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大同杯物理竞赛专题3 物态变化 热与能

发布时间:2014-02-11 17:02:05  

专题3 物态变化 热与能

【知识补充】

1. 物质有固态、液态和气态,物质从一种状态变化到另一种状态的过程叫做物态变化。

2. 物质从固态变成液态的过程叫做熔化,从液态变成固态的过程叫做凝固。 熔化过程吸收热量,凝固过程放出热量。 晶体熔化为液态过程温度(熔点)不变,液态凝固为晶体过程温度(凝固点)不变。同一种晶体的熔点和凝固点温度相同。

非晶体在熔化和凝固过程中温度改变。

3. 物质从液态变成气态的过程叫做汽化,从气态变成液态的过程叫做液化。 汽化有蒸发和沸腾两种方式。

蒸发是在任何温度下都能进行的且只发生在液体表面的汽化现象,蒸发具有制冷作用 影响蒸发快慢的因素:①温度;②表面积;③表面空气流动速度;④湿度。 沸腾是在一定温度(沸点)下,在液体内部和表面同时进行的剧烈的汽化现象。 沸腾时需要继续吸收热量,但温度保持不变。

使气体液化的方法有两种:降低温度(可使所有气体液化),压缩体积(只能使部分气体液化)。汽化过程吸收热量,液化过程放出热量。

4. 物质从固态变为气态的过程叫做升华,从气态变成固态的过程叫做凝华。

5. 燃料的热值q是指单位质量的燃料完全燃烧所放出的热量。质量为m的燃料完全燃烧放出热量Q=qm。

6. 能量守恒定律:自然界中各种形式的能量在一定条件下相互转化,但总量保持不变。热平衡方程:Q吸=Q放

7. 开式温标:开氏温度标度是用一种理想气体来确立的,它的零点被称为绝对零度。根据动力学理论,当温度在绝对零度时,气体分子的动能为零。

开氏温度计的刻度单位与摄氏温度计上的刻度单位相一致,也就是说,开氏温度计上的一度等于摄氏温度计上的一度。

开式温度T与人们惯用的摄氏温度t的关系是T=t+273.15。水的冰点摄氏温度计为0℃,开氏温度计为273.15K。

一、基础例题

1.(2010全国初中应用物理知识竞赛)晴朗无风的早晨,当飞机从空中飞过,在蔚蓝的天空中会 留下一条长长的“尾巴”,如图1所示,这种现象俗称为“飞机拉烟”。产生这一现象的原因之一是飞机在飞行过程中排出的暖湿气体遇冷所致。在这一过程中,暖湿气体发生的物态变化是 ( )

A.熔化 B.液化 C.蒸发 D.升华

2.(11年大同杯初赛)下列所描述的现象中,发生的物态变化不属于液化的是 ( )

A.在寒冷的冬天,长跑运动员在跑步时,不断从口中呼出“白气”

B.在严寒的冬夜,房间玻璃窗的内表面常有小冰花出现

C.在炎热的夏天,可看到棒冰周围冒出“白气” D.在炎热的夏天,自来水管的表面常有水珠出现

3.(第20届上海初中物理知识竞赛)下列现象中利用了熔化吸热的是 ( )

(A)运输食品时利用干冰降温防止食品腐烂

(B)天热时向地上洒水会感到凉快

(C)游泳后离开泳池时身上会感到有点冷

(D)向可乐饮料中加冰块会使饮料变得更凉

4.(2010全国初中应用物理知识竞赛)2010年1月2日起,我国北方大 部地区遭遇大范围降雪天气袭击。大雪严重影响了民航、铁路和高速公路等交通。在遇到这种天气时,为了尽快清除积雪,常用的办法是撤“融雪盐” ,这是因为 ( )

A.“融雪盐”与少量水发生化学反应,产生的热量使周围的冰雪熔化

B.“融雪盐”产生“保暖层”,使冰雪吸收足够的“地热”而熔化

C.使雪形成“含融雪盐的雪”,“含融雪盐的雪”熔点低于当地温度,使雪熔化

D.“融雪盐”有利于冰雪对阳光的吸收,从而加快冰雪的熔化

5.(2010全国初中应用物理知识竞赛题)小明发现户外地面以上的冬季供热管道每隔一段距离总呈现型。其主要原因是 ( )

