物理竞赛专题训练(热学)

物

初中物理竞赛专题训练—热学

一、选择题（ 每题10分共计120分 ）

1.液体温度计是利用液体热胀冷缩的性质制成的。用两种不同的液体做成两支温度计，刻度的方法，都按照摄氏度的方法。现在用这两支温度计分别去测量两个物体的温度，正确的说法是 ( )

A 只要两支温度计的读数相等，被测两物体的实际温度就相等

B 如果两支温度计读数相等，被测两物体实际温度肯定不等

C 最少存在两个温度值，读数如相等，被测两物体的实际温度也相等

D 最多只存在一个温度值，读数如相等，被测两物体的实际温度也相等

2.某刻度均匀但读数不准的温度计，用它测量冰水混合物的温度时，示数是4?C，当冰熔化后，水温度升高到某一数值时，发现它的示数恰好与真实温度相等，让水温再增加10?C，而温度计的示数只增加了9?C，那么，当用此温度计去测量一个标准大气压下的沸水温度时，示数变为 （ ）

A.92?C B.94?C C.96?C D.98?C

3.如图所示，金属球甲和金属环乙用同种材料制成。室温环境下，甲球恰好能穿过乙环。则

( )

A.在同一高温环境下同时加热短暂时间后，球不能穿过环

B.在同一高温环境下同时加热足够长时间后，球不能穿过环

C.在同一低温环境下同时冷却短暂时间后，球不能穿过环

D.在同一低温环境下同时冷却足够长时间后，球不能穿过环

4.用材料甲制成的刻度尺去测量用材料乙制成的物体的长度。在15℃时测得的长度为l1，在

30℃时测得的长度为l2。如果两次的测量方法都正确，且l1>l2。则下列说法中正确的是

( )

A.甲、乙两种材料膨胀程度不同，且材料乙的膨胀程度大

B.如果在15℃时取甲、乙两材料的长度均是1米，则在降低相同温度后甲的长度大于乙的长度

C.如果在15℃时取甲、乙两种材料的长度均是1米，则在升高相同温度后，甲的长度大于乙的长度

D.以上三种情况都不对

5.使用冷暖空调的密闭轿车玻璃上，无论盛夏还是严冬，都有小水珠凝结。实际情况是( )

A.小水珠总是凝结在窗玻璃的内表面

B.小水珠总是凝结在窗玻璃的外表面

C.夏天小水珠凝结在窗玻璃内表面，冬天凝结在外表面

D.夏天小水珠凝结在窗玻璃外表面，冬天凝结在内表面

6.如图所示，甲容器内装有水，乙试管内也装有水，并通过甲容器密封盖上的孔插入甲容器的水中，且乙试管与密封盖紧密接触。现给甲容器加热，则经过一段时间后 （ ）

A.甲容器内的水先沸腾

B.乙试管内的水先沸腾

C.甲容器、乙试管内的水同时沸腾

D.甲容器内的水沸腾，乙试管内的水不会沸腾

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7.用混合法测定物质的比热的实验中，由于不可避免会有热量的损失(包括小铝筒容量的吸热)，那么 ( )

A．测出放热物质的比热大干其真实值，测出吸热物质的比热小于其真实值

B．测出放热物质的比热大于其真实值，测出吸热物质的比热大于其真实值

C．测出放热物质的比热小于其真实值，测出吸热物质的比热小于其真实值

D．测出放热物质的比热小于其真实值，测出吸热物质的比热大于其真实值

8.人的体温是由“下丘脑”中特殊神经细胞组织控制的，它对人体体温的变化很敏感，当下丘脑温度高于37℃时，人体散热机制（如血管舒张，出汗等）就会活跃起来。已知37℃时蒸发18克汗水所需要的能量为4300焦。现有一中年人漫步行走时，每秒钟体内产生的热量为35焦，而此时人体通过传导、辐射等方式（不包括出汗）产生的散热功率只有33瓦，因此还要通过出汗的方式才能保持37℃的体温不变。那么此人漫步行走1小时出汗约（ ）

