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物理竞赛热学部分习题


能力训练
A组 1、夏天,在密闭的绝热的房间里,一直打开冰箱门让冰箱运转起来,房间内的温度将 _______(填“升高”或“降低”或“不变”)。 2、最近我国一些城市出现了环保汽车,该车型采用“清洁燃料”加“汽油”双燃料系统, 使尾气中有害气体的成份降低了 80%。 这种燃料是气态碳氢化合物, 在微微加压的情况下 即变为液体而储存于钢瓶中,加装到汽车供油系统。当向发动机

供“油”时,该燃料在钢 瓶中逐渐汽化,然后进入气缸被点燃,从而产生动力。 根据下表可知,最适合作为清洁燃料的物质是_____________。 (填化学式) 化学式 沸点(℃) CH4 -164 C2H6 -89 ( C4H10 -0.5 ) C6H14 69

3、在气温是 20℃的房间里,用水银温度计测沸水的温度,当水银面经过“20”到“100” 之间的某一刻度时,温度计的示数表示 A、房间里空气的温度 C、温度计中水银的温度 A、水在一般情况下比土壤温度高 C、水比土壤更缓慢地变暖或变冷 B、沸水的温度 D、什么也不表示 ) B、在一般情况下水比土壤温度低 D、水比土壤更迅速地变暖或变冷 )

4、在沿海或大湖附近的气温变化比远离水域的地区缓慢。这主要是因为(

5、两个相同的容器,内盛放相同体积、相同温度的热水,一个容器的表面是白色的,另一 个表面是黑色的,把它们放在同一个房间内,让它们自然冷却,则( A、白色容器里的水冷却得快 C、两个容器里的水冷却得一样快 B、黑色容器里的水冷却得快 D、以上情况都有可能

6、我国发射的神州四号飞船返回舱的表面有一层叫做“烧蚀层”的物质,它可以在返回大 气层时保护返回舱不因高温而烧毁。烧蚀层能起这种作用,除了它的隔热性能外,还由于 ( ) B、它的表面非常光滑,能减少舱体与空气的摩擦 D、它能把热辐射到宇宙空间 ) A、它的硬度大,高温下不会损坏 C、它在汽化时能吸收大量的热 7、下列说法正确的是(

A、质量相同的两种物质吸收热量时,比热大的温度变化一定小 B、1 焦耳的热量可以使 1 克水温度升高 4.2℃ C、物体的机械能增加时,热能也会增加 D、一根锯条的温度升高,热能增加时,我们无法判断其增加热能的方法 8、家中烧水的水壶,壶盖上常有一个小孔。如果没有这个小孔,而壶盖又盖得很紧,当水 沸腾时会有什弊病?为什么? 9、 为了测量某种液体的比热容, 把质量为 100g 的铜块从沸腾的水中取出 (标准大气压下) , 迅速投入质量为 100g,温度为 10℃的待测液体中,混合后的共同温度是 25℃。若不计热 量损失,求这种液体的比热容为多少?[铜的比热容 c 铜 = 0.4×103 J/ (kg·℃)] 10、有一种太阳能热水器,它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为 1.25m2,能将接 收的太阳能的 50%转化为水的内能。每年 6 月份,向着阳光的地方平均每 1m2 的面积在 1 小时内得到的太阳辐射能为 3.2×106 J。如果每天接收太阳能的时间以 8 小时计算,可以

将 80kg、初温为 20℃的水加热到多少摄氏度? B组 11、如右图所示,容器底部放水,水上面浮有一层沸点比水高的油, 如果对容器底部加热,则下列说法正确的是( A、水先沸腾,油后沸腾,但水和油同时蒸发 B、开始油蒸发,水不蒸发,然后同时沸腾 C、油蒸发,水不蒸发,然后水先沸腾,最后同时沸腾 D、油蒸发,水不蒸发,直到水全部汽化后,油才沸腾 12、盛夏季节,在烈日炎炎下,人们闷热难耐。此时若来到浓荫蔽日的树下,会顿觉凉爽。 下列事实中,可用于解释凉爽感觉的有( ①光是直线传播的 A、①③④⑥ A、O2 不够 C、宇宙飞船上温度低 种厚重的体毛能防御严寒的原因是( A、能防止热的传导和辐射 C、能防止热的对流和辐射 14:00 ,这主要是因为( A、城市行道树遮荫 C、城市中人口众多 ) B、城市中风速较大 D、城市建筑材料的比热较大 ②植物能进行蒸腾作用 B、①②⑤⑥ ④水在汽化时吸收热量 ⑤人靠出汗来调节体温 ) ③植物进行光合作用时吸收太阳光能 ⑥物体在光直射时,吸收的热量多 D、②③④⑤⑥ ) )