A.为了避开行人和建筑物 B.为了美观

C. 为了避免管道因热胀冷缩导致的损坏 D.为了方便工人师傅安装和检修

6.(2009全国初中应用物理知识竞赛)炎热无风的夏天,小宇走在被晒得发烫的柏油路上,看见前面的路面已被一辆洒水车洒水淋湿了。他认为走在淋湿了的路面上一定比走在干燥的路面上感到凉爽,于是赶快走过去,结果在洒过水的路面上,他却感到更加闷热了。你认为产生这种感觉的主要原因是 ( )

A.洒水车中的水经过曝晒后,内能增大,温度很高

B.地面上的水使被反射的阳光增多,身体获得更多热量

C.洒水后使附近的空气湿度增加,身上的汗液蒸发变慢

D.地面上的水蒸发时把热量带到了人的身上

7.(09大同杯复赛)现有一扇形的均质金属物体,该材料具有热胀冷

缩的性质,如图所示。室温状态下AB、CD边所成的圆心角为α。若

使物体温度均匀升高,则α角的变化情况是( )

(A)变大(B)不变 (C)变小 (D)无法确定

8.(2011全国初中应用物理知识竞赛)将小锅放入盛有水的大锅中构成双层锅熬胶,胶不会

被熬焦而失去粘性,是因为 ( )

A.夹层中的水起了散热作用

B.夹层中的水不善于传热

C.夹层中的水吸收了很大部分热量

D.夹层中的水温度保持在100℃不变,使胶的温度不会超过100℃

9.(2011全国初中应用物理知识竞赛)在炒花生或栗子时,通常要往锅里放一些沙子(或粗

盐)。这样做的主要目的是 ( )

A.使炒锅的温度更高

B.使花生或栗子受热均匀且避免与锅底直接接触时间过长

C.让沙子(或粗盐)吸收一些水分,使花生或栗子更加干酥脆

D.让沙子(或粗盐)吸收部分热量,防止因温度过高而使花生或栗子变焦

10.(第19届上海初中物理知识竞赛)为了保护航天发射台的安全,发射台的下部往往有一

个大水池。2003年10月15日“神州”五号发射时,我们从电视实况转播中看到,火箭喷

出的炽热气体使水池内冒出了大量“白气”,你认为这“白气”主要是

A 水受热汽化成大量水蒸汽

B 水蒸汽遇冷液化成的大量小水珠

C 水被气流冲起的大量水花

D 水蒸汽遇冷凝华成的大量小冰晶

11.(1997全国初中应用物理知识竞赛复赛)已知液态氧气、氮气和二氧化碳,在一个标准

大气压下的沸点是-183℃、-196℃和-78.5℃。如果在一个标准大气压下用降温的办法,用

空气来提取这些气体,那么温度下降时首先液化被分离出来的是 : ( )

A.氧气 B.氮气

C.二氧化碳 D.整个空气同时液化无法分离

12.(11年大同杯初赛)夏日炎炎,气温节节上升,小徐发现温度计内的水银液面慢慢升高。

水银液面升高的原因,是因为水银的 ( )

A.体积变大了 B.比热容变大了

C.质量变大了 D.密度变大了

13.(11年大同杯初赛)近年来全球变暖最主要的原因是 ( )

A.被大气吸收的太阳辐射增加 B.被大气反射到太空的太阳辐射增加

C.被大气吸收的地表辐射增加 D.被地表反射到太空的太阳辐射增加

14.(10年大同杯初赛)食用冻豆腐时,发现豆腐内存在许多小孔,在小孔形成的过程中,发生的主要物态变化是 ( )

A.凝固和熔化。 B.液化和升华。 C.凝华和熔化。 D.凝固和汽化。

15.(10年大同杯初赛)如图所示,从温度与室温(20℃左右)相同的酒精里取出温度计。温度计的示数会 )

A.减小。

B.增大。

C.先减小后增大。

D.先增大后减小。

16.(10年大同杯初赛)星期天,小林同学在父母的协助下,从早上6:00开始每隔半小时分别对他家附近的气温和一个深水池里的水温进行测量,并根据记录的数据绘成温度一时刻图线,如图24-9所示。则可以判断 ( )