A.20克 B.30克 C.40克 D.50克

9.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℃

10.将质量为m、温度为O℃的雪（可看成是冰水混合物）投入装有热水的容器中，热水的 质量为M，平衡后水温下降了t；向容器中再投入质量为2m上述同样性质的雪，平衡后容 器中的水温恰好又下降了t。则m:M为 ( )

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

11.两种金属的密度分别为ρl、ρ2，且ρl：ρ2=2:1，它们的比热分别为cl、c2，且 cl：c2=1:2。现用这两种金属制成体积相等的两实心球甲、乙。甲球中两种金属的体积相等，乙球中两种金属的质量相等，则甲、乙两金属球的比热c甲、c乙的比值关系是 （ ）。

A.8:9 B.9:8 C. 10:9 D．9:10

12.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10℃；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10℃。第二种方式：从沸水中同时取出甲、乙投入冷水中，使之达到热平衡。则在第二种方式下，这杯冷水温度的变化是 （ ）

A.升高不足20℃ B.升高超过20℃

C.恰好升高了20℃ D.条件不足，无法判断

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内能、比热及热传递计算复习巩固提高练习

【例1】 已知1g甲液体温度升高1℃需要2.1J的热量，1g乙液体温度升高1℃需

要4.2J的热量，1g丙液体温度升高1℃需要2.8J的热量．分别取甲、乙两种液体各60g，以相同的热源加热，其温度与加热时间的关系如图所示．若取90g的丙液体，以相同的热源加热，则其温度与加热时间的关系图像 （ ）

A．落在Ⅰ区 B．落在Ⅱ区 C．与甲重叠 D．与乙重叠

＜分析＞ 根据已知条件可以分别确定三种液体的比热容：

C甲?2.1J/（kg?0C），C乙?4.2J/（kg?0C）， C丙?2.8J/（kg?0C）

结合题意和图像可知，用相同的热源加热相同的时间，即甲、丙吸收相同的热量，它们升高的温度关系由Q甲?Q丙，得

?t甲m丙c丙90g?2.8

???2 所以 ?t丙m甲c甲60g?2.1

?t甲?2?t丙

类似可找出乙和丙升温的关系：

?t乙m丙c丙90g?2.8

???1 所以 ?t丙m乙c乙60g?4.2

?t乙??t丙，即丙液体与乙液体升高的温度相同．

＜答案＞ D

【例2】 （湖南长沙）有质量相同、比热容不同、温度不同的甲、乙、丙三种液体，甲的温

度是44℃，乙的温度是32℃，丙的温度是24℃．如将甲和乙混合后，温度为36℃；如将乙和丙混合后，温度为30℃．问甲、丙混合后，温度将变为多少？

＜分析＞ 本题中一共进行了三次热交换，可写出三次热交换的热平衡方程式，由于甲、

乙、丙质量相等，可找出甲、乙、丙的热容关系，通过解方程组即可求得甲、丙混合后的温度．

当甲、乙混合达到热平衡时，有Q放=Q吸，

即c甲mVt甲=c乙mVt乙．得c甲m(44－36)?c乙m(36－32)． 解得2c甲?c乙．

??c丙mVt丙． ??Q放?，即c乙mVt乙当乙、丙混合达到热平衡时，有Q吸

得c乙m(32?30)?c丙m(30?24)，解得c乙?3c丙． 设甲、丙混合后的最终温度为

c甲m(44?t)?c丙m(t?24)．③

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??c丙mVt丙?，t，有c甲mVt甲

物

将c甲?

t=36℃．

1111

cm(t?24)．解得c乙和c丙?c乙代入③式得c乙m(44?t)?

3223丙

【例3】 已知金属铜与铁的比热容c铁?c铜，将质量和初温均相等的铁球和铜球放到冷水

中，当它们放出相等的热量后再靠在一起，则热量会怎样传递？

（t0?t）＜分析＞ 根据Q＝cmVt，即Q＝cm，我们可以得到t?t0?