C、①②③④⑥

13、如果在宇宙飞船上划燃火柴,火焰会立即熄灭,这是由于( D、达不到着火点 ) B、能防止体内水份的散失 D、能防止热的对流和传导

B、在失重情况下,空气不对流

14、在初冬季节,寒带的哺乳动物,都会换上一身厚重的冬装,以抵御冬季的严寒。动物这

15、夏日,我省城市中最高气温不是在太阳辐射最强的正午 12:00,而是在午后的 13:00~

16 、三个试管中分别装甲、乙、丙固体,在相同的加 热条件 下,甲、乙、丙的温度随时间的变化如图所示。关于甲、乙、 丙之间的质量关系,下列推测正确的是( A、甲的质量大于乙 C、乙的质量大于丙 ) B、甲的质量小于乙 D、乙的质量小于丙

17、烧瓶中装有适量水,用瓶塞塞紧,从瓶塞中插入一个装水 的试管,用酒精灯给烧瓶加热使水沸腾,如图所示,外界为 一个标准大气压,试管中的水( A、温度等于 100℃,不会沸腾 C、温度等于 100℃,会沸腾 ) B、温度高于 100℃,会沸腾 D、温度高于 100℃,不会沸腾

18、气象站测量气温用的温度计装在百叶箱中。百叶箱是什么颜色的? 为什么?如果装在封闭的箱子中有什么弊病?为什么?如果露天放置有什么弊病?为什 么? 19、小红在两个同样的烧瓶中灌满水,加热到相同的温度后分别用厚度相同的 1、2 两种保 温材料包好,定时测量烧瓶中水的温度。实验过程中室温保持不变。他想用这种方法比较 两种材料的保温性能。表中给出了在时刻 t(单位是分)测得的两个烧瓶中的水温 T1、T2 的几组数据。根据这些数据回答以下问题:

(1)哪种材料的保温性能较好?(2)当时的室温大约是多少? (3)在这些水温数据中,哪一个最可能是由于测量或记录的疏忽而产生的错误? t/分 T1/℃ 0 80 5 72 10 64 15 59 20 55 25 51 35 50 45 41 55 37 65 34 80 30 95 26 110 24 125 22 140 21 155 20

T2/℃ 80 65 56 48 43 38 32 28 26 24 22 22 21 21 20 20 20、高压锅是家庭厨房中常用的炊具,利用它可以将食物加热到 100℃以上。它省时高效, 深受消费者欢迎。 (1)请问高压锅的设计运用了哪些自然科学知识? (2)小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞,致使高压锅爆炸的报道后,给厂家提出 了一个增加易熔片(熔点较低的合金材料)的改进建议。现在生产的高压锅已普遍增加了 含有易熔片如图。试说明小明建议的道理。

(3) 小明测得家中高压锅出气孔的直径为 4 毫米, 压在出气孔上的安全阀的质量为 80 克。 通过计算并对照图象说明利用这种高压锅烧水时, 最高温度大约是多少?假若要把这种高 压锅向西藏地区销售,你认为需要做哪方面的改进?如何改进? 21、国产 165 型单缸四冲程汽油机的汽缸直径为 65 厘米,活塞冲程长 55 厘米,满负荷工作 时做功冲程燃气的平均压强为 9.58×105 帕,飞轮的转速是 1500 转/分。 (1)求这种汽油机满负荷工作时做功的功率(不计摩擦损失); (2) 如果满负荷工作时每分钟消耗 15 克汽油, 这种汽油机把内能转化为机械能的效率是 7 焦/千克) 多少?(汽油的燃烧值为 4.6×10 22、某学校 STS 活动小组前往县酒厂考察,同学们了解 到:酿制白酒是发酵后粮食里的酒精从酒精槽中蒸煮 汽化出来的,其装置如右图。因为汽化要吸热,所以 需要在锅下加热。蒸锅实际上是一个汽化池,将其封 闭后又与输汽管相通,然后将“酒汽”引入冷凝池凝 结注入储酒罐, 罐内的白酒度数很高, 一般不宜饮用, 需要与适量水混合后才能出售。有关行业规定:白酒 的“度数”是指在 20℃的 100 毫升酒中所含酒精的毫升数。 物 质 水 酒 精 密 度(g/㎝ ) 1.0 0.8
3

比 热 (㎏?℃) 沸 点(℃,标准大气压下) (J/ ) 4.2×10 2.4×10
3 3

100 78.5

试回答: (1)在标准大气压下,对汽化池加热应保持多高的温度才能出好酒?输汽管为 什么要弯弯曲曲地经过冷凝池? (2)该厂生产的每瓶装“500mL 45°”白酒的质量是多少千克?是否恰好“一斤酒”?

