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物理部分--------比热容、内能
1、比热容
①定义：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃时吸收（或放出）的热量。
比热容用符号c表示，它的单位是焦每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃)
②比热容是表示物体吸热或放热能力的物理量。
③ 物理意义：水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，物理意义为：1kg的水温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量为4.2×103J。21·世纪*教育网
④比热容是物质的一种特性，比热容的大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
⑤比较比热容的方法：
①质量相同，升高温度相同，比较吸收热量多少（加热时间）：吸收热量多，比热容大。
②质量相同，吸收热量（加热时间）相同，比较升高温度：温度升高慢，比热容大。
热量的计算
①温度升高时用：Q吸＝cm（t－t0）， t ——末温——摄氏度（℃）；t0——初温——摄氏度（℃）
②温度降低时用：Q放＝cm（t0－t）， t ——末温——摄氏度（℃）；t0——初温——摄氏度（℃）
③只给出温度变化量时用：Q＝cm△t
由公式Q＝cm△t可知：物体吸收或放出热量的多少是由物体的比热容、质量和温度变化量这三个因素决定的。
2、内能的利用、热机
内能的利用
内能的利用方式：①利用内能来加热：实质是热传递。②利用内能来做功：实质是内能转化为机械能。
热机
定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。
热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等
内燃机：
内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。
内燃机每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。
压缩冲程将机械能转化为内能。
做功冲程是由内能转化为机械能。
①汽油机工作过程：
另注意事项：
1、在热传递过程中，一个物体放出热量，同时另一个物体吸收热量,两个物体不可混淆。例如冰箱，制冷剂汽化时从冷冻室中吸收热量，冷冻室放出热量，热量从冷冻室传到制冷剂。
和其他物态变化过程一样，物态变化过程中吸收或 放出热量只是“能量转化与守恒定律”的一种表现。固态变为液态或气态、液体变为气态，物体的内能增大，需要从外界补充能量，反之，需要向外转移能量。21·cn·jy·com
空调制冷、空气热源型热泵热水器的原理和电冰箱的原理基本相同，差异只是它们把吸热和放热设置在两个不同的地方，空调制冷时是在室外放热，在室内吸热；空气热源型热泵热水器在要加热水的地方放热给水，在室外从空气中吸热(名称因此而来)。
2、热胀冷缩或者反常膨胀现象在自然界中普遍存在。传统的温度计几乎都是利用物质热胀 冷缩的性质来工作的；北方冬季河面冰层下水温的特殊分布对鱼类的保护，水的反常膨胀是重要因素；地壳下软流层的对流是引起海陆变迁和火山、地震的主要原因，而造成岩浆对流的原因仍是热胀冷缩；在北纬60°以南的大洋面上，几乎难以见到就地生成的海冰，海水热胀冷缩和海水盐度对凝固点的影响是其中的重要原因。21世纪教育网版权所有
物体热胀冷缩受到阻碍时会产生巨大的作用力。岩石风化就是岩石冷热变化时产生的巨大作用力，使坚硬的岩石分崩离析而造成的。如图所示，用密封细管连接两个容积相同的烧瓶，右边烧瓶内装满水，左边烧瓶内充满空气， 当装置温度升高时，气体和液体都发生热胀，水分子作用力变化明显大于空气分子间作用力变化，界面将向左移动。
3、同时考虑多个区域内的发热功率和散热功率，根据各单元区域内传导的热功率与温差成正比，写出散热功率表达式，再根据各单元区域发热功率和散热功率的关系列出方程，然后综合整理即可求解。正确分析各单元区域散热功率与发热功率的关系是解题的关键。
知识点1、比热容
1、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℃，不考虑热量的损耗，则A、B两物体的比热容之比为（ ）21教育名师原创作品
A．1:2 B．3:5 C．4:9 D．2:3
知识点2、内能的利用、热机
2、某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧。【来源：21·世纪·教育·网】
