[力学、热学例题选析及对应训练]高中热学典型例题

　　1 例题选析� 　　例1 儿童练习游泳时穿的一种“救生衣”实质是将泡沫塑料包在背心上，使用时，穿上这种“救生衣”泡沫塑料位于人的胸部，为了确保儿童的安全，必须使人的头部露出水面，儿童体重约 300�N�，人的密度约为 1. 06×10�3�kg /m�3�，人的头部约占人体总体积的十分之一，泡沫塑料的密度约为 10�kg/m�3�，求：�
　　（ 1 ）此儿童的体积大约是多少？ �
　　（ 2 ）此儿童仅头部露出水面时受到多大的浮力？ �
　　（ 3 ）此儿童使用的"救生衣"的最小体积为多大才能保证儿童的安全？�
　　
　　例4 某学校沐浴用的简易太阳晒小箱内装水60�kg�，水箱玻璃盖的面积为0.84�m�2�,从手册中查得地球上与太阳光线垂直的表面接收的太阳辐射能为7.56×10�4�J/(m�2・min)�,这类水吸收太阳能的效率约为50%，散热损失约20%。假设使用中能够及时调整水箱朝向，使阳光总能垂直射入玻璃盖。�
　　（1）太阳光通过透明玻璃罩射在吸热板上，太阳能转化为内能，并把管中的水加热，以供应用请猜想吸热板应涂成什么颜色，并说明猜想理由。�
　　（2）计较4�h�后箱中的水升高的温度。�
　　（3）请把太阳能热水器与常用的燃气热水器相比具有哪些优点？�
　　解析 （1）要使太阳能热水器吸热板吸收更多的太阳能必然使吸热板具有较强的吸热本领，因黑色物体比白色物体等吸热本领强，所以应猜想吸热板应涂成黑色。�
　　（2）由地球与太阳光线垂直的表面1�min�，1�m�2�的面积上太阳辐射的能量，可求出0.84�m�2�的透明罩在4�h�内太阳辐射的能量，再由吸热板的效果和水箱的散热损失可求出水吸收的热量，再据Q�吸=cm�Δ�t，可求出水升高的温度。�
　　设太阳在地球1�m�2，1min�辐射的能量为R�J/(m�2・min)�则Q�放=RST。吸热板吸收的太阳能Q��吸（板）�=η�1Q�放=η�1SRT。在4�h�内水吸收的热量�
　　Q�吸（水）=η�2 Q��吸（板）�=η�2η�1SRT=80%× 50%×7.56×10�4�J/(m�2・min)×0.84m�2×4×60min�=6.048×10�6�J�。�
　　水升高的温度为：�
　　�Δ�t�水=Q��吸（水）�c�水m�水=6.048×10�64.2×10�3×60=24�℃�。�
　　（3）因太阳能热水器是把太阳能转化为水的内能，所需的能源不需要花钱购买，且使用起来既安全又方面，太阳能不竭用之不尽。所以太阳能热水器不需燃烧料，不会造成环境污染。故太阳能热水器和燃气热水器相比具有的优点有：无环境污染，安全，取之不竭和价廉。�
　　例5 下表为190�W�型柴油机一部分技术数据（柴油热值是4.3×10�7�J/kg�）�
　　
　　缸数缸径�d/�mm�冲程�t/ �mm�转速�r/�min�功率�P/�kw�油耗率/�g/�（kw・h）�
　　1901002 0007.35252
　　试根据上表数据计算这种柴油机效率及做功冲程中燃气的平均压强。�
　　解析 本题是一道热机，功率的综合计算题，首先要明确油耗率的意义，指的是每千瓦每小时要燃烧多少g柴油？因此可以算出柴油完全燃烧所放出的热量和活塞对外所做的有用力从而可以算出柴油机效率，利用表中的缸径，冲程，功率转速计算做功冲程中燃气的平均压强。�
　　2 对应训练�
　　一、选择题�
　　1．公路边有一农舍，它的烟囱正冒着烟，插有旗帜的a、b两车在农舍旁的公路上。观察图3中旗与烟的情况，判断以下关于a、b两车相对于房子的运动情况的说法中，正确的是（ ）�
　　�A．�a、b两车一定向左运动。�
　　�B．�a、b两车一定向右运动。�
　　�C．�a车可能运动，b车向右运动。�
　　�D．�a车可能静止，b车向左运动。�
　　�
　　2．某研究性学习小组做“水的体积随温度变化”的研究，得到如图4所示的图像．从图中可知，水温度从8�℃降到2℃�的过程中，其密度( )�
　　�A．先变大后变小。�
　　B．先变小后变大。�
　　C．一直变大。�
　　D．�保持不变。�
　　3．我国的登月工程分三个阶段进行，其中发射首颗月球探测卫星“嫦娥一号”是这一工程的第一个阶段，关于“嫦娥一号”卫星的说法错误的是（ ）�
　　�A．卫星先绕地球转动，然后再绕月亮转动。�
　　B．卫星从地面发射升空的过程中，运动状态不断改变。�
　　C．卫星从地面发射升空的过程中，主要是机械能转化为内能。�
