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最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题13--热和能

发布时间:2013-09-29 11:05:38  

最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题13--热和能

一、选择题

典例3(2011上海第25界初中物理竞赛)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?t;其中k为棒的导热系数。如图L

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

解析:设在稳定状态下,D处的温度为T,则对于长度为L1的细棒,?Q?k1S?400-T?

L1?t,对于

长度为L2的细棒,?Q?

.答案:A k2S?T?300?L2?t,联立解得T=375K,选项A正确。

【点评】此题考查热传递及其相关知识。

典例4.(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。

解答:加热器在2分钟内所供应的总热量,等于水温升高所吸收的热量,加上散失到周围环境的热量,即Pt=cm(T2-T1)+Q

若水温变化不大,则散失到周围环境的热量与时间成正比。因此加热器关掉1分钟,从热水散失的热量等于Q/2,此热量等于热水温度下降1.0℃所放出的热量,即Q/2=cm△T

从以上两式可以解得Pt=cm(T2-T1+2△

T)

- 1 -

m=Pt500?120=kg=2.0kg。 3cT2?T1?2?T4.2?10?5.0+2?1.0【点评】此题考查热量、能量守恒定律及其相关知识。

【竞赛实战训练】

1.(2009全国初中应用物理知识竞赛题)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

1. 答案:C 解析:由于柏油路被晒得发烫,洒水后路面上水蒸发,使路面附近的空气湿度增加,身上的汗液蒸发变慢,使他感到更加闷热,选项C正确。

2.(2009全国初中应用物理知识竞赛题)修补被扎破的自行车内胎时,修车师傅通常用一把周身是刺的锉将内胎扎破处的外表面锉毛,再把要补上去的橡胶补丁贴在内胎上的一面也锉毛,然后再将锉毛的两个表面涂上胶水,待胶水晾一会儿之后,对准、压紧??。对于下列锉毛橡胶表面的主要目的的分析,你认为最可能的是( )

A.使补胎处的橡胶更膨松,以增强补胎处橡胶的弹性

B.增大内胎和橡胶补丁接触的表面积,以充分发挥胶水的粘合作用

c.增大内胎与橡胶补丁之间的摩擦,防止错位

D.防止因补胎处太厚而导致内胎对外胎的压强不均匀,避免外胎爆胎

2. 答案:B 解析:锉毛的两个表面的表面积增大,涂上胶水,增大内胎和橡胶补丁接触的表面积,以充分发挥胶水的粘合作用,选项B正确。

3.(2009全国初中应用物理知识竞赛题)在水泥路面的道路施工中,其中有一道工序是:大约每隔8m在水泥中插入一根长木条,将水泥路面割断成一块一块的。

然后再趁水泥还未完全固化时用带有齿的轮在铺设好的路面划

出一道道的横线(如右图所示)。对上述做法的分析,你认为下列

说法中最可能的是(

)

- 2 -

A.用带有齿的轮在铺设好的路面上划出一道道的横线,是为了使路面更加美观

B.用长木条将水泥路面割断成一块一块的,是为了节约铺设路面的水泥材料

C.用长木条将水泥路面割断成一块一块的,是为了防止由于热膨胀导致路面损坏

D.用长木条将水泥路面割断成一块一块的,是为了增大路面的摩擦

3. 答案:C 解析:水泥路面暴露在太阳下,冬夏温度相差约50度,水泥路面热胀冷缩。用长木条将水泥路面割断成一块一块的,是为了防止由于热膨胀导致路面损坏,选项C正确。

4. (2010全国初中应用物理知识竞赛题)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

4.答案:B 暖湿气体遇冷液化,水蒸气液化为小水珠,看似白烟,选项B正确。

5. (2010全国初中应用物理知识竞赛题)

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,如图2所示。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

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.答案:C解析: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,选项C正确。

6. (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

是 ( )