(1)图示时刻，四冲程汽油机处于____冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成____个工作循环；
(2)若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；____
(3)研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？____这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？____
1、我国载人神舟飞船返回舱的表面有一层叫做“烧蚀层”的物质（如图 所示），可以在返 回大气层时保护返回舱不因高温而烧毁。烧蚀层能起这种作用，除了它的隔热性能外，还主 要由于（ ）
A．它能把热辐射到宇宙空间
B．它的硬度大，飞行时不易损坏
C．它在汽化时能吸收大量的热
D．它的表面非常光滑，能减少舱体与空气的摩擦
2、如图所示，是某同学用一次性纸杯自制的走马灯模型，用支架支在白炽灯上，点亮白炽灯，纸杯就旋转了起来。更换不同瓦数的白炽灯泡，以及利用透明塑料片卷成的不同长度的圆筒加在走马灯上方，都可以观察到纸杯的转速发生了改变。同学们就此发表了四条意见：①因为空气对流，纸杯发生了旋转；②塑料圆筒长度越长，纸杯旋转得越慢； ③白炽灯的瓦数越大，纸杯旋转得越快； ④纸杯的转动方向与杯底开口方向相反。其中与事实符合是（ ）
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④
3、如图a所示是一个用不变形的硬纸片环（图中灰色部分）和橡皮筋（图中轮辐部分）制成的转盘，橡皮筋一端与转盘的中心轴相连且均绷紧。现将转盘的中心轴水平放置在支架上，如图b所示，使转盘处于竖直平面内。
（1）通过怎样的操作，可以判断转盘的重心恰好在中心轴上？
（2）将一个发光的白炽灯泡，靠近放在图a中转轴右侧水平橡皮筋附近，你会看到什么现象？并简述产生这一现象的原理。
4．对流层的大气温度常随距地面的高度增加而 （海拔每升高1000m，气温变化6℃），但这种气温的梯度变化并非固定不变，有时可能出现反常现象，称为逆温。出现逆温现象时，由于不能产生垂直对流，阻碍了空气的垂直对流运动，妨碍了烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，近地面的污染物。“无路可走”，只好“原地不动”，越积越厚，烟尘遮天蔽日，使能见度变差，空气污染势必加重。图甲表示近地面空气若上升到3000m高度时，理论温度为T，实际温度为Ts。当Ts≥T时，则出现了逆温现象。读某城市春季气温日变化图（图乙），回答下列问题：
（1）若Ts稳定在﹣8℃，该城市气温至少要上升到 ℃以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为 时。
（2）一般逆温结束后2h，近地面对流才能起到净化空气的作用。在图乙所示的情况下，仅考虑空气洁净的因素，上午体育锻炼的时间应选在 时以后。
5、体积相等的煤油和钢块，温度从0℃同时升高到2℃时，煤油体积的增加量约为钢块体积增加量的30倍。因此，如果将一块钢制砝码放在煤油中加热时，钢的热膨胀与煤油的热膨胀相比可以忽略不计。现将一只钢制砝码挂在精密测力计下，并将砝码完全浸没在煤油中加热，装煤油的容器是一只圆筒形玻璃容器，整个装置放在精密电子秤上，如图所示。不考虑加热过程中煤油质量的变化。试简要回答下列问题。
（1）随着温度的升高，测力计的指示数如何变化？为什么？
（2）随着温度的升高，容器底部上表面受到煤油的压强如何变化？为什么？
（3）随着温度的升高，电子秤的指示数如何变化？为什么？
1．有五个完全相同的杯子，其中一个盛满开水，其他杯中没有水，仅利用杯子的吸热作用，将开水的温度降低，则下列方法中效果最好的是（ ）
A．将第一杯中的水，平均倒入其余四个杯子中
B．先将第一杯中的水整杯倒入第二个杯子中，等到杯子不再吸热时，再倒入第三个杯子中，以此类推，最后倒入第五个杯子中
C．先平均倒入其中两个杯子中，等到杯子不再吸热，再平均倒入剩下的二个杯子中
D．无论怎样，最终的结果都是相同的
2．将一杯热水倒入盛有冷水的容器中，冷水的温度升高了10℃，再向容器内倒入一杯相同质量和温度的热水，容器中的水温又升高了6℃．如果继续向容器中倒入一杯同样的热水，则容器中的水温会升高（ ）
A．5℃ B．4℃ C．3℃ D．2℃
3．（2020秋 雨花区月考）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℃，不考虑热量的损耗，则A、B两物体的比热容之比为（ ）
A．4：9 B．3：5 C．2：3 D．1：2
