综合01 热学综合突破培优（竞赛精练）-2024-2025学年初中物理竞赛能力培优精练（九年级）+习题+答案

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一、单选题
1．已知物体的动能表达式为EK=mv2，其中m 为物体的质量，v 为物体的运动速度。如图所示，质量m1=8kg的平顶小车静止在光滑的水平轨道上，车顶与左侧光滑平台等高，平台上放置质量m2=2kg的小物块，小物块以5m/s 的初速度向右运动，滑上小车。最终小物块静止在小车上，并以1m/s 的速度一起向右运动。若此过程中机械能全 部转化为内能，且全部被小物块吸收，则能使小物块的温度升高多少?[小物块的比热容为2×103J/（kg·℃）] （ ）
A．2.5×10-4℃B．1×10-3℃C．5×10-3℃D．6.25×10-3℃
【答案】C
【知识点】能量的转化、计算物体温度变化时的吸放热
【详解】小物块原来的动能
小物块后来的动能
因为原来小车速度为零，所以原来小车的动能也为零，小车动能的增加量
小物块增加的内能
由知道，小物块升高的温度
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2．用同样的酒精灯加热初温相同（未知）、质量均为100g的两种物质甲、乙，已知6~8min消耗酒精的质量为0.4g，它们的温度随时间变化的图像如图所示，物质甲、乙单位时间吸收的热量相等，物质甲的比热容为，酒精的热值为（单位时间消耗酒精的质量相同）。下列说法正确的是（ ）
A．物质甲的沸点一定为80℃，物质乙的沸点一定为40℃
B．0~6min酒精灯对物质甲的加热效率约为33.3%
C．物质甲、乙的初温为20℃
D．物质乙的比热容为
【答案】B
【知识点】熔化和凝固的图像、计算物体温度变化时的吸放热、热机效率的计算、热值的公式及相关计算
【详解】A．由图示知，甲和乙都温度保持不变的情况，而晶体在熔化时，温度不变，液体沸腾时，温度也保持不变，而甲和乙的物态未知，无法判断甲和乙在加热过程的状态，故A错误；
B．由图示知，甲在6min到8min，温度变化为
在这2min内，甲吸收的热量
消耗酒精放出的热量
甲和乙单位时间吸收的热量相等，酒精燃烧放出的热量相等，所以0~6min，酒精灯对甲的加热效率
故B正确；
C．0~6min这6分钟内，吸收的热量是6min~8min内吸收热量的3倍，即
则甲的初温
故C错误；
D．甲和乙和初温相同，则乙在0~6min升温40摄氏度，吸收的热量为12000J，乙的比热容
故D错误。
故选B。
3．某固态物体的质量为m，其物质的比热容为c，用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相等），到时刻停止加热，然后让其冷却．上述过程中记录不同时刻的温度，最后绘制出温度随时间变化的图像（如图），下列说法正确的是（ ）
A．在时间段，该物体吸收的热量为
B．在时间段，该物质的比热容先增大后减小
C．在时间段，该物体放出的热量为
D．在时间段，该物体吸收的热量为
【答案】D
【知识点】计算物体温度变化时的吸放热
【详解】A．由于实验中用稳定的热源加热，物体在相同时间内吸收的热量相等，由图可知，在0~t1时间段，该物体的温度由T1升高至T2，物质的比热容为c，所以物体单位时间吸收热量为
故在0~t2时间段，该物体吸收的热量为

故A错误；
B．由图可知，该物体在t2~t4时间段，处于液态，由于比热容只与物质的种类、状态有关，所以在t2~t4时间段，该物质的比热容不变，故B错误；
CD．t4~t5时间段该物质处于凝固过程，物质凝固过程中放出的热量等于该物质熔化过程中吸收的热量，即在t4~t5时间段该物体放出的热量等于在t1~t2时间段该物体吸收的热量，所以该物体放出的热量为
故C错误，D正确。
故选D。
4．已知A、B两金属块比热容之比为，把他们都加热到100℃，然后分别投入到装有质量相同、初温都为30℃的C、D两杯水中，测量结果：金属块A使C杯的水温升高了20℃，金属块B使D杯的水温升高了30℃。整个过程中不考虑热量损失。则与的比值为（ ）
A．15∶16B．1∶1C．16∶15D．4∶3
【答案】C
【知识点】计算物体温度变化时的吸放热
【详解】整个过程中不考虑热量损失，则金属放出的热量全部被水吸收，则金属块A放出的热量为
同理，金属B放出的热量为
则放出的热量之比为
经整理可知，与的比值为
故C符合题意；ABD不符合题意。
故选C。
二、多选题
6．如图所示，规格相同的甲、乙两容器中分别装有3kg和2kg的水，并用不同的加热器加热，不计热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图像分别为A和B。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两容器中的水的内能是通过做功的方式来增加的
B．甲、乙两容器中的加热器每分钟放出的热量不相同
C．加热相同的时间，甲、乙两容器中的水升高的温度之比为3:2
D．将甲、乙两容器中的水从20℃加热至沸腾所需要的时间之比为3:2
【答案】BC
【知识点】热传递改变物体的内能、计算物体温度变化时的吸放热