A.为了避开行人和建筑物 B.为了美观 型,如图3所示。其主要原因

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

- 3 -

6.答案:C

供热管道每隔一段距离总呈现

坏,选项C正确。 型的目的是为了避免管道因热胀冷缩导致的损

7.(2009上海初中物理知识竞赛复赛题).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

7.答案:B解析:物体温度均匀升高,物体均匀增大,α角不变,选项B正确。

8.(2007青岛竞赛题)炎热的夏天,当你走在晒得发烫的柏油路上时,刚好来了一辆洒水车,洒湿了路面。这时你会感到更加闷热,产生这种感觉的主要原因是( )

A.洒水车中的水经过曝晒,内能增加,温度很高

B.洒水后空气的湿度增加,身上的汗较难蒸发

C.地面上的水反射了阳光,使身体得到更多的热量

D.水蒸发时把地面上的热带到了人的身上

8. .答案:B解析:洒水后地面温度降低,但空气的湿度增加,身上的汗较难蒸发,你会感到更加闷热,选项B正确。

9、(2007上海初中物理知识竞赛)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℃

9.答案:B

解析:设一杯热水质量m,初始水温为T1,容器内冷水质量M,初始水温为T2,则有mc(T1—T2—10℃)=Mc×10℃, mc(T1—T2—16℃)=(M+m)c×6℃, mc(T1—T2—16℃— t℃)=(M+2m)×t℃,联立解得t℃=4℃,选项B正确。

10、(2008河南初中应用物理知识竞赛预赛题)餐馆在烹炸食品时有三种食用油可供选择,分别是沸点较高的豆油,沸点较低的色拉油,沸点低的菜子油。那么最好选用(

)

- 4 -

A.豆油 B.色拉油 C.菜子油 D.都一样

10.答案:A解析:选用沸点较高的豆油烹炸食品可在豆油温度低于沸点时烹炸食品,减少油的蒸发,节约用油。

二.填空题

1.(2013全国初中应用物理知识竞赛预赛题)“可燃冰”作为新型能源,有着巨大的开发使用潜力。同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达煤气的数十倍,这说明“可燃冰”的 很大。1kg“可燃冰”完全燃烧大约放出4.2×108 J 热量,可 使 的水从20℃加热至60℃。[水的比热容为4.2×103kg/m3]

.答案:热值 2500

解析:“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达煤气的数十倍,这说明“可燃冰”的热值很大。由Q=cm△t解得m=2500kg。

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。 2

2、答案: 1062

33解析:冰的密度0.9×10 kg/m,冰的熔化热3.33×

10J/kg。

233245底面积为1m、厚度为30米的冰山质量为m=ρSh= 0.9×10 kg/m×1m×30m=2.7×10 kg,熔化

需要热量Q=qm=3.33×10J/kg×2.7×10 kg=9×10 J,

29549由98瓦/米×n×24×3600×1m=9×10 J

解得n=1062天。

三.简答题

1. (2013全国初中应用物理知识竞赛)民航客机在飞行过程中,飞行高度可达1Okm

左右,在

- 5 -

这种情况下,飞机外部的气温可达-60℃左右,气压也低至26~28kPa。但是座舱内却是温暖如春,气压和地面大气压相近。请应用物理知识分析飞机座舱内是如何获得如此舒适环境的。

解析:(1)为了维持座舱内的气压与地面大气压接近,需要压缩机不断地将空气压入座舱内,在这一过程中,压缩机对空气做功,使空气的内能增大,温度升高.

(2)为了保持座舱内适宜的温度,还需要空调机来降温.

2.(2010全国初中应用物理知识竞赛题)露天放置的大型石油液化气罐,为了防止因温度过高而造成爆炸等事故,罐体外表面通常漆成银白色,如图11所示。而露天安装的电力变压器,同样为了防止因温度过高而造成火灾等事故,在采用加注冷却油、安装散热管等一系列散热措施的同时,却把其外表面漆成颜色很深的灰黑色,如图12所示。同样是为了防止温度过高,一个外表面漆成颜色很浅灼银白色,另一个外表面却漆成颜色很深的灰黑色,这是为什么呢?

