上海市华育中学2021届初中物理自主招生专题热学测试

热学测试

班级学号姓名得分

 (时间90分钟满分150分) 

一、单项选择题(毎题5分，共100分)

1. 有两只温度和质量都相同的金属球A和金属球B，先将球A放入盛有热水的杯中，热平衡后水的温度降低了3℃；把球A取出，再将球B放这个杯中，热平衡后，水的温度又降低了3℃，则球A和球B的比热容大小关系为(选填球A大;球B大;一样大)

2. 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

3. 将50克、0℃的雪（可看成是冰水混合物）投入到装有450克、40℃水的绝热容器中，发现水温下降5℃．那么在刚才已经降温的容器中再投入100克上述同样的雪，容器中的水温将又要下降

4. 我国曾成功发射地球同步气象卫星，卫星发送回地面的红外云图是由卫星上设置的具有接受云层辐射热的红外线传感器完成的，云图上的黑点密集度由辐射红外线的云层温度高低决定，这是利用了红外线的(填写:不可见性;热效应;穿透性;化学效应)

5. 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

6. 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20℃；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20℃。第二种方式：先从沸水中取出乙投入冷水，当达到热平衡后将乙从杯中取出；然后将甲从沸水中取出，投入这杯水中，再次达到热平衡。则在第二种方式下这杯冷水温度的变化是

(填写:升高不足40℃; 升高超过40℃; 恰好升高了40℃)

7.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 /L；其中k为棒的导热系数．如图所示，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400K、300K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 K。

8. 甲、乙两容器中装有质量相等的水，水温分别为25℃和75℃，现将一温度为65℃的金属球放入甲容器中，热平衡后水温升高到45℃，然后迅速取出金属球并放入乙容器中，热平衡后乙容器中水温为__________℃。（不计热量散失和水的质量的变化）

9，在一般情况下，单位时间内高温物体向低温物体传递的热量与两个物体的温差成正比。冬天的北方比较寒冷，房间内都有供暖系统．如果房外温度为-20℃，则房内温度为18℃；如果房外温度为-30℃，则房内温度为12℃．那么，房间暖气管的温度为__________℃.

10，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T 1 =85℃上升到T 2 =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为__________千克

11.1724年，荷兰人华伦海特引入华氏温度。他把一定浓度的盐水凝固时的温度定为华

氏度，纯水凝固时的温度定为32华氏度，把标准大气压下水沸腾的温度定为212华氏度，

中间分为180等份，每一等份代表1华氏度。用符号F表示华氏温度。根据上述文字，別相同体积0华氏度的冰与90摄氏度的水混合后的温度为__________℃.(不计整个过程的能量损失)(冰的密度为0.9×10千克/米，C冰=2.1×103焦/千克・℃，冰的熔化热为3.33×105焦/千克）

12.三个相同的热源分布在一横放着的圆筒内，圆筒的侧壁和一个底部均绝热，另一个底部开口并被导热膜封住。用另两个导热膜在圆筒内隔出两个竖面，从而将三个热源互相隔开并形成A、B、C三个独立单元区域。假设周围环境的温度恒定，并且传导的热功率与温差成正比，每个独立单元区域内空气的温度均匀。A、B、C三个独立单元区域的温度与周围环境的温度差分别为ΔtA、ΔtB和ΔtC，则ΔtA：ΔtB：ΔtC为 _________         

13.一厚度为d的薄金属盘悬吊在空中，其上表面受太阳直射，空气的温度保持300K不变，经过一段时间，金属盘上表面和下表面的温度分别保持在325K和320K。假设单位时间内的金属盘每个表面散失到空气中的能量与此表面和空气的温度差以及此表面的面积成正比；单位时间内金属盘上、下表面之间传递的热量与金属盘的厚度成反比，与两表面之间的温度差和表面面积成正比。忽略金属盘侧面与空气之间的热传递。那么，在金属盘的厚度变为2d，而其他条件不变的情况下，金属盘上、下表面温度稳定之后，金属盘下表面的温度将变为

K。

14.一密闭容器中，盛有高温的油，放在温度保持不变的环境中慢慢冷却。小明每隔30分钟记录一次容器内的油温，共记录其次，具体数据如下表：

根据表中数据可知在冷却时间为60min时，油温T与冷却时间t的关系式为。

15．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。溶化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图所示

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，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，则水蒸气的能量转化为电能的效率为。

16.在一搅拌机的容器内装有质量m为0.5kg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的搅拌,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,水最终的温度约为 ℃。

17.如图所示的装置，可以测定每千克100℃的水，在大气压下汽化成100℃的水蒸气所需吸收的热量Q.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，则每千克100℃的水在大气压下汽化成100℃的水蒸气所需吸收的热量Q=焦。

18.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2(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.(冰的熔化热为3.33×105J/kg)

19．已知太阳正射到地球表面每平方米上的功率为1.0千瓦,现有一太阳能热水器,其收集阳光的面积为 3.0×8.0 米2，转换太阳辐射能为水的热能的效率为 80%.假设此热水器的进水温度与室温皆为 25℃，该热水器的热量损失率正比于热水器内水温与室温之温差。当热水器出水口关闭时，经过长时间照射后，热水器内的水温可以达到 85℃，问当热水器以每分钟 6 升的流量出水，经过一段时间后，其稳定的出水温度为多少摄氏度?