4．许多小汽车后窗内壁都平行地装有若干条金属丝，金属丝通电后可以（ ）
A．加热取暖
B．不让车后的行人看见车内乘客
C．防止后窗集灰
D．消除附在车窗内壁上的小水珠
5．如图是一金属管的横截面，d1是内径，d2是外径。当对金属管加热时（ ）
A．d1变大，d2变大 B．d1变大，d2变小
C．d1变小，d2变大 D．d1不变，d2变大
6．如图，在四川邛徕窑遗址中出土了一种唐朝“省油灯”。这种省油灯的灯盏是铜质的，在灯盏下增加了一层夹层，又叫夹层灯。夹层留一小孔，可以从小孔向夹层中加水。灯点燃后，热会由灯盏通过 方式使油的内能增加，温度升高，加快油的蒸发，增加耗油量。在夹层中加水，降低油温，达到省油的目的。为了更省油，请对这种灯提出一个合理的改进意见： 。2-1-c-n-j-y
7．（2020 市南区校级自主招生）如图所示，某同学做了一个气体膨胀的小实验，他将瓶盖的平滑顶部沾水，翻转后放在可口可乐瓶的瓶口。双手搓热，轻轻地将可乐瓶握实，几秒钟后，将会看到瓶盖在瓶口一直跳动。请你根据所学的物理知识，回答下列问题：
（1）瓶盖沾水和不沾水两种情况， （选填“沾水”或“不沾水”）情况演示效果更好；
（2）分别在夏天和冬天做这个实验，在 （选填“夏天”或“冬天”）效果会更好；
（3）分别用小瓶（750毫升）和大瓶（2000毫升）做此实验，选 （选填“小瓶”或“大瓶”）实验效果更好。
8．（2020 市南区校级自主招生）为解决发动机的过热问题，除通过空气自然散热之外，还采用水冷却技术，其原理是将冷水注入与发动机接触的水冷管冷水吸热升温后被排出，使机器工作温度保持稳定。为达到上述要求，还需确定出水冷管和发动机的接触面积与发动机的总散热面积的比值K。已知某发动机的K＝60%，发动机与空气接触部分能带走总热量的10%，余下热量全部由水冷管带走。发动机输入功率为P、效率为η，正常工作的环境室温为t，每秒从水冷管入口处通入体积为V、温度为t的冷水。（已知水的比热容为c，密度为ρ）求：
（1）该发动机每秒通过空气自然散发的热量；
（2）水冷管中的水每秒从发动机吸收的热量；
（3）水冷管出口处的水温。
9．（2020 鼓楼区校级自主招生）有一很大平整的冰块，（冰是0℃）在上面挖一个容积为V＝1000cm3的洞，在上面盖一个不导热的盖子，盖子上钻一个小孔，从小孔里灌100℃的热水，问至少灌多少千克的热水不会有水溢出？（水的密度为1.0×103千克/立方米，冰0.9×103kg/m3）（水比热容4.2×103J/（kg ℃）），冰Q＝3.3×105J/kg，即1000冰融化成水需要的热量是3.3×105J/kg）。21*cnjy*com
10．水在热电厂的锅炉中变为水蒸气，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸气在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用。液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图，求：
（1）夏天，来自冷却塔的水温为16℃，而回到冷却塔的水温为30℃．若冷却塔和液化器间水的流量为15m3/s，试求这个系统通过冷却塔散热的功率。2·1·c·n·j·y
（2）如果发电机的发电功率为5.6×105kW，发电机把机械能转化为电能的效率为80%，不计水蒸气通过涡轮机过程中由于热传递造成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸气的能量转化为电能的效率。21*cnjy*com
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物理部分--------比热容、内能
1、比热容
①定义：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃时吸收（或放出）的热量。
比热容用符号c表示，它的单位是焦每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃)
②比热容是表示物体吸热或放热能力的物理量。
③ 物理意义：水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，物理意义为：1kg的水温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量为4.2×103J。
④比热容是物质的一种特性，比热容的大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
⑤比较比热容的方法：
①质量相同，升高温度相同，比较吸收热量多少（加热时间）：吸收热量多，比热容大。