2..答案三个要点:(1)物体表面颜色越浅,反射热辐射的能力越强,进行热辐射的能力越差;物体表面颜色越深,反射热辐射的能力越差,进行热辐射的能力越强。(2)石油液化气在罐中贮存,本身不产生热。其温度升高主要是因为吸收来自环境中通过热辐射传递的热量。因此,为了避免温度升得过高,而将表面漆成银白色,增强其反射热辐射能力,减少吸收的热量。(3)正常运行中的电力变压器,会有极少部分电能转化为内能,导致其温度升高。当变压器的温度比环境温度高时,将其漆成颜色很深的灰黑色,有利于将热量通过热辐射的方式传递到环境中,从而避免自身温度升得过高。

- 6 -

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。

3.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.(2009全国初中应用物理知识竞赛题)豆腐本来是光

滑细嫩的(如图甲所示),经冰冻再解冻以后,就会出现许多

小孔,成为美味的“冻豆腐”(如图乙所示)。请你说明“冻

豆腐”中产生许多小孔的道理。

4. 答案:有三个要点:(1)水结冰后,体积变大。(2)豆腐中含有水,冰冻以后,豆腐中的小冰块把豆腐挤压成蜂窝形状。(3)待冰熔化成水后,豆腐中就留下了许多孔洞。

四.综合应用题

1.(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。

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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℃,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?

解:(1).减慢蒸发,从而减慢热量损失。

(2).因为肉片必须至少在大于80℃的汤中保持2min,在此期间,整体温度将下降约2℃,所以汤和肉混合后的温度至少为t=82℃.

根据Q吸=Q放以及Q=cm△t可得c肉m肉(t-t肉)= c汤m汤(t汤-t)

至少需要汤的质量m汤=33c肉m肉?t-t肉?3.5?103?0.2??82-22?

c汤t汤?t=4.2?103?97-82kg=0.67kg。

2.(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,如下表所示:

(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。

2.解析:(1).该装置的散热功率不随加热功率的改变而改变。因为加热功率发生改变后,水温并不会改变,与周围环境的温度差也将不变,而其它条件也都未发生变化,所以散热功率不会变化。

- 8 -

(2).由能量守恒定律可知:P电t=P散t+Q吸= P散t+mλ。

根据题意可得:U1I1t1= P散t1+m1λ;

U2I2t2= P散t2+m2λ;

代入数据,解得:λ=2.25×106J/kg。

(3.)增大加热功率(或电压)、增大汽化水的质量、换用更保温的容器(减小散热功率)、适当增大环境温度、减小测量时间、多测几组数取平均值。

3.(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9L;从物理书上查得汽油的热值为4.6×107J/kg,密度为0.71×103kg/m3

(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?

解析:(1).由这台发动机输出特性曲线可以看出在发动机转速为1000~5000r/min范围内,它的输出功率与转速大致成正比。

(2).设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0,发动机排量为V排,

做功冲程燃气对一个活塞的平均压力F= p0S,

每个做功冲程燃气对一个活塞做的功W0=FL= p0SL= p0V排/4

发动机转速为n时燃气对活塞做功的功率P=W/t=2n·p0V排/4= np0V排/2

所以,在发动机转速为n,做功冲程气缸平均压强p0大致相同时,燃气对活塞做功的功率P

与发动

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机排量V排成正比。

(3). 由这台发动机输出特性曲线可知,发动机转速n=200r/min时,其输出功率约为37kW。

PsPsW有Ptη=×100%=×100%=×100%=×100%=50.4%。 W总Q放q汽油m

由P= np0V排/2可得p0=2P

nV=1.11×106Pa。

排q汽油?油V油

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4.(2009上海初中物理知识竞赛复赛题)在一搅拌机的容器内装有质量m为0.5千克的水,把水加热到70℃后让其在室温下自动冷却。其温度随时间变化的关系如图所示。现开动电动搅拌机对该冷却的水不停地搅拌,电动机的功率P为900瓦,其做的功有80%转化为水的内能。若不考虑容器的内能变化,水最终的温度是多少℃?