　　D．�卫星从地面发射升空的过程中，重力势能增大，动能增大，机械能增大。�
　　4. 一艘宇宙飞船关闭发动机后在大气层外绕地球飞行，飞船内可能出现的现象是（ ）�
　　�A. 物体的质量消失。�
　　B. 物体自由下落的速度变快。�
　　C. 蜡烛正常燃烧。�
　　D. 水滴呈球形漂浮在空气中。��
　　5．图6所示为2008年第29届奥运会运动项目图标，在这些活动中运动员对地面压强最大的是（ ）�
　　�
　　�A．射箭。 B． 举重。�
　　C． 击剑。 D． 射击。��
　　6．一位小朋友手里拿着的氢气球不小心脱手升到了空中，当气球升到高空时发生了破裂。以下关于气球升到高空破裂的原因分析正确的是（ ）�
　　�A．高空大气压增大，气球体积减小，将气球压破。�
　　B．高空大气压增大，气球体积增大，将气球胀破。�
　　C．高空大气压减小，气球体积增大，将气球胀破。�
　　D．�高空大气压减小，气球体积减小，将气球压破。�
　　7．以下实例中，应用了流体压强与流速规律使物体向上运动的是（ ）�
　　�A．气球的升空。�
　　B．潜水艇上浮。�
　　C．大型客机的升空。�
　　D．火箭的升空。��
　　8．瓶盖起子有图7(a)和(b)两种用法，A、B是开盖时起子和瓶盖接触的两点。在瓶盖和瓶口的接触点中，D和E分别是离手最远和最近的两点。开盖时手对起子施加的力F作用在G点，瓶口对瓶盖的阻力可以认为作用于瓶盖的中心C点(图中没有标出)。如果瓶盖在打开的过程中没有发生明显的弯折。则（ ）�
　　�
　　�A．�(a)图支点是A，(b)图支点是B，(b)种用法省力。�
　　�B．�(a)图支点是A，(b)图支点是B，(a)种用法省力。�
　　�C．�(a)(b)两图支点都是B，(b)种用法省力。�
　　�D．�(a)(b)两图支点都是A，(a)种用法省力。�
　　9．如图8所示情景是一种游戏，叫做蹦极。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是游戏者所到达的最低点。对于游戏者离开跳台至最低点的过程，下列说法正确的是（ ）�
　　�A．�游戏者的动能一直在增加。�
　　�B．�游戏者减少的重力势能全部转化为动能。�
　　�C．�游戏者通过a点之后，绳子具有弹性势能。�
　　�D．�游戏者到c点时，他的动能不为零。�
　　10．由于长期的河道淤塞，黄河下游的河床已被抬高．沿河农民通常采用如图9所示的方式，引黄河水来灌溉农田．有关这种引水灌溉方式，下列说法中不正确的是（ ）�
　　�
　　�A．�这种引水灌溉方式利用了连通器原理。�
　　�B．�使用时B端管口必须低于A处水面。�
　　�C．�使用时必须先将管道中灌满水。�
　　�D．�高度差H越大，管道中的水流得就越快。�
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　　�A．“缥缈的雾”是汽化现象。�
　　B．“晶莹的露”是液化现象。�
　　C．“凝重的霜”是液化现象。�
　　D．“轻柔的雪”是熔化现象。��
　　12．我国古代有许多艺术性、科学性较高的饮器。有一种杯叫“常满杯”，杯中有用上等白玉做成的圆锥体，放在空气中，不断有水滴产生，使其常满。关于此杯，下列说法错误的是（ ）�
　　�A．杯中的水是水蒸气在白玉上液化形成的。�
　　B．杯中的水是空气在白玉上液化形成的。�
　　C．白玉是一种比热较小的物质，相同条件下温度变化显著。�
　　D．�利用杯子在缺少水源的崇山峻岭中能自动“生”水。�
　　13．下列现象中能用分子动理论解释的是（ ）�
　　�A．春天，柳絮飞扬。B．夏天、槐花飘香。�
　　C．秋天、黄沙扑面。D．冬天，雪风飘飘。��
　　14．有甲、乙两台汽油机，它们的功率之比是2�∶�1,它们的热机效率之比是5：4，那么在相同的时间里，它们消耗的汽油的质量之比是（ ）�
　　�A．5∶8。 B．8∶5。 C．4∶5。 D．5∶4。��
　　15．如图10所示为冰在加热过程中,温度随时间变化的图像。以下说法中不正确的是 ( )�
　　�A．�冰是一种晶体。�
　　�B．�冰的熔点为0�℃�。�
　　�C．�从t�1到t�2,冰处于熔化过程。�
　　�D．�冰熔化成水后内能不变。�
　　二、填空题�
　　1．如图11所示，是我们常见的订书机。订书机在构造上有许多地方应用到我们所学过的物理知识，请你找出两处。�
　　示例：弹簧的弹性势能转化为动能使订书机及时复位。�
　　（1）__________________________；�
　　（2）__________________________。�
　　�
　　2．北京2008年奥运会火炬（如图12所示）有许多地方体现了物理知识与高科技产品的结合。其外观图案为红色的祥云图纹从炬身中部向上升腾，炬身下半部喷涂的高触感橡胶漆，能增大_____，使其握之不易滑落。火炬外壳采用______较小的高品质铝合金材料制造，体积虽大而质量却小，显得轻盈高贵。�
　　3．随着人民生活水平的提高，轿车已逐渐进入百姓家庭，图13是小华家购买的一辆小轿车，他发现轿车的外形类似于飞机的机翼。则轿车在快速行驶过程中，车子上方空气的流速______车子下方空气的流速，因而车子上方气体的压强______车子下方气体的压强，从而使得轿车对地面的压力______车的重力。（均填“大于”、“等于”或“小于”）�
　　4．“神舟六号”在太空中运行时，处于失重状态的宇航员___________惯性（选填“没有”仍具有）；返回舱在将要着陆之前，由于空气阻力作用有一段匀速下落过程，若空气阻力与速度的平方成正比，即f=kv�2，载人舱的质量为m，则此过程中，返回舱受到空气阻力的大小等于_______，返回舱的速度应为______。�
　　5．如图14所示，小明同学用200�N�的拉力拉着物体A以1�m/s�的速度在水平地面上匀速运动，若动滑轮的机械效率为80%，则地面对A的摩擦力大小为_____�N�，拉力所做的功率为_____�W�。�
　　�
　　6．有一根重为G的均匀木棒，能以O为轴自由转动，如图15所示，现在另一端用水平拉力F，缓慢将棒匀速向上拉起，在此过程中，拉力F的大小将______，若F′是竖直向上，将棒匀速拉起的过程中，拉力的大小F′将_____。�
　　7．如图16所示，小华用两个相同的动滑轮组成的动滑轮组来匀速提升一个重为180�N�的重物，所用的拉力为60�N�，不计绳子与滑轮之间的摩擦，则动滑轮组的机械效率为______，每一个动滑轮的重力为_____�N�。�
　　8．如图17所示，A、B为一杆秤的两上提钮。如果提将钮分别用两段粗铁丝替换，那么使用提钮_________称物体质量时，称出的物体质量将比物体的实际质量___________。（填大或小）��
　　9．有一根外径为R�m�，内径为r�m�，长为2L�m�，质量为m�kg�的均匀铁管（ L＞R）。现将铁管竖直立放在水平地面上，有一位同学想把它推倒，他至少需要做的功为_____�J�；推倒后，若想再把它竖立起来，又至少需要做的功为_____�J�。�
　　10．小组成员想到：质量相同的不同晶体熔化成液体时吸收的热量是否相同呢？�
　　他们在相同的烧杯中分别装上了100�g的-10℃冰和100g�的萘，用同样的酒精灯加热，并用表测出它们熔化过程所用的时间，记录的数据如右表所示。�
　　（1）分析实验数据，可以得出结论：质量___________的不同晶体熔化成液体时吸收的热量是________的。�
　　（2）通过查找资料，他们知道为了表示晶体的这种性质，物理学中引入了熔化热这个物理量。仿照比热容的定义，可知：__________的某种晶体熔化成同温度的液体时_________的热量，叫做这种晶体的熔化热。用字母λ表示。�
　　
　　（3）他们还查得：冰的熔化热为3.36×10�5�J/kg�，请你算出：烧杯中的100�g，-10℃�冰全部熔化成水共吸收______�J�的热量。�
　　（c�冰=2.1×10�3�J/(kg・℃�)�
　　11．“东坡米线”是黄州特色小吃。制作的第一步是熬汤：在锅中放入水和鸡，用大火将水煮至沸腾，然后转用小火烹煮。不断给沸腾中的汤加热，汤的温度将_______。再将以下食料一起上桌：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。碗中油层的作用是_____________________________。�
　　12．夏天，在天平左盘中放一敞口玻璃杯，杯中有一冰块，右盘中放有一定质量的砝码，这时天平是平衡的，过了几分钟后，天平失去了平衡，天平向______倾斜了，原因是____________。�
　　13．有一种能反映空气中水蒸气含量的装置叫做干湿泡湿度计。它是由两个相同的温度计并列制成的，其中一个温度计被湿布包起来了。两个温度计的读数不一样，湿泡温度计的读数较________，这是由于湿布中的水在__________时要吸热。在一定的温度下，两个温度计读数的差别越小，表示空气的湿度越__________。�
　　14．一支刻度均匀，但读数不准的温度计，在测标准大气压下的沸水温度时，示数为96�℃�，在测一杯热水温度时，其示数与热水的直实温度50�℃�恰好相等，若用此温度计去测量水混合物温度时，则示数是______�℃�。�
　　三、实验探究题�
　　1.红红买了一种叫“吹泡泡”的玩具，发现有时能吹出泡泡，有时又吹不出泡泡。爱动脑筋的她产生了一个疑问：泡泡的产生究竟与哪些因素有关呢？�
　　⑴她猜想：泡泡的产生与吹泡泡用的管子粗细有关，于是她设计并进行了实验探究，实验结果记录如下：�
　　
　　液体肥皂泡
　　
　　管子直径d/���35102050
　　泡泡产生�的情况容易较易较难难不产生
　　分析以上实验结果，你得到的结论是：___________________________。�
　　⑵对此问题，请你另外提出一种猜想：____________________________。�
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 　　2．有如下器材：100�ml�的烧杯一个、弹簧秤一个、细线足够长，你怎样将弹簧秤改装成能直接测出液体密度的装置。�
　　3．张红在做早餐时发现，同样情况下，煮沸一锅牛奶与煮沸同质量的豆浆用的时间不同，这是为什么呢?请你运用所学的物理知识，针对其中的原因，提出一个猜想，并简述验证这个猜想的办法。�
　　(1)你的猜想是：___________________；�
　　(2)验证猜想的办法是：__________。�
　　四、综合应用题�
　　1．超高压水切割又称“水刀”，它是将普通水经过多级增压后，通过一个极细的喷嘴喷出一道高速“水箭”，对切割表面产生10�8～10�9�Pa�的压强。工业上常用来切割大理石、钢板等坚硬物体。下表是某高压水切割机技术参数：�
　　
　　型号压强�/�MPa�喷嘴横�截面积�/�m�2�排量�/�L・min��-1��）油泵电�机功率�/�kW�换向�方式电源�/�V�
　　22303005×10��-8�2.722．5电子380
　　提示：①表中“排量2.7�L/min�”表示每分钟从喷嘴中喷出水2.7升。�
　　②1�MPa=10�6Pa, 1L＝1×10��－3�m�3�。�
　　请回答：�
　　（1）“水刀”有纯水切割和加磨料切割（磨料为密度大于水的石英砂、金刚砂）两种。高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的_____________（填一种能量名称），加入磨料后切割能力大大提高了，这是因为____________。�
　　（2）若不考虑水从喷嘴喷出后横截面积的变化，高压水流对切割面的压力为多大？�
　　（3）高压水切割机的切割效率是多少？�
　　2．玻璃是由炽热的玻璃液体冷却后形成的。受油滴能在水面均匀分布开来的启发，科研人员发明了一种制取平板玻璃的方法。其主要过程是让玻璃液体浮于某溶液表面上，冷凝后用真空吸盘吊运，如图18所示。(g=10�N／kg�)��
　　 (1)该方法的关键是能否找到会浮起玻璃液体的一种溶液，你认为这种溶液应具备怎样的物理特征?(说出两点)�
　　 (2)一块密度为2.5×10�3�kg/m�3�，体积为1.5×10��-2��m�3�的平板玻璃，冷凝后用真空吸盘吊运转送，若当时大气压为1×10�5�Pa�，则吸盘的面积至少是多少?�
　　 (3)将上述玻璃板提升1�m�，需克服重力做多少功?�
　　
　　3．洗浴用的电热水器的功率是1.2�kW，电热水器内筒的直径是30cm，高是50cm，如果加热过程中的热量损失率为10%，则把水从20℃加热到70℃需要多长时间？��
　　4．学习热学知识后，两位同学设计了一个测定液化汽热值的实验：�
　　取500�g�水放入锅中，用温度计测得水的初始温度为20�℃�，读出液化汽的示数为12.560�m�3�，然后用液化汽给水加热，当温度计的示数为80�℃�时，液化汽的示数为12.563�m�3�。�
　　［c�水＝4.2×10�3�J/（kg・℃）�］�
　　(1)求实验过程中水吸收的热量Q；�
　　(2)他们用水吸收的热量和液化汽表的示数差V（即所用液化汽的体积），根据q=Q/V计算出了液化汽的热值。请回答这个实验方案是否可行？并说明理由。
　　
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文

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