②质量相同，吸收热量（加热时间）相同，比较升高温度：温度升高慢，比热容大。
热量的计算
①温度升高时用：Q吸＝cm（t－t0）， t ——末温——摄氏度（℃）；t0——初温——摄氏度（℃）21教育网
②温度降低时用：Q放＝cm（t0－t）， t ——末温——摄氏度（℃）；t0——初温——摄氏度（℃）21*cnjy*com
③只给出温度变化量时用：Q＝cm△t
由公式Q＝cm△t可知：物体吸收或放出热量的多少是由物体的比热容、质量和温度变化量这三个因素决定的。21*cnjy*com
2、内能的利用、热机
内能的利用
内能的利用方式：①利用内能来加热：实质是热传递。②利用内能来做功：实质是内能转化为机械能。
热机
定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。
热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等
内燃机：
内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。
内燃机每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。
压缩冲程将机械能转化为内能。
做功冲程是由内能转化为机械能。
①汽油机工作过程：
另注意事项：
1、在热传递过程中，一个物体放出热量，同时另一个物体吸收热量,两个物体不可混淆。例如冰箱，制冷剂汽化时从冷冻室中吸收热量，冷冻室放出热量，热量从冷冻室传到制冷剂。
和其他物态变化过程一样，物态变化过程中吸收或 放出热量只是“能量转化与守恒定律”的一种表现。固态变为液态或气态、液体变为气态，物体的内能增大，需要从外界补充能量，反之，需要向外转移能量。【来源：21cnj*y.co*m】
空调制冷、空气热源型热泵热水器的原理和电冰箱的原理基本相同，差异只是它们把吸热和放热设置在两个不同的地方，空调制冷时是在室外放热，在室内吸热；空气热源型热泵热水器在要加热水的地方放热给水，在室外从空气中吸热(名称因此而来)。
2、热胀冷缩或者反常膨胀现象在自然界中普遍存在。传统的温度计几乎都是利用物质热胀 冷缩的性质来工作的；北方冬季河面冰层下水温的特殊分布对鱼类的保护，水的反常膨胀是重要因素；地壳下软流层的对流是引起海陆变迁和火山、地震的主要原因，而造成岩浆对流的原因仍是热胀冷缩；在北纬60°以南的大洋面上，几乎难以见到就地生成的海冰，海水热胀冷缩和海水盐度对凝固点的影响是其中的重要原因。
物体热胀冷缩受到阻碍时会产生巨大的作用力。岩石风化就是岩石冷热变化时产生的巨大作用力，使坚硬的岩石分崩离析而造成的。如图所示，用密封细管连接两个容积相同的烧瓶，右边烧瓶内装满水，左边烧瓶内充满空气， 当装置温度升高时，气体和液体都发生热胀，水分子作用力变化明显大于空气分子间作用力变化，界面将向左移动。
3、同时考虑多个区域内的发热功率和散热功率，根据各单元区域内传导的热功率与温差成正比，写出散热功率表达式，再根据各单元区域发热功率和散热功率的关系列出方程，然后综合整理即可求解。正确分析各单元区域散热功率与发热功率的关系是解题的关键。
知识点1、比热容
1、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℃，不考虑热量的损耗，则A、B两物体的比热容之比为（ ）【来源：21·世纪·教育·网】
A．1:2 B．3:5 C．4:9 D．2:3
【答案】C
【详解】物体A放入甲杯水后，它们的共同温度为50℃ 4℃=46℃
水放出的热量
A吸收的热量
根据热平衡方程可知，
代入相关数据得：
物体B放入乙杯水后，它们的共同温度为50℃ 8℃=42℃
水放出的热量
B吸收的热量
根据热平衡方程可知
代入相关数据得
A、B两物体质量相等，即mA=mB，则有
故选C。
知识点2、内能的利用、热机
2、某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧。
(1)图示时刻，四冲程汽油机处于____冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成____个工作循环；
(2)若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；____
(3)研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？____这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？____21世纪教育网版权所有
【答案】压缩 30 1000N 1.5×107J 1.5×104s