解:搅拌机每秒钟使水增加的内能:E=Ptη=900×l×0.8J=720J.

水吸收热量Q=E,

由Q=cm△t可知,这些能量可以使水温度升高:△t=Q720=℃=0.343℃。 3cm4.2?10?0.5

只需在图中找出水冷却时温度随时间变化的快慢等于0.343℃/秒的位置,对应的点所表示的温度即为水的最终温度。在图中作直线AB,使沿AB的温度变化快慢等于0.343℃/秒,作AB的平行线A'B'与图线相切,读出切点P的纵坐标,可知水的最终温度为30℃。

说明根据作图的情况,答案在27℃~33℃均给分。 …………(4分)

5.(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

- 11 -

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?

5.解答:(9分)

该发动机每秒钟做功:W1=P.t=120千焦

每秒钟曲轴完成6000/60= 100转

(1)飞轮每转动半周里,发动机做的功W=

(2)每个气缸工作容积△V=0.5L,

每个做功冲程里,气体做功为W= p△V= p×0.5L=600焦

可得p=1.2×106帕

6(10分)(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。

W1=600J。 100?2

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6. 解析:由能量守恒定律知加热系统产生的功率P=mQ+P0. t

其中m为300秒内收集到的水的质量,Q为每千克l00摄氏度的水汽化所需吸收的热量,P0为损失

28?10-3

的功率。利用表中数据可以得到两个方程:285×10=Q+P0. 300-34?10-3

100×10=Q+P0. 300-3联立解得Q=2.3125×106J。

7.(10分) (2009全国初中应用物理知识竞赛题)为了缓解用电高峰电力紧张的矛盾,我国一些地区使用了“分时电(能)表”。下表是采用分时计费前、后电费价目表:

小明家每天要用电水壶将质量为3 kg、初温为20℃的水烧开,已知气压为1标准大气压,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。求:

(1).这些水被烧开需要吸收多少热量?

(2).使用分时电表后,小明家把烧水时间安排在低谷期,若不计热量损失,仅此一项,一个月(以30天计)比原来节省多少元电费?

解析:(1).这些水需要吸收热量:Q=cm(t2—t1)= 4.2×103×3×(100—20)J=1.0×106J。

(2). 1.0×106J=0.28度,

可以节省电费:0.28×(0.48—0.30)×30元=1.5元。

- 13 -

8 (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

已知该农户家燃气灶的相关技术数据如下:

取g=10 N/kg,水的比热容c水=4.2×l03J/(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。

解析:(1).灶前沼气的压强p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=6.0×102Pa=0.6kPa

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因为p>0.5kPa,因此可以使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭。

(2).可采取的措施有:通过进料口向沼气池中加水、加料或向水压池中加水等。如果通过进料口向沼气池中加适量的热水,则效果更佳。

(3).一般说来,燃气灶正常工作时,燃气的燃烧是很充分的,我们可以视为燃气完全燃烧;再把当时的大气压看作是1标准大气压。

水吸收的热量 Q吸=c水m水△t水=4.2×103×2.5×(100—20)J=8.4×105J.