【详解】A．加热器工作时，放出热量，烧杯中的水吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递的方式增加内能的，故A错误；
B．据Q吸=cm(t-t0)由图丙知，甲烧杯中的水在2min内吸收的热量
Q甲吸=c×3kg×(40-20)℃=60kg∙℃×c
不计热损失，水吸收的热量等于加热器放出的热量，1min内加热器放出的热量
同理，乙烧杯中加热器放出的热量
所以甲、乙两容器中加热器每分放出的热量不同，故B正确；
C．加热相同时间，甲、乙两容器中水吸收热量之比
升高温度之比
故C正确；
D．加热到沸腾，甲、乙中水需要吸收的热量之比
所需的时间之比
故D错误。
故选BC。
7．如图甲所示是某款SUV汽车油箱内测定油量的装置，其中R0为定值电阻，R为压敏电阻，其阻值随所受压力变化的图像如图乙所示。油量表由量程为0~3V的电压表改装而成。已知油箱重100N，压敏电阻R能够承受的最大压力为800N，且压敏电阻受到最大压力时，电压表的示数U0达到最大值，电源电压保持6V不变。已知该汽车最大功率为140kW，加满油后以最大功率行驶，2h后燃油耗完。（g取10N/kg，燃油的热值为4.5×107J/kg）下列说法中正确的是（ ）
A．定值电阻R0的阻值为80
B．该汽车发动机的效率为32%
C．压敏电阻最大电功率可达到0.45W
D．U0和燃油体积V的关系为伏
【答案】ABD
【知识点】功的计算和估算、欧姆定律的应用、热机效率的计算
【详解】A．压敏电阻受到最大压力是800N，由图乙可知，此时的压敏电阻对应的电阻值是80Ω，电压表为最大示数即，此时和串联，则：
则
此时电路中的电流
故A 正确；
B．压敏电阻R能够承受的最大压力为800N，油箱自重为100N，所以油箱加满时汽油重700N，由可得
又有得，汽油燃烧释放的热量为
已知汽车加满油后以最大功率行驶，2h后燃油耗完，由可得
效率
故B正确；
C． 通过压敏电阻的电流
压敏电阻两端的电压
可得
由数学关系可知，当R=80Ω时，P取最大值，P=0.1125W，
故C错误；
D．由可得，，由，此时压敏电阻所受的压力
由图乙可知
由题意可知，
故D正确。
故选ABD。
8．我校某同学查阅资料了解到质量为1kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫做该物质的熔化热，不同晶体的熔化热一般不同。老师鼓励小红去探究冰的熔化热。小红在实验室利用电热器加热，完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线如图所示。实验时，冰的质量为0.5kg，相同时间冰和水吸收的热量相同。水的比热容为，下列说法中正确的是（ ）
A．CD段水吸收的热量是
B．AB段冰吸收的热量是
C．根据上述信息算出冰的比热容
D．根据图中信息，冰的熔化热是
【答案】CD
【知识点】熔化和凝固的图像、计算物体温度变化时的吸放热
【详解】A．CD段水吸收的热量计算可得
故A错误；
B．相同加热器相同时间释放热量相同，CD段10min电加热器释放热量为4.2×104J，则AB段5min电加热器释放热量为2.1×104J，AB段冰吸收的热量是2.1×104J,
故B错误；
C．AB段冰吸收的热量是2.1×104J，温度变化了20℃，根据上述信息算出冰的比热容
故C正确；
D．由题知0.5kg冰从B开始融化到C完全融化，并且每5min冰吸收的热量是2.1×104J，共经历40min完全融化,则1kg冰完全融化总共吸热，即冰的熔化热为
故D正确。
故选CD。
三、填空题
9．如图所示图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图，B图是 冲程，与它原理相同的是 图所示的演示实验，此冲程将 能转化为 能，若它在1s内完成20个工作循环，则飞轮的转速为 r/min。
【答案】 压缩 E 机械 内 2400
【知识点】通过做功改变物体内能时，能量的转化、汽油机的构造与工作过程、热机工作过程中的能量转化
【详解】[1][2][3][4]A图中，气门一开一闭，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；B图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能；C图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；D图中，气门一开一闭，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程。E图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；F图是水蒸气膨胀对外做功，将塞子冲出，是内能转化为机械能。故与图B原理相同的是图E所示的演示实验。
[5]1s完成20个工作循环，所以1min完成1200个工作循环，一个工作循环飞轮转两周，1200个工作循环飞轮转2400周，可知1min飞轮转2400周，即转速为2400r/min。
10．(1)如图是汽油机的能量流向图，以下说法正确的有______（选填以下正确选项的字母）；
A．E1=E2+E3
B．E1=E2+E3+E4+E5+E6+E7