【详解】
(1)[1]由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程；
[2]该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程，热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成120个冲程，则每秒它对外做功30次，完成30个工作循环，飞轮转动60周；
(2)[3]汽油完全燃烧释放的热量：，
根据可得有用功：，
由可得，汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，通过的路程：
，
由可得，汽车匀速直线行驶，则汽车所受的阻力：；
(3)[4]汽油燃烧释放能量的40%为：，
转换的电能：；
[5]由可得，这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作的时间：
。
1、我国载人神舟飞船返回舱的表面有一层叫做“烧蚀层”的物质（如图 所示），可以在返 回大气层时保护返回舱不因高温而烧毁。烧蚀层能起这种作用，除了它的隔热性能外，还主 要由于（ ）21·cn·jy·com
A．它能把热辐射到宇宙空间
B．它的硬度大，飞行时不易损坏
C．它在汽化时能吸收大量的热
D．它的表面非常光滑，能减少舱体与空气的摩擦
【解答】解：“烧蚀层“的物质在遇到高温时会发生熔化和汽化现象，在熔化和汽化时能吸收大量的热，故可以保证飞船温度不至于太高；
故选：C。
2、如图所示，是某同学用一次性纸杯自制的走马灯模型，用支架支在白炽灯上，点亮白炽灯，纸杯就旋转了起来。更换不同瓦数的白炽灯泡，以及利用透明塑料片卷成的不同长度的圆筒加在走马灯上方，都可以观察到纸杯的转速发生了改变。同学们就此发表了四条意见：①因为空气对流，纸杯发生了旋转；②塑料圆筒长度越长，纸杯旋转得越慢； ③白炽灯的瓦数越大，纸杯旋转得越快； ④纸杯的转动方向与杯底开口方向相反。其中与事实符合是（ ）【出处：21教育名师】
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④
【解答】解：当走马灯放在白炽灯泡上面时，扇叶由于空气被白炽灯加热而形成对流，会推动走马灯转动；故①正确。
如风车图，走马灯上端扇叶受到的空气推力，所以纸杯的转动方向与杯底开口方向相反；故④正确。
当白炽灯泡的功率越大时，空气受热膨胀的越大，上升速度越快，纸杯转动越快；当纸杯越大，受得到热气流的推力越大，纸杯转动越快。故③正确；
虽塑料圆筒长度不同，空气上下对流效果明显，塑料圆筒长度越长，走马灯转速越快。故②不正确。
故选：D。
3、如图a所示是一个用不变形的硬纸片环（图中灰色部分）和橡皮筋（图中轮辐部分）制成的转盘，橡皮筋一端与转盘的中心轴相连且均绷紧。现将转盘的中心轴水平放置在支架上，如图b所示，使转盘处于竖直平面内。
（1）通过怎样的操作，可以判断转盘的重心恰好在中心轴上？
（2）将一个发光的白炽灯泡，靠近放在图a中转轴右侧水平橡皮筋附近，你会看到什么现象？并简述产生这一现象的原理。
【解答】解：（1）用力使转盘转动，如果转盘可以绕水平中心轴自由转动，且将转盘转至任意位置，盘均可保持平衡，
则转盘的重心恰好在中心轴上。
（2）将一个发光的白炽灯泡，靠近放在图a中转轴右侧水平橡皮筋附近，会看到转盘会沿逆时针转动；
这是因为：用发光的白炽灯在转盘右侧照射时，橡皮筋受热发生膨胀，转盘的重心左移，转盘在重力作用下会逆时针转动。2·1·c·n·j·y
4．对流层的大气温度常随距地面的高度增加而 （海拔每升高1000m，气温变化6℃），但这种气温的梯度变化并非固定不变，有时可能出现反常现象，称为逆温。出现逆温现象时，由于不能产生垂直对流，阻碍了空气的垂直对流运动，妨碍了烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，近地面的污染物。“无路可走”，只好“原地不动”，越积越厚，烟尘遮天蔽日，使能见度变差，空气污染势必加重。图甲表示近地面空气若上升到3000m高度时，理论温度为T，实际温度为Ts。当Ts≥T时，则出现了逆温现象。读某城市春季气温日变化图（图乙），回答下列问题：
（1）若Ts稳定在﹣8℃，该城市气温至少要上升到 ℃以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为 时。
（2）一般逆温结束后2h，近地面对流才能起到净化空气的作用。在图乙所示的情况下，仅考虑空气洁净的因素，上午体育锻炼的时间应选在 时以后。
【解答】解：因为对流层的直接热源主要来自地面，而不是来自太阳辐射，对流层气温随高度增加而降低。