Q

，c越大，则t越cm

大（降低的温度铜球．

Q

小），则t大的球将会传热给t小的球，即铁球将会传热给cm

注意：是因为放热，Vt用t0?t；传递的是热不是温度，直到它们的温度相同为止．

【例4】 有一堆潮湿的石子，它的比热容为1.8?103J/(kg??C)，干燥砂石的比热容为

求：（1）砂石中水的含量（2）这堆砂石的密度（ρ砂?2.4ρ水） 0.92?103J/(kg??C)，

＜分析＞ （1）设这堆砂石的质量为M，其中水的质量为m，

当吸热，温度变化时，有：cMVt???c砂(M－m)?(c水m)??Vt 1.8?103M?0.92?103(M?m)?4.2?103m，

m11

??26.8% M41

m石M?m

?ρ石ρ砂

（2）质量为

MM

?ρ?1.37ρ砂 V石M?m砂

M

的砂石的体积V石?

，

ρ石?

注意：砂石体积并不因有水而变大，所以密度只会变大不会变小．

【例5】 （武汉）现有20℃的凉水和80℃的热水可供任意选用，若某人需要50℃的温水洗

澡该怎样办？若在配水的过程中没有热损失，且希望得到50kg这样的温水，请你通过计算说明确切的配水方法．

＜分析＞ （1）当热水和凉水混合时，由于有温度差，因而会发生传热现象，热水的温

度会降低，凉 水的温度会升高．取适当的凉水和热水混合，可得到50℃的温水．

（2）取热水和凉水混合时，容器会吸热，同时也会向空气中散热，这些都称

为热损失．题目中假定没有热损失，即意味着在混合过程中热水放出的

热量全部被凉水吸收，有Q放?Q吸，设所需热水的质量为m热，热水的初温t0热?80℃；所需凉水的质量为m凉，凉水t0凉＝20℃，热水与凉水的

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混合质量为m?50kg，混合温度t?50℃． 由Q吸?Q放及质量关系可得

c水m热?t0热?t??c水m凉?t?t0凉? ①，m热?m凉?m ②

由①式得

m热m凉

＝t?t0凉t0热?t

＝

50?20

式得m热?m凉?25kg． ＝1．结合②

80?50

即热水和凉水各取25kg可得50kg、50℃的温水．

【例6】 现有70℃的热水50kg，10℃的冷水50kg，要配置成温度为36℃的温水，问最多能

配置多少千克？

＜分析＞ 把这两种温度的水混合在一起后，热平衡温度在10℃－70℃之间，如果都混在

一起，质量是100kg，但温度不一定在36℃，所以应先确定36℃水中两种温度水的质量比，然后判断出哪种温度的水用得多．

设需要热水m1，需要冷水m2，则： cm1(t01?t)?cm2(t?t02)，

m1t?t0236?1013

??? m2t01?t70?3617

由上式知道冷水用得多，所以：

1313

m2?50kg，m1?m2??50kg?38.24kg

1717最多配置36℃的水的质量为： m?m1?m2?(50?38.24)kg?88.24kg

【例7】 将一杯热水倒入盛有一些冷水的容器中，冷水的温度升高了10℃，又向容器内倒

入同样的一杯热水，冷水的温度又升高了6℃，如果再向容器内倒入同样一杯热水，则冷水的温度可再升高多少度？

＜分析＞ 三次热平衡的过程，根据热平衡公式可以列出这三个热平衡公式，综合三式即可以解出：

设容器内冷水的质量为m1，初温度为t01，每杯热水的质量为m2，初温度为t02，则．

第一次把热水倒入冷水中有：cm1Vt1?cm2??t02??t01?Vt1??? 10m1?m2??t02??t01?10???……①

第二次把热水倒入冷水中有：c(m1?m2)Vt2?cm2??t02??t01?Vt1?Vt2??? 6(m1?m2)?m2??t02??t01?10?6???……②

有①式和②式解得：m1?3m2，(t02?t01)?40℃……③

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