A.甲是“气温”图线,乙是“水温”图线,因为水的比热容比空气的大。

B.甲是“气温”图线,乙是“水温”图线,因为水的比热容比空气的小。

C.甲是“水温”图线,乙是“气温”图线,因为水的比热容比空气的大。

D.甲是“水温”图线,乙是“气温”图线,因为水的比热容比空气的小。

17. (08年大同杯初赛)如图所示,带有活塞的烧瓶内封闭一定的

气体,不考虑烧瓶和外界的热传递,现在外力F作用下,活塞向内

移动一段距离,则烧瓶内的气体温度会( )

A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定

18. (08年大同杯初赛)A、B两物体质量相等,温度均为10℃,甲、乙两杯水质量相等,温度均为50℃,现将A放入甲杯,B放入乙杯,热平衡后,甲杯水温降低了4℃,乙杯水温降低了8℃,则A、B两种物理的比热容之比为 ( )

A.2:3 B.3:5 C.4:9 D.1:2

19. (04年大同杯初赛)分析下列几种现象中温度变化的原因,其中一种与其它三种不同,它应该是( )

A.开啤酒瓶盖瞬间,瓶口的二氧化碳气体温度会降低

B.化妆品或杀虫剂之类的自动喷剂,当喷了一会儿,罐身温度会降低

C.用打气筒打气,过了一会儿就感到筒身发热

D.夏天,用嘴向手背快速吹气,会感到凉意

20. (04年大同杯初赛)给一定质量的水加热,其温度随时

间变化的关系如图中的a图线所示.若其它条件不变,仅将

水的质量增加,则温度随时间变化的图线应该是( )

A.a B.b C.c D.d

21. (02年大同杯初赛)下列各种现象中,能说明液体的表面积越大,蒸发就越快的是( )

A.把木材放在烘房里要比放在露天里干得快

B.晴天把洗好的衣服凉出来要比在阴天的时间干得快

C.同样多的酒精和水,在相同条件下酒精干得快

D.洗脸后将毛巾挂在毛巾架上要比把毛巾团放在脸盆内要干得快

22.(02年大同杯初赛)无论是酷暑还是严冬,在使用冷暖空调的房间的窗户玻璃上,一般会出现凝结水珠的现象.则下列说法中正确的是 ( )

A.无论是冬天还是夏天,小水珠总是凝结在窗户玻璃的内表面

B.无论是冬天还是夏天,小水珠总是凝结在窗户玻璃的外表面

C.夏天小水珠凝结在窗户玻璃的内表面,冬天小水珠凝结在窗户玻璃的外表面

D.夏天小水珠凝结在窗户玻璃的外表面,冬天小水珠凝结在窗户玻璃的内表面

二、拓展例题

1.(第18届上海初中物理知识竞赛)北方的冬天天气比较寒冷,房间内一般都要安装暖气片供暖。在房间暖气片温度保持不变的情况下,房间内的平衡温度将随外界温度的变化而变化。研究表明,房间内暖气片和房内的温差与房间内外的温差之比保持不变。当外界温度为—23℃时,房间内的温度长时间保持13℃不变;当外界温度为—18℃时,房间内温度长时间保持16℃不变,则房间内暖气片的温度应为______℃。当房间内温度长时间保持25℃不变时,外界温度为______℃。

2.(1999第九届全国初中应用物理知识竞赛复赛)小红做实验时发现一只温度计不准确。把它和标准温度计一同插入水中,发现当实际温度为2℃时他的示数是4℃,82℃时的示数为80℃。仔细观察,他的刻度是均匀的。

(1)请以x表示任意温度时这只温度计的示数,以y表示这时的实际温度,导出用x表示y的公式。

(2)这只温度计的示数为26℃时,实际温度是多少?