（1）该城市气温要上升到10℃以上时，地面空气才能够膨胀上升，逆温现象才会结束；对照图示中的右图知该城市气温大于10℃的时间是一天中的8点到次日2点，（夜间）2点以后地面气温低于10℃，开始出现逆温现象，一直延续到早晨8点，逆温现象结束．
（2）如果逆温结束2小时后，近地面对流才能起到“净化空气”的作用，依据题意，上午体育锻炼的时间应选在早晨8点逆温结束的2小时后，即10时。
故答案为：降低；（1）10；8；（2）10。
5、体积相等的煤油和钢块，温度从0℃同时升高到2℃时，煤油体积的增加量约为钢块体积增加量的30倍。因此，如果将一块钢制砝码放在煤油中加热时，钢的热膨胀与煤油的热膨胀相比可以忽略不计。现将一只钢制砝码挂在精密测力计下，并将砝码完全浸没在煤油中加热，装煤油的容器是一只圆筒形玻璃容器，整个装置放在精密电子秤上，如图所示。不考虑加热过程中煤油质量的变化。试简要回答下列问题。
（1）随着温度的升高，测力计的指示数如何变化？为什么？
（2）随着温度的升高，容器底部上表面受到煤油的压强如何变化？为什么？
（3）随着温度的升高，电子秤的指示数如何变化？为什么？
【解答】解：（1）随着温度的升高，测力计的指示数将会变大。因为随着温度的升高，煤油的体积膨胀，密度变小，而由题意可知砝码排开煤油的体积不会变化，由ρ＝，排开煤油的质量就会变小，由G＝mg，排开煤油的重力会变小，由F浮＝G排，砝码受的浮力变小，当砝码静止不动时，测力计对砝码的拉力T与砝码所受浮力F浮之和等于砝码所受的重力G，所以当砝码受的重力不变，受的浮力变小时，测力计对砝码的拉力T就变大，所以测力计的指示数会变大。
（2）随着温度的升高，容器底部上表面受到煤油的压强变小。容器底部上表面受到煤油的压力等于煤油受的重力加钢块对煤油的压力，浮力减小，所以压力也减小，煤油的重力是不变的，煤油对容器底部上表面的总压力减小，容器底部上表面的面积不变，所以受到的压强变小。
（3）随着温度的升高，电子秤的指示数会变小。砝码对煤油的作用力F浮′与砝码受到的浮力F浮是相互作用力，大小相等。电子秤对容器的支持力N等于砝码对煤油的作用力F浮′与容器和煤油的总重G筒油之和，当砝码受到的浮力F浮变小时，砝码对煤油的作用力F浮′也变小，容器和煤油的总重G筒油之和不变，电子秤对容器的支持力N就会变小，盛煤油的容器对电子秤的压力会变小，所以电子秤的指示数会变小。
1．有五个完全相同的杯子，其中一个盛满开水，其他杯中没有水，仅利用杯子的吸热作用，将开水的温度降低，则下列方法中效果最好的是（ ）
A．将第一杯中的水，平均倒入其余四个杯子中
B．先将第一杯中的水整杯倒入第二个杯子中，等到杯子不再吸热时，再倒入第三个杯子中，以此类推，最后倒入第五个杯子中
C．先平均倒入其中两个杯子中，等到杯子不再吸热，再平均倒入剩下的二个杯子中
D．无论怎样，最终的结果都是相同的
【解答】解：无论采用哪种方法，当杯子注入开水后，杯子本身的温度升高，杯内开水的温度降低。直到杯子的温度和杯内水的温度相等为止，这时杯子不再吸热。
∵杯子升高的温度△t杯＝，
∴当采用B方法时，整杯开水注入第二个杯中，杯子所升高的温度一定比A、C方法高。而杯子升高的温度较高，就表示杯子吸收开水的热量较多。
同理，把开水（现在变为暖水）从第二个杯子再注入第三个杯子中，则第三个杯子所升高的温度，一定比A、C方法的第三个杯子所升高的温度高，如此类推。
可知采用B方法，可以使开水失去较多的热量，也就是降低较大的温度。
故选：B。
2．将一杯热水倒入盛有冷水的容器中，冷水的温度升高了10℃，再向容器内倒入一杯相同质量和温度的热水，容器中的水温又升高了6℃．如果继续向容器中倒入一杯同样的热水，则容器中的水温会升高（ ）
A．5℃ B．4℃ C．3℃ D．2℃
【解答】解：设热水和冷水的温度差为t，
∵质量为m0的一小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中，使得冷水温度升高了10℃，
∴Q吸＝Q放，
从而可知，cm0（t﹣10℃）＝cm×10℃，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
又向保温容器中倒入一小杯同质量为m0同温度的热水，水温又上升了6℃，
Q吸＝Q放，
从而可知，cm0（t﹣10℃﹣6℃）＝c（m+m0）×6℃，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
则①﹣②得：
6℃×cm0＝10℃×cm﹣6℃×cm﹣6℃×cm0，
整理得：12℃×cm0＝4℃×cm，
解得：m＝3m0；
代入①式可得，t＝40℃；
假设我们将全部热水一次性注入，则由热平衡方程可知：
3m0c（40℃﹣△t）＝mc△t，m＝3m0；
联立两式解得：△t＝20℃；