20．如图所示,一个用电阻丝绕成的线圈浸没在盛油的量热器中。量热器为绝热容器,不会与外界发生热传递。线圈的电阻为Rθ,Rθ会随温度变化,其变化规律可以用公式Rθ=R0(1+αθ)表示,式中R0为0℃时线圈的电阻、θ为线圈温度、α为电阻的温度系数。现将线圈两端接入电压恒定的电源,线圈发热使油温缓慢地上升。已知油的初始温度为0℃,此时温度升高的速率△θ△t为5.0℃/min;持续一段时间后,油温上升到30℃,此时温度升高的速率变为4.5℃/min.(在温度变化△θ很小时,△θ的变化要考虑,但可认为Rθ不变.)则此线圈电阻的温度系数α为/℃。
 

21.一个绝热容器中装有体积为V1 、温度为 t1的某液体，另一个绝热容器中装有体积为V2、温度为t2的相同的液体。如果这种液体的体膨胀系数为β且满足 ，其中V0是00C时的体积。试证明两杯液体混合后的最终体积保持不变。

22.某密闭房间内有一台空调,当房间内温度为t2,房间外温度为 t1,正常工作时空调每秒消耗的电功W=2千焦,此时空调每秒从房间吸取的热量为Q2,向室外释放的热量为Q1,W与Q2、Q1之间满足如下关系式：①W+Q2=Q1;②设：T=t+273,则有：Q2/Q1=T2/T1;若室外向房间每秒漏进(或漏出)的热量与房间内外的温差成正比。当室外温度为30℃,温度控制器开关使其间断运转30%的时间(例如开了3分钟就停7分钟,如此交替开停)，发现这时室内保持20℃不变。试问；

(1)在夏天仍要求维持室内温度为20℃，则该空调器可允许正常连续运转的最高室外温度是多少摄氏度?

(2)若在冬天，空调从外界吸热，室内放热，仍要求维持室内为20℃，则它能正常运转的最低室外温度是多少摄氏度?

四、判断与说理题（本题共20分）

23.搅拌水的时候可以对水做功，使水的内能增加，但几乎不可能让一个人通过搅拌的方法使一杯水沸腾，请说明理由。

24.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。他在做实验的时候有以下几点思考：

(1)瓶盖有沾水和没沾水是否会影响演示效果?

(2)夏天做这个实验，效果会比冬天好或差?

(3)小瓶子(750毫升)和大瓶子(2000毫升)的效果有差别吗?请你根据所学的物理知识对以上三个问题进行分析。

25.工业以及科研中为解决机器的过热问题，除通过自然散热之外，还采用水冷却技术，其原理是将冷水注入与机器接触的水冷管，冷水吸热升温后被排出，使机器工作温度保持稳定。现有一台输入功率P、效率为η的发动机，为使其在室温为t的环境下正常工作时不能过热，每秒由水冷管入口处通入体积为V、温度为t的冷水，出口处的水温为T。假设该发动机的总散热面积为S，其中与水冷管接触的面积为S1，其余部分与空气接触，且空气接触部分只能带走按面积分配的25%的热量，余下热量全部由水冷管带走。求该发动机正常工作时，S1与S的比值。（已知水的比热容为c，密度为ρ）

答案

1.球B大   2. 4:9     3. 7.5    4.热效应  5. 1:3   6.恰好升高了40℃

7. 375       8.609.7510.2     11. 5.6℃．12. 6:5:3

13. 318K

14. 32

15.    (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%.

16.水最终的温度是30℃。

17.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为2.3125×106J．

18.1062天；

19.稳定的出水温度为51℃。

20.此线圈电阻的温度系数为2.7×10-3℃-1．

21.证明

22.(1)在夏天仍要求维持室内温度为20℃，则该空调器可允许正常连续运转的最高室外温度是38.26摄氏度；

(2)若在冬天，空调从外界吸热，室内放热，仍要求维持室内为20℃，则它能正常运转的最低室外温度是1.74摄氏度。

23．搅拌水的时候可以对水做功，使水的内能增加，但是在此过程中，水存在热损失、同时人搅拌水的功率不够大，水散失的热量随温度升高而增加，所以无法使水达到沸点，因此不可能让一个人通过搅拌的方法使一杯水沸腾。

24、(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；

(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。

25.