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初中应用物理知识竞赛专题复习--热与能

发布时间:2013-09-28 09:03:32  

初中应用物理知识竞赛专题复习--热与能

【重点知识解读】

1分子动理论三个论点:一切物质都是由大量分子组成;一切物质的分子都是在永不停息地做无规则的热运动;分之间同时存在引力和斥力。

2物体内部所有分子运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。一切物体在任何情况下都有内能。物体的内能与物体的温度和状态有关。同一个物体状态不变时,温度升高,分子运动加剧,分子动能增加,内能增加;同一物体,发生物态变化时温度不变,分子动能不变,吸收热量内能增加,放出热量内能减小。

3发生热传递的条件是存在温度差。热量总是自发的从高温物体传递给低温物体。热传递的过程是内能的转移过程。

4做功和热传递都可以改变物体的内能。通过做功改变物体内能实质是其它形式的能量与内能的相互转化。

5单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热容。比热容是物质本身的一种属性,反映了物质吸热放热本领的强弱。比热容与物质的质量、体积、温度无关。

6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。

7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。

8热量的计算:Q=cm△t。式中△t是物体温度的变化量。Q=mq或vq; 热平衡方程:Q吸=Q放。实际应用时:cm△t=∩mq.

【经典竞赛题分析】

1.(2011上海第25界初中物理竞赛复赛)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。

2、(2011上海第25界初中物理竞赛复赛)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

2吸收的太阳光为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___________天才能将此冰山熔化。

3、(2010全国初中应用物理知识竞赛题) “鸳鸯火锅”是用金属片将锅的

内部空间隔成相等的两部分,一边放清汤卤,一边放红汤卤,清汤和红汤

的质量、主要成分以及初温几乎相同,但是清汤卤一侧液面没有油层,红

汤卤一侧液面有一层麻辣风味的油,如图8所示。吃饭的人们可根据自己

的喜好把食物放入不同的汤料中进行烫涮。但小新注意到每次使用这种

“鸳鸯火锅”吃烫涮食品时,总是红汤卤一侧首先沸腾。最初,小新认为这是由于红汤卤一侧的火

更大些,但观察发现,两边的火焰相同。试分析为什么总是红汤卤一侧先沸腾。 (答案三个要点:(1)锅体两侧火焰相同,在相同时间内,汤料吸收的热量近似相同。(2)但由于红汤一侧液面上方有一层油,使蒸发减慢,带走的热量较少。(3)两边汤料的质量、主要成分以及初温度几乎相同,所以红汤温度升高得快,首先沸腾。)

4、(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,初温22℃,

3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,碗中汤的质量多少应满足什么条件?

5、(2010全国初中应用物理知识竞赛复赛题) 单位质量的某种液体变为同温度的气体所需要吸收的热量,叫做这种液体的汽化热。通常情况下,同种液体在不同温度下的汽化热是不同的。某课外活动小组设计了如图7所示的装置,可以用来测定100℃时水的汽化热。该装置的测量原理是:用电压可调的电加热器使玻璃容器内的水沸腾,用电子天平分别测量沸腾一段时间前后水的质量,同时测量所用的时间及在该段时间内电加热器的电压和电流,根据相关的数据和能量守恒关系即可求出水的汽化热λ。由于这个装置工作时的散热损失是不可忽略的,该组同学实验时测量了两组数据,

(1).试简单说明该装置的散热功率是否随加热功率的改变而改变。

(2).根据以上数据,求水的汽化热λ

(3).针对此实验提出一些减少实验误差的措施。

6、(2010全国初中应用物理知识竞赛复赛题) 小亮家有一辆家用轿车,爸爸在给他说车的性能时,总是说“2.0的排量”,却很少说“功率”,为此小亮特地从网上查到了排量的定义:活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为汽缸排量。如果发动机有若干个气缸,所有气缸工作容积之和称为发动机排量。从说明书上查到:小亮家的汽车采用的是LFX直列四缸发动机,排量为2.0L;从网上查找到了其输出特性曲线(如图8所示);小亮又向爸爸询问了一些实测数据:由于汽车行驶的路况很好,所以平均车速为90km/h,此时发动机转速为2000r/min,平均行驶百公里油耗为

7339L;从物理书上查得汽油的热值为4.6×10J/kg,密度为0.71×10kg/m

(1).由这台发动机输出特性曲线可以看出,在发动机转速为1000~5000 r/min范围内,它的输出功率与转速大致有什么关系?

(2).试通过公式推导出在其他参数相同时,发动机的输出功率与其

排量的关系。

(3).这辆汽车以90km/h行驶时,发动机的效率约为多少?每个做

功冲程汽缸内的平均压强是约为多少?

7、(9分)(2009上海初中物理知识竞赛复赛题)图为四缸发动机工作原理:内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲 轴上,并使各汽缸的做功过程错开。曲轴与飞轮相连,飞轮每转动半周,有一个汽缸在做功,其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。现有一台四缸发动机,其主要技术指标如下表所示,其中排量等于四个汽缸工作容积的总和,汽缸工作容积等于活塞的面积与活塞上下运动的距离(即冲程长)的乘积,转速表示

每分钟飞轮所转的周数。求:

(1)飞轮每转动半周,发动机做功多少?

(2)若在做功冲程里,燃气对活塞压强可以看作恒压,

则压强多大?

8、(2009上海初中物理知识竞赛复赛题)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。

9、(2009全国初中应用物理知识竞赛题)在一些农村地区建造的沼气池,通过将农村大量的秸秆、人畜粪便发酵来获取沼气,利用沼气来烧火做饭,点灯照明。沼气池的应用,不仅使上述资源得以更好的利用,同时也给生活带来了诸多便利,使环境得以改善。这是一个一举多得的惠民工程。图9所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图。

说明:1.沼气池 2.水压池 3.进料口 4.密封盖 5.输气管 6.贮气室 7.沼气压力显示器 8.总阀门 9.U形管压强计(里面装有染成红色的水) l0.出料口盖板(不密封水压池,水压池仍与外面大气相通) 11.阀门

3取g=10 N/kg,水的比热容c水=4.2×l0J/(kg·℃)

(1).根据图9所示,通过计算说明,该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?

(2).有一天,该农户发现,沼气压强小于燃气灶的要求。为了能尽快利用沼气生火做饭,从物理学的角度看,可采取哪些措施?

(3).若该农户所用的燃气灶是普通炉,通常情况下,普通炉中的右炉单独正常工作时,将一壶质量为2.5 kg、温度为20℃的水烧开,耗时约10 min。试估算右炉烧水的效率。

(4).请你就如何提高燃气灶的效率问题谈淡你的设想。

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