40℃﹣20℃＝20℃
则注入3杯水后，水温还会上升：20℃﹣10℃﹣6℃＝4℃。
故选：B。
3．（2020秋 雨花区月考）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℃，不考虑热量的损耗，则A、B两物体的比热容之比为（ ）
A．4：9 B．3：5 C．2：3 D．1：2
【解答】解：（1）物体A放入甲杯水后，它们的共同温度为50℃﹣4℃＝46℃，
水放出的热量Q放＝c水m水Δt水
A吸收的热量Q吸＝cAmAΔtA，
根据热平衡方程：Q放＝Q吸，
即c水m水Δt水＝cAmAΔtA，即c水m水×4℃＝cAmA×（46℃﹣10℃）
所以A的比热容为：
cA＝×＝×，
（2）物体B放入乙杯水后，它们的共同温度为50℃﹣8℃＝42℃，
水放出的热量Q放＝c水m水Δt水′，
B吸收的热量Q吸＝cBmBΔtB′，
根据热平衡方程：Q放＝Q吸，
即c水m水Δt水′＝cBmBΔtB，即c水m水×8℃＝cBmB×（42℃﹣10℃）
所以B的比热容为：
cB＝×＝×，
因为A、B两物体质量相等，即mA＝mB，
所以A、B的比热容之比为：＝＝4：9。
故选：A。
4．许多小汽车后窗内壁都平行地装有若干条金属丝，金属丝通电后可以（ ）
A．加热取暖
B．不让车后的行人看见车内乘客
C．防止后窗集灰
D．消除附在车窗内壁上的小水珠
【解答】解：金属丝通电后可以产生热量，使车内的温度升高，车窗内壁上的小水珠就会汽化为水蒸气。
故选：D。
5．如图是一金属管的横截面，d1是内径，d2是外径。当对金属管加热时（ ）
A．d1变大，d2变大 B．d1变大，d2变小
C．d1变小，d2变大 D．d1不变，d2变大
【解答】解：当对金属管进行加热时，金属管的金属部分受热向外膨胀，所以金属管的外径部分向外膨胀，金属管的外径增大，同时金属管的内径部分也向内膨胀，内径比原来要大，所以d1变大，d2变大。www.21-cn-jy.com
故选：A。
6．如图，在四川邛徕窑遗址中出土了一种唐朝“省油灯”。这种省油灯的灯盏是铜质的，在灯盏下增加了一层夹层，又叫夹层灯。夹层留一小孔，可以从小孔向夹层中加水。灯点燃后，热会由灯盏通过 方式使油的内能增加，温度升高，加快油的蒸发，增加耗油量。在夹层中加水，降低油温，达到省油的目的。为了更省油，请对这种灯提出一个合理的改进意见： 。www-2-1-cnjy-com
【解答】解：
（1）灯点燃后会加热灯盏，灯盏的热量会通过热传递的方式转移给油，使油的内能增大，温度升高，加快油的蒸发，容易耗油；【版权所有：21教育】
（2）为了省油，也可以给灯盏加盖，可以减少表面的空气流速，这样会降低油耗。
也可以用瓷质灯盏代替铜质灯盏，这样可以降低油的温度，减小蒸发速度，降低油耗；（能减小油蒸发的意见均可）
故答案为：热传递；在灯盏上加盖。
7．（2020 市南区校级自主招生）如图所示，某同学做了一个气体膨胀的小实验，他将瓶盖的平滑顶部沾水，翻转后放在可口可乐瓶的瓶口。双手搓热，轻轻地将可乐瓶握实，几秒钟后，将会看到瓶盖在瓶口一直跳动。请你根据所学的物理知识，回答下列问题：
（1）瓶盖沾水和不沾水两种情况， （选填“沾水”或“不沾水”）情况演示效果更好；
（2）分别在夏天和冬天做这个实验，在 （选填“夏天”或“冬天”）效果会更好；
（3）分别用小瓶（750毫升）和大瓶（2000毫升）做此实验，选 （选填“小瓶”或“大瓶”）实验效果更好。
【解答】解：（1）瓶盖有沾水的目的是为了让瓶盖与瓶口更加密合，如果没有沾水，偏高与瓶口的密闭性差，将无法看到瓶盖在瓶一直跳动，故选“沾水”情况演示效果更好；
（2）该实验是利用手的热量来加热瓶中空气的，手与瓶中空气的温差越大，瓶中空气温度变化越明显，实验越容易成功，冬天手与瓶中空气温差大，所以冬天实验效果好；
（3）瓶子越小，瓶中空气越少，在吸收热量相同的情况下，温度上升越多，瓶内气体的压强越大，越容易推动瓶塞跳动。2-1-c-n-j-y
故答案为：（1）沾水；（2）冬天；（3）小瓶。
8．（2020 市南区校级自主招生）为解决发动机的过热问题，除通过空气自然散热之外，还采用水冷却技术，其原理是将冷水注入与发动机接触的水冷管冷水吸热升温后被排出，使机器工作温度保持稳定。为达到上述要求，还需确定出水冷管和发动机的接触面积与发动机的总散热面积的比值K。已知某发动机的K＝60%，发动机与空气接触部分能带走总热量的10%，余下热量全部由水冷管带走。发动机输入功率为P、效率为η，正常工作的环境室温为t，每秒从水冷管入口处通入体积为V、温度为t的冷水。（已知水的比热容为c，密度为ρ）求：21教育名师原创作品
（1）该发动机每秒通过空气自然散发的热量；
（2）水冷管中的水每秒从发动机吸收的热量；
（3）水冷管出口处的水温。
【解答】解：（1）由题知，发动机散热通过空气自然散热和冷水吸热后排出实现，