(3)在什么温度时,这只温度计的温度等于实际温度。

3.(2007大同杯初赛)将一杯热水倒入容器内的冷水中,冷水温度升高10℃,又向容器内倒入同样一杯热水,冷水温度又升高6℃,若再向容器内倒入同样一杯热水,则冷水温度将再升高(不计热损失) ( )

(A)4.5℃ (B)4℃ (C)3.5℃ (D)3℃

4.(2006大同杯初赛)将50克、0℃的雪(可看成是冰水混合物)投入到装有450克、40℃水的绝热容器中,发现水温下降5℃.那么在刚才已经降温的容器中再投入100克上述同样的雪,容器中的水温将又要下降( )

A.6℃ B.7.5℃ C.9℃ D.10℃

5.(10年大同杯复赛)质量相等的甲、乙两金属块,其材质不同.将它们放入沸水中,一段时间后温度均达到100℃,然后将它们按不同的方式投入一杯冷水中,使冷水升温.第一种方式:先从沸水中取出甲,将其投入冷水,当达到热平衡后将甲从杯中取出,测得水温升高20℃;然后将乙从沸水中取出投入这杯水中,再次达到热平衡,测得水温又升高了20℃.第二种方式:先从沸水中取出乙投入冷水,当达到热平衡后将乙从杯中取出;然后将甲从沸水中取出,投入这杯水中,再次达到热平衡.则在第二种方式下,这杯冷水温度的变化是( )

A.升高不足40℃ B.升高超过40℃

C.恰好升高了40℃ D.条件不足,无法判断

6.(11年大同杯初赛)当物体中存在温度差时,热量会从温度高的地方向温度低的地方传递。对于一长度为L、横截面积为S的均匀金属棒,当两端的温度差稳定为△T时,△t时间内从高温端向低温端传递的热量△Q满足关系式: ?Q?kS.?T其中k为棒的导热系数。?t;L

如图所示,长度分别为L1、L2,导热系数分别为k1、k2,的两个横截面积相等的细棒在D处紧密对接,两金属棒各自另一端分别与温度为400开、300开的恒定热源良好接触。若L1∶L2=1∶2,k1∶k2=3∶2,则在稳定状态下,D处的温度为 ( )

A.375开

B.360开

C.350开

D.325开

7.(11年大同杯复赛)将一功率为P=500瓦的加热器置于装有水的碗中,经过2.0分钟后,碗中水温从T1=85℃上升到T2=90℃,之后将加热器关掉1.0分钟,发现水温下降1.0℃。试估算碗中所装水的质量。

8.(2011全国初中应用物理知识竞赛题) "米线"是一种特色小吃。端上餐桌的有:一碗热汤,上面浮着一层油:一碟切成薄片的鲜肉:一碗已煮熟的米线。食客先把肉片放进汤内,稍候再加入米线。

3现有以下资料:汤的初温97°C,比热容4.2×10J/(kg·℃);肉片的质量为0.2kg,

3初温22℃,比热容3.5×l0J/( kg·℃)。基于健康缘故,肉片必须至少在大于80℃的汤中

保持2min,在这2 min时间里,由于向外界散热整体温度将下降约2℃ 。问:

(1).碗中油层的作用是什么?

(2).为实现上述的温度要求,碗中汤的质量至少为多少?

9.(09年大同杯复赛)如图所示的装置,可以测定每千克I00 ℃的水,在大气压下汽化成100 ℃ 的水蒸气所需吸收的热量Q。该装置的测量原理是:用加热器使水沸腾,汽化的水蒸气通过凝聚器液化后被收集在量杯中;测量加热器的发热功率及一段时间内在量杯中收集到的水的质量,根据能量守恒关系即可求出Q的值。这个汽化装置工作时的散热功率恒定不变,但散热功率的值未知。测得加热器的功率为285.0瓦时,在300秒时间内被冷凝和收集的液体质量为28.0克;加热器的功率为100.0瓦时,在300秒时间内被冷凝和收集的液体质量为4.0克。根据以上数据,求每千克100℃的水在大气压下汽化成100 ℃的水蒸气所需吸收的热量Q。

10.(11年大同杯复赛)因为环境污染,北极的冰山上常年沉积着灰尘,使冰山表面吸收了更多太阳光,加速了冰山的熔化。假设覆盖着灰尘的冰山上表面每单位时间单位面积所吸收

2的太阳光为98瓦/米(此数据已将太阳光白天和黑夜的不同日照量平均计算在内)。若有厚

度为30米的冰山,如图所示,则仅靠阳光的暴晒,在0℃的海水中,需要约___________天

335才能将此冰山熔化。(冰的密度0.9×10 kg/m,冰的熔化热3.33×10J/kg,冰山可看作

柱形)

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