燃气灶所放出的热量 Q放=Pt=4.0×103×10×60J=2.4×106

右炉烧水的效率η=Q吸

Q放8.4?105×100%=×100%=35%。 62.4?10

(4.)提高燃气灶热效率的设想如下:适当选用额定流量较大的炉具以缩短加热时间,从而缩短向环境散热时间,以减少热损失;及时清除水壶底部的水垢,以加快热传递;烧水时,水壶最好加盖。

9、(18分)(2009全国初中应用物理知识竞赛复赛题)

阅读资料并回答问题:

干湿温度计是一种既能测量空气温度,又能测量空气相对湿度的常用测量仪器(某一温度下,空气中水蒸气量与该温度下饱和水蒸气量的比值叫做该温度下的空气相对湿度,以百分数表示;饱和气是指一定温度下,一定数量空气中所能最大限度容纳的水蒸气量)。如图4甲所示,仪器上有两支相同的温度计并列地安装在同一刻度板上(图4乙为其背面),其中一支温度计的测温泡外面裹有被水浸湿的棉纱,这一支温度计即为“湿”温度计;另一支温度计的测温泡直接裸露在空气中,这一支温度计即为“干”温度计。还有一个可根据干、湿温度计的示数来确定空气相对湿度的转盘式标尺。

(1).通常情况下,湿温度计的示数比干温度计的示数稍低一些,这是为什么?

(2).转盘式标尺由两个同轴的圆盘组成,其中外盘是固定的,上面标有对应“湿温度计”温度值的0~40刻度线及表示相对湿度值的10~100刻度线;内盘可以绕轴转动,上面标有对应“干温度计”温度值的0~40刻度线及“相对湿度%”字样。转动内盘,当内、外盘上的相同温度值对准时,“相对湿度”的箭头正好指向100,表明空气的相对湿度为100%,如图4丙所示。

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请你根据以上信息,说明如何根据干、湿温度计的示数,使用这个转盘式标尺来确定出空气的相对湿度。

(3).中午,小宏看到干温度计的示数为26.0℃,湿温度计示数为22.0℃。到了晚上,小宏看到干温度计的示数为16.0℃,湿温度计示数为12.0℃。请思考并回答:

①关于中午和晚上空气的相对湿度,以下说法正确的是( )

A.中午和晚上空气的相对湿度相同

B.因为中午和晚上气温不同,所以无法比较中午和晚上空气相对湿度的大小

C.中午空气的相对湿度大。

D.晚上空气的相对湿度大。

②请你简要地说明选择该答案的理由。

9、(18分)解答:

(1).通常情况下,由于湿棉纱上的水蒸发吸热,使湿温度计的测温泡温度低于周围大气温度,进而湿温度计的示数比干温度计的示数稍低。

(2).先分别读取干、湿两支温度计的示数t1、t2,

然后转动内盘,当内盘上的温度值t1与外盘上的温度值t2对准时,“相对湿度”的箭头所指数值即为相对湿度值。

(3)①C

②理由如下:中午将内盘干温度计26℃刻度转到湿温度计22℃刻度线对齐,内盘转过的角度为θ1,晚上将内盘干温度计16℃刻度转到与湿温度计12℃刻度线对齐,内盘转过的角度为θ2,由图4丙可得,θ1<θ2,所以表示相对湿度的箭头在中午指示的相对湿度较大。

10.(2012全国初中应用物理知识竞赛复赛)长期以来,我国北方地区城镇居民的冬季采暖计量一

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般都按住宅面积收费,导致用户节能意识差,造成严重的资源浪费。作为建筑节能的一项基本措施,近几年部分地区试点以热量表作为计量收费的依据和手段,经测算可节能约20%~30%。

如图2所示,一个完整的热量表由以下三个部分组成:一只液体

流量计,用以测量经热交换的热水流量;一对用铂电阻制作的温度传

感器,分别测量供暖进水和回水温度;一低功耗的单芯片计算机,根

据与其相连的流量计和温度传感器提

供的流量和温度数据,利用热力学公式

可计算出用户从热交换系统

获得的热量,通过液晶显示器将测量数进水

据和计算结果显示出来。

回水

以下是某用户家中的热量表的部

分参数,已知水的比热容取

4.2×l03J/(kg·C),天然气的燃烧值约为8×107J/m3。

(1)试通过以上数据计算该型号热量表能测量的最大供热功率是多少?