发动机输入功率为P、效率为η，设每秒散热为Q，E为输入能量，
输入能量E＝Pt，
发动机输入能量一部分转化为有用能量，一部分通过散热向外排出，即：E＝W+Q，
由η＝知，1﹣η＝＝，
发动机每秒产生热量：Q＝（1﹣η）P×1s＝（1﹣η）P，
因为发动机与空气接触部分能带走总热量的10%，所以发动机每秒通过空气自然散发的热量：
Q空气＝10%Q＝10%×（1﹣η）P＝0.1（1﹣η）P；
（2）散热时：Q水冷+Q空气＝Q，
所以水冷管中的水每秒从发动机吸收的热量：
Q水冷＝Q﹣Q空气＝（1﹣η）P﹣0.1（1﹣η）P＝0.9（1﹣η）P；
（3）设水冷管出口处水温为T，由Q吸＝cm（t﹣t0）和ρ＝可得，冷水每秒从发动机吸收热量：
Q水冷＝cm（T﹣t）＝cρV（T﹣t），
所以：cρV（T﹣t）＝0.9（1﹣η）P，
解得：T＝+t。
答：（1）该发动机每秒通过空气自然散发的热量为0.1（1﹣η）P；
（2）水冷管中的水每秒从发动机吸收的热量为0.9（1﹣η）P；
（3）水冷管出口处的水温为+t。
9．（2020 鼓楼区校级自主招生）有一很大平整的冰块，（冰是0℃）在上面挖一个容积为V＝1000cm3的洞，在上面盖一个不导热的盖子，盖子上钻一个小孔，从小孔里灌100℃的热水，问至少灌多少千克的热水不会有水溢出？（水的密度为1.0×103千克/立方米，冰0.9×103kg/m3）（水比热容4.2×103J/（kg ℃）），冰Q＝3.3×105J/kg，即1000冰融化成水需要的热量是3.3×105J/kg）。21·世纪*教育网
【解答】解：冰吸收热量后会熔化，设熔化的冰的体积为V1，Q＝3.3×105J/kg；
则冰熔化吸收的热量为：Q吸＝m冰Q＝ρ冰V1Q；
冰熔化成水后，质量不变，根据ρ＝可知，冰熔化成水的体积为：V水＝＝＝＝0.9V1；
冰熔化成水后缩小的体积为：V'＝V1﹣V水＝V1﹣0.9V1＝0.1V1；
V＝1000cm3＝0.001m3，则需要添加的水的体积为：V水总＝V+V'＝0.001m3+0.1V1；
所加水的质量为：m水＝ρ水V水总＝ρ水（0.001m3+0.1V1）；
水放出的热量为：Q放＝c水m水△t；
水放出的热量与冰吸收的热量是相同的，即Q吸＝Q放，ρ冰V1Q＝c水m水△t；
代入数据得：
0.9×103kg/m3×V1×3.3×105J/kg＝4.2×103J/（kg ℃）×1×103kg/m3×（0.001m3+0.1V1）×（100℃﹣0℃）；
解得：V1≈1.65×10﹣3m3；
则添加的水的体积为：
V水总＝V+V'＝0.001m3+0.1×1.65×10﹣3m3＝1.165×10﹣3m3；
所加水的质量为：m水＝ρ水V水总＝1×103kg/m3×1.165×10﹣3m3＝1.165kg。
答：至少灌1.165千克的热水不会有水溢出。
10．水在热电厂的锅炉中变为水蒸气，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸气在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用。液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图，求：
（1）夏天，来自冷却塔的水温为16℃，而回到冷却塔的水温为30℃．若冷却塔和液化器间水的流量为15m3/s，试求这个系统通过冷却塔散热的功率。
（2）如果发电机的发电功率为5.6×105kW，发电机把机械能转化为电能的效率为80%，不计水蒸气通过涡轮机过程中由于热传递造成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸气的能量转化为电能的效率。
【解答】解：（1）∵冷却塔和液化器间水的流量为15m3/s，
∴冷却塔和液化器间水的流量为15m3/s×1×103kg/m3＝15×103kg/s，
所以单位时间内，内能变化为：Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×15×103kg×（30℃﹣16℃）＝8.82×108J；21cnjy.com
散热的功率：P内＝＝＝8.82×108W。
（2）发电机消耗的机械功率：P机＝5.6×108W÷80%＝7×108W；
由（1）知，单位时间内消耗的内能是：P内＝8.82×108W。
所以水蒸气的能量转化为电能的效率为：η＝×100%＝×100%≈35.4%；
答：（1）这个系统通过冷却塔散热的功率为8.82×108W；（2）水蒸气的能量转化为电能的效率为35.4%。
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