(2)一辆小轿车行驶了一段路程，汽油机共消耗汽油5kg，汽油机输出的机械能为4.6×107J。此过程中该汽油机的效率是 ；（汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg）
(3)汽车发动机冷却液的主要成分是水，这是利用了水的 较大；
(4)某初温为50℃的固态物体每相同时间吸收相同的热量且不对外做功，它的温度随时间变化的图像如图，由此可知该物体 （填写以下正确描述的序号）。
①沸点是80℃
②是晶体
③10min至25min时，内能保持不变
④10min至25min时，分子运动剧烈程度不变
【答案】(1)A
(2)20%
(3)比热容
(4)②④
【知识点】热机效率的计算、热机燃料燃烧能量走向示意图、热值的公式及相关计算、水的比热容特点及应用、熔化和凝固的图像
【详解】（1）由图可知
E1=E2+E3
E2=E4+E5+E6+E7
故选A。
（2）汽油燃烧放出的热量为
Q放=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J
该汽油机的效率
（3）汽车发动机冷却液的主要成分是水，这是因为水的比热容较大，质量相同的水与其他物质相比，在升高相同温度时可以吸收更多的热量。
（4）①该物质是固态物体，加热熔化以后才会变为液体，所以80℃是该物质的熔点，故①错误；
②由图可知，该物质有固定的熔点，是晶体，故②正确；
③t为10 min~25 min时，不断吸收热量，内能增加，故③错误；
④t为10 min~25 min时，该物质吸收热量，温度不变，分子运动剧烈程度不变，故④正确。
故选②④。
11．兴趣小组同学们一起设计并制作了“简易孔明灯”，结构如图所示，四个铁架台支架撑起一个垃圾袋，使其成为一个长宽各25cm、高30cm下端开口的长方体。在垃圾袋下端燃烧皿中加入适量的酒精，通过烧杯中水位的高度调节燃烧皿的高度，烧杯放在电子秤上实时监测质量的变化。经测量，已知一个垃圾袋的质量为3g，室温为20℃，当孔明灯刚起飞时，电子秤示数变化了0.2g，酒精燃烧放出热量 J，该“垃圾袋”受到的重力为 ，“孔明灯”刚好起飞时，灯内空气温度约为 ℃；从加热到起飞的过程中，加热效率至少为 %。（已知空气的比热容）；酒精的热值；g取10N/kg；垃圾袋的厚度忽略不计；不同温度下空气密度如下表所示）
【答案】 6000 0.03 50 9.75
【知识点】重力的计算与估算、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、计算物体温度变化时的吸放热、热值的公式及相关计算、热机效率的计算
【详解】[1]当孔明灯刚起飞时，电子秤示数变化了0.2g，则酒精燃烧的质量为0.2g，故酒精完全燃烧放出的热量为
[2]该垃圾袋受到的重力为
[3]垃圾袋排开空气的体积为
孔明灯受到向上的浮力和垃圾袋重力与袋内空气的重力，“孔明灯”刚好起飞时，受力平衡，可得
由于室温为20℃，室内空气密度为，则有
即
解得“孔明灯”刚好起飞时，袋内空气密度。由表可知，“孔明灯”刚好起飞时，灯内空气温度约为50℃。
[4]袋内空气吸收的热量为
则从加热到起飞的过程中，加热效率至少为
12．如图甲所示，一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在B点处相连.质量为m的物体从离水平面高h的A点由静止释放，最后静止于水平面上的C点，长为，如图乙所示，若在水平面上的D点处再连接一个光滑的圆弧槽，且长为，物体从A点由静止释放，第一次到达左侧圆弧槽的E点，之后再下滑直至最终静止。甲图中，物体在段运动时，克服阻力做功，将动能转化为 能，直至动能为零；乙图中，最后物体静止于水平面上的位置距B点 m。
【答案】 内 0.2
【知识点】功的计算和估算、物体运动过程中各种机械能的变化情况、做功改变物体的内能、能量守恒定律
【详解】[1]物体在粗糙水平面上滑动，克服摩擦做功，将机械能转化为内能。
[2]因为圆弧槽是光滑的，对在它上面运动的物体没有阻力，故物体在光滑的圆弧槽上滑动时，本身机械能不会减小。甲中，物体在A点开始运动，它具有的机械能在粗糙的平面上克服摩擦运动了3m后消耗尽。在乙图中，物体依然是在A点开始运动，它具有的机械能依然是在粗糙的水面上运动3m后全部转化为内能，故物体自A点开始下滑，到达E点后，再次下滑运动到右面的圆弧槽上某点再次下滑……直到在平面上的运动距离之和为3m时静止。它在水平面上运动时，第一次自B运动到D的距离为0.7m，第二次自D运动到B的距离为0.7m，第三次自B运动到D的距离为0.7m，第四次自D运动到B的距离为0.7m，这四次运动的距离之和为
第五次物体离开B点开始运动，运动的距离为
故物体离开B点运动0.2m后静止，即它静止时离B的距离为0.2m。
四、实验题
13．小明在探究“比较不同物质吸热情况”的实验中，采用了如图-1所示的实验装置。
(1)小明在两个相同的烧杯中分别装入 相等的甲、乙两种液体，用规格相同的电加热器加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同时间读取一次温度，并记录在表格内。为了完成该实验，除天平和温度计外，还需要一个测量工具是 。
(2)分析表格可知，两温度计示数都升高到42℃时，甲增加的内能 （选填“>”“=”或“