B．3：5 C．2：3 D．1：2
【解答】解：（1）物體A放入甲杯水后，它們的共同溫度為50℃﹣4℃＝46℃，
水放出的熱量Q放＝c水m水Δt水
A吸收的熱量Q吸＝cAmAΔtA，
根據熱平衡方程：Q放＝Q吸，
即c水m水Δt水＝cAmAΔtA，即c水m水×4℃＝cAmA×（46℃﹣10℃）
所以A的比熱容為：
cA＝×＝×，
（2）物體B放入乙杯水后，它們的共同溫度為50℃﹣8℃＝42℃，
水放出的熱量Q放＝c水m水Δt水′，
B吸收的熱量Q吸＝cBmBΔtB′，
根據熱平衡方程：Q放＝Q吸，
即c水m水Δt水′＝cBmBΔtB，即c水m水×8℃＝cBmB×（42℃﹣10℃）
所以B的比熱容為：
cB＝×＝×，
因為A、B兩物體質量相等，即mA＝mB，
所以A、B的比熱容之比為：＝＝4：9。
故選：A。
4．許多小汽車后窗內壁都平行地裝有若干條金屬絲，金屬絲通電后可以（　　）
A．加熱取暖
B．不讓車后的行人看見車內乘客
C．防止后窗集灰
D．消除附在車窗內壁上的小水珠
【解答】解：金屬絲通電后可以產生熱量，使車內的溫度升高，車窗內壁上的小水珠就會汽化為水蒸氣。
故選：D。
5．如圖是一金屬管的橫截面，d1是內徑，d2是外徑。當對金屬管加熱時（　　）
A．d1變大，d2變大 B．d1變大，d2變小
C．d1變小，d2變大 D．d1不變，d2變大
【解答】解：當對金屬管進行加熱時，金屬管的金屬部分受熱向外膨脹，所以金屬管的外徑部分向外膨脹，金屬管的外徑增大，同時金屬管的內徑部分也向內膨脹，內徑比原來要大，所以d1變大，d2變大。www.21-cn-jy.com
故選：A。
6．如圖，在四川邛徠窯遺址中出土了一種唐朝“省油燈”。這種省油燈的燈盞是銅質的，在燈盞下增加了一層夾層，又叫夾層燈。夾層留一小孔，可以從小孔向夾層中加水。燈點燃后，熱會由燈盞通過　 　方式使油的內能增加，溫度升高，加快油的蒸發，增加耗油量。在夾層中加水，降低油溫，達到省油的目的。為了更省油，請對這種燈提出一個合理的改進意見：　 　。www-2-1-cnjy-com
【解答】解：
（1）燈點燃后會加熱燈盞，燈盞的熱量會通過熱傳遞的方式轉移給油，使油的內能增大，溫度升高，加快油的蒸發，容易耗油；【版權所有：21教育】
（2）為了省油，也可以給燈盞加蓋，可以減少表面的空氣流速，這樣會降低油耗。
也可以用瓷質燈盞代替銅質燈盞，這樣可以降低油的溫度，減小蒸發速度，降低油耗；（能減小油蒸發的意見均可）
故答案為：熱傳遞；在燈盞上加蓋。
7．（2020 市南區校級自主招生）如圖所示，某同學做了一個氣體膨脹的小實驗，他將瓶蓋的平滑頂部沾水，翻轉后放在可口可樂瓶的瓶口。雙手搓熱，輕輕地將可樂瓶握實，幾秒鐘后，將會看到瓶蓋在瓶口一直跳動。請你根據所學的物理知識，回答下列問題：
（1）瓶蓋沾水和不沾水兩種情況，　 　（選填“沾水”或“不沾水”）情況演示效果更好；
（2）分別在夏天和冬天做這個實驗，在　 　（選填“夏天”或“冬天”）效果會更好；
（3）分別用小瓶（750毫升）和大瓶（2000毫升）做此實驗，選　 　（選填“小瓶”或“大瓶”）實驗效果更好。
【解答】解：（1）瓶蓋有沾水的目的是為了讓瓶蓋與瓶口更加密合，如果沒有沾水，偏高與瓶口的密閉性差，將無法看到瓶蓋在瓶一直跳動，故選“沾水”情況演示效果更好；
（2）該實驗是利用手的熱量來加熱瓶中空氣的，手與瓶中空氣的溫差越大，瓶中空氣溫度變化越明顯，實驗越容易成功，冬天手與瓶中空氣溫差大，所以冬天實驗效果好；
（3）瓶子越小，瓶中空氣越少，在吸收熱量相同的情況下，溫度上升越多，瓶內氣體的壓強越大，越容易推動瓶塞跳動。2-1-c-n-j-y
故答案為：（1）沾水；（2）冬天；（3）小瓶。
8．（2020 市南區校級自主招生）為解決發動機的過熱問題，除通過空氣自然散熱之外，還采用水冷卻技術，其原理是將冷水注入與發動機接觸的水冷管冷水吸熱升溫后被排出，使機器工作溫度保持穩定。為達到上述要求，還需確定出水冷管和發動機的接觸面積與發動機的總散熱面積的比值K。已知某發動機的K＝60%，發動機與空氣接觸部分能帶走總熱量的10%，余下熱量全部由水冷管帶走。發動機輸入功率為P、效率為η，正常工作的環境室溫為t，每秒從水冷管入口處通入體積為V、溫度為t的冷水。（已知水的比熱容為c，密度為ρ）求：21教育名師原創作品
（1）該發動機每秒通過空氣自然散發的熱量；
（2）水冷管中的水每秒從發動機吸收的熱量；
（3）水冷管出口處的水溫。
【解答】解：（1）由題知，發動機散熱通過空氣自然散熱和冷水吸熱后排出實現，