(2)在一次要查看热量表记录情况时,通过逐次点按计量表上的信息显示按钮,液晶显示器逐项显示出了下列数据:

测温三通 热量表热量计量系统组成 图2 水量调节阀 热量表

根据这些数据推算,求此次查看时该用户家平均每小时从暖气中得到的热量约为多少J?到此次查看时为止,该用户从这套供暖系统得到的总能量相当于完全燃烧了多少m3的天然气?

(3)如果出现大风降温天气,住宅通过外墙散热的速度会加大。从原理分析,应该在家中怎样调节,才能保持室内温度不出现明显下降。

(4)这种型号的热量表平均耗电功率不超过多大?

(5) 2010年国家将逐渐在全国推广使用供热分户计量。假设某城区在未使用热量表计费时,一年热力公司共消耗天然气40亿立方米,现有30%的用户使用热量表,在使用后平均每户节能20%。

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按此情况计算,这些使用热量表的用户一年可节约多少天然气?

解:(1)该型号热量表能测量的最大供热功率

Pmax?Qmaxc水mmax?tmaxc水?水Vmax?tmax ??ttt

4.2?103J/(kg??C)?103kg/m3?2.5m3?50?C??1.46?105W??4分 3600s

(2)平均每小时从暖气中得到的热量

Q?c水m?t?c水?水V?t

?4.2?103J/(kg??C)?103kg/m3?0.777m3?(52.5-49.7)?C=9.14?106J。4分 46235.67?3.6?106J3?2081m相当于完全燃烧天然气的体积为:。?4分 738?10J/m

(3)分析原理可知,为了提高房间内暖气片放出热量的速度,只需调节“水量调节阀”,加大热水瞬时流量即可。?2分

(4)热量表的耗电功率为

P电?WUQ3.6V?2A?3600s???1.6?10?4W????2分 t?t?5?365?24?3600s

(5)相当于节约的天然气体积为 4×109m3×30%×20%=2.4×108m3 ?2分

11(2012全国初中应用物理知识竞赛复赛)小明看到一句农谚:“下雪不冷化雪冷”。他很好奇,想具体了解一下冰雪熔化时究竟要吸收多少热量。于是查找了资料,知道“熔化热”的定义是:单位质量的某种晶体,在熔化成同温度的液体时吸收的热量,叫做这种晶体的熔化热。他想用实验测量一下冰的熔化热,于是找来了一些实验器材:一架天平和配套的硅码、一支实验室温度计(0~100℃)、一个有密封盖子的保温桶、一个小烧杯、一把镊子和一个专门用来在冰箱中冻小冰块的塑料冰格,又观察到家里的冰箱面板上显示冷冻室温度恒为-18℃。请帮助小明设计一个用这些器材粗测冰块熔化热的方案,要求写出实验的步骤和用测量的物理量计算冰的熔化热λ的表达式 (水和冰的比热容分别用C水和C冰表示)。

解析:

1、实验步骤:

(1)用调好的天平测量小烧杯的质量m1;?? 2分

(2)用小烧杯盛取足量的水,再用天平测量小烧杯和水的质量m2;? 2分

(3)将水倒入保温桶内,用温度计测量水的温度t1;?2分

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(4)提前较长时间将用冰格盛适量水放在冰箱冷冻室里冻成冰块,用镊子取适量冰块放在小烧杯中,迅速用天平测量出基总质量m3后,立刻将冰块倒入保温桶内的水中,盖紧桶盖;??????????3分

(5)轻轻摇晃保温桶使水温均匀,并仔细听声音,能听出冰块熔化完毕后,打开桶盖,用温度计测出保温桶内水的温度t2。?3分

2、冰块的熔化热的表达式为:

??

c水(m2?m1)(t1?t2)?(c水t2?c冰?18?C)(m3?m1)m3?m1???4分

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