这种酒的密度是多少?(不考虑混合时体积的变化) 23、某实验小组的同学在寒冷的冬天做了一个测定合金材料比热的实验:他们把一个实心 的合金材料制成的球体加热到不同的温度,然后将球置于 0℃的大冰块上,分别测出球 体陷入冰中的深度 h,如图所示。已知当球体的初温分别为 75℃和 100℃,对应球体陷 入冰中的深度为 h1=13.6cm 和 h2=16.7cm,球体的体积为 V=
4 3

πR,

3

R 为球体的半径,球体的密度约为冰的密度的 3 倍。设实验过程中环 5 境温度恒为 0℃,不计热量损失。冰的熔解热为λ =3.34×10 J/㎏(冰 5 的熔解热表示 1 千克 0℃的冰熔化成 0℃的水时吸收的热量为 3.34×10 焦) 。试求该合金材料的比热。 参考答案 1、升高 2、C4H10 3、C 4、C 5、B 6、C 7、D 8、如果壶盖上没有小孔,而壶盖又盖得很紧,水沸腾时会从壶嘴喷出,这是因为沸腾时壶 内水蒸气增多,气压增大,壶内气体会把水压出来。 9、2×103 J /(kg·℃) 10、67.6℃ 11、D 12、C 13、B 14、D 15、D 16、B 17、C 18、百叶箱是白色的;如果是其他颜色的,阳光照射时会使箱内空气的温度明显高于箱外气 体的温度,测出的温度不是环境中空气的温度。如果把温度计装在封闭的箱中,测出的也 不是环境的气温;这是由于空气不流通,箱子内外的气温并不相等。如果把温度计露天放 置,测量出来的同样不是气温;这是由于阳光直接照射时,温度计本身的温度不等于周围 空气的温度。 19、 (1)第一种材料 (2)20℃ (3)t = 35 分时的 T1 = 50℃ 20、 (1)①水的沸点随液面气压的增大而升高;②力的平衡;③压强;④熔点 (2)高压锅一旦安全阀失效,锅内气体压强过大,温度也随之升高,当温度达到易熔片的 熔点时,再继续加热易熔片开始熔化,锅内气体便从放气孔喷出,使锅内气压减小,从而 防止爆炸事故发生。 解:高压锅内气压等于大气压与安全阀产生的压强之和,即p=p0+pm p0 =1.01×10 帕 pm=F/S=G/S=mɡ/S=0.08×9.8/(3.14×2 ×10 )=0.62×10 (帕) p=p0+pm=1.01×10 帕+0.62×10 帕=1.62×10 帕 由图象可得高压锅内最高温度大约为 115℃。 若要把这种高压锅向西藏地区销售,应适当增加安全阀的质量。 21、 (1)F=pS=9.58×105 帕×(32.5×10-2 米)2×3.14=3.18×105 牛
5 5 5 2 -6 5 5

W= FL=3.18×105 牛×55×10-2 米= 1.75×105 焦
汽油机在一个工作循环中飞轮转 2 周,对外做功一次。根据飞轮的转速是 1500 转/分 可以求出一个工作循环所用的时间t=60 秒/750=0.08 秒 P=W/t=1.75×105 焦/0.08 秒=2.19×106 瓦 (2)Q=mq=15×10-3 千克×4.6×107 焦/千克=6.9×105 焦 η =W/Q=1.75×105 焦/6.9×105 焦=25.4﹪ 22、 (1)根据分馏原理,利用酒精和水的沸点不同,把酒精先汽化再液化而分离出来,所 以,在标准大气压下,温度应控制在 78.5℃(或 80℃左右);因为,液化需要放热,

为了扩大气态酒精的散热面积,输汽管要弯弯曲曲地经过冷凝池。 (2)一瓶装“500mL 45°”白酒中酒精的质量是:

m1=ρ 1V=0.8g/㎝ 3×500mL×45﹪=180g
水的质量是:

m2=ρ 2V=1.0g/㎝ 3×500mL×55﹪=275g
所以,每瓶装“500mL 45°”白酒的质量是m=m1+m2=180g+275g=455g小于一斤 这种酒的密度是:ρ 3=m/V =455g/500 ㎝ =0.91g/㎝ 23、Q 吸=Q 放 当球下陷的深度h>R 时, 有 4/3π R ρ c⊿t=〔1/2(4/3π R )+π R (h-R ) 冰λ 〕ρ 得h=4Rc△t/λ +1/3R 将t1=75℃、 1=13.6 厘米和 t2=100℃、 2=16.7 厘米代入得 c=802.6 焦/ h h (千克?℃)
3 3 2 3 3


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