發動機輸入功率為P、效率為η，設每秒散熱為Q，E為輸入能量，
輸入能量E＝Pt，
發動機輸入能量一部分轉化為有用能量，一部分通過散熱向外排出，即：E＝W+Q，
由η＝知，1﹣η＝＝，
發動機每秒產生熱量：Q＝（1﹣η）P×1s＝（1﹣η）P，
因為發動機與空氣接觸部分能帶走總熱量的10%，所以發動機每秒通過空氣自然散發的熱量：
Q空氣＝10%Q＝10%×（1﹣η）P＝0.1（1﹣η）P；
（2）散熱時：Q水冷+Q空氣＝Q，
所以水冷管中的水每秒從發動機吸收的熱量：
Q水冷＝Q﹣Q空氣＝（1﹣η）P﹣0.1（1﹣η）P＝0.9（1﹣η）P；
（3）設水冷管出口處水溫為T，由Q吸＝cm（t﹣t0）和ρ＝可得，冷水每秒從發動機吸收熱量：
Q水冷＝cm（T﹣t）＝cρV（T﹣t），
所以：cρV（T﹣t）＝0.9（1﹣η）P，
解得：T＝+t。
答：（1）該發動機每秒通過空氣自然散發的熱量為0.1（1﹣η）P；
（2）水冷管中的水每秒從發動機吸收的熱量為0.9（1﹣η）P；
（3）水冷管出口處的水溫為+t。
9．（2020 鼓樓區校級自主招生）有一很大平整的冰塊，（冰是0℃）在上面挖一個容積為V＝1000cm3的洞，在上面蓋一個不導熱的蓋子，蓋子上鉆一個小孔，從小孔里灌100℃的熱水，問至少灌多少千克的熱水不會有水溢出？（水的密度為1.0×103千克/立方米，冰0.9×103kg/m3）（水比熱容4.2×103J/（kg ℃）），冰Q＝3.3×105J/kg，即1000冰融化成水需要的熱量是3.3×105J/kg）。21·世紀*教育網
【解答】解：冰吸收熱量后會熔化，設熔化的冰的體積為V1，Q＝3.3×105J/kg；
則冰熔化吸收的熱量為：Q吸＝m冰Q＝ρ冰V1Q；
冰熔化成水后，質量不變，根據ρ＝可知，冰熔化成水的體積為：V水＝＝＝＝0.9V1；
冰熔化成水后縮小的體積為：V'＝V1﹣V水＝V1﹣0.9V1＝0.1V1；
V＝1000cm3＝0.001m3，則需要添加的水的體積為：V水總＝V+V'＝0.001m3+0.1V1；
所加水的質量為：m水＝ρ水V水總＝ρ水（0.001m3+0.1V1）；
水放出的熱量為：Q放＝c水m水△t；
水放出的熱量與冰吸收的熱量是相同的，即Q吸＝Q放，ρ冰V1Q＝c水m水△t；
代入數據得：
0.9×103kg/m3×V1×3.3×105J/kg＝4.2×103J/（kg ℃）×1×103kg/m3×（0.001m3+0.1V1）×（100℃﹣0℃）；
解得：V1≈1.65×10﹣3m3；
則添加的水的體積為：
V水總＝V+V'＝0.001m3+0.1×1.65×10﹣3m3＝1.165×10﹣3m3；
所加水的質量為：m水＝ρ水V水總＝1×103kg/m3×1.165×10﹣3m3＝1.165kg。
答：至少灌1.165千克的熱水不會有水溢出。
10．水在熱電廠的鍋爐中變為水蒸氣，通過渦輪機帶動發電機發電，用過的水蒸氣在液化器中凝結成水，再到鍋爐，循環使用。液化器中的冷卻水則流到冷卻塔中降溫，如圖，求：
（1）夏天，來自冷卻塔的水溫為16℃，而回到冷卻塔的水溫為30℃．若冷卻塔和液化器間水的流量為15m3/s，試求這個系統通過冷卻塔散熱的功率。
（2）如果發電機的發電功率為5.6×105kW，發電機把機械能轉化為電能的效率為80%，不計水蒸氣通過渦輪機過程中由于熱傳遞造成的能量損失及渦輪機的摩擦，試求水蒸氣的能量轉化為電能的效率。
【解答】解：（1）∵冷卻塔和液化器間水的流量為15m3/s，
∴冷卻塔和液化器間水的流量為15m3/s×1×103kg/m3＝15×103kg/s，
所以單位時間內，內能變化為：Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×15×103kg×（30℃﹣16℃）＝8.82×108J；21cnjy.com
散熱的功率：P內＝＝＝8.82×108W。
（2）發電機消耗的機械功率：P機＝5.6×108W÷80%＝7×108W；
由（1）知，單位時間內消耗的內能是：P內＝8.82×108W。
所以水蒸氣的能量轉化為電能的效率為：η＝×100%＝×100%≈35.4%；
答：（1）這個系統通過冷卻塔散熱的功率為8.82×108W；（2）水蒸氣的能量轉化為電能的效率為35.4%。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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