一、初中物理热学问题求解方法 1煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机某县在冬季利用地热能为用户取 暖县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90，出水流量为150m 3/h （1）每小时流出的水是多少kg? （2）求每小时流出的地热水温度降低到50，所放出的热量 （3）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上 述地热能供暖一小时可以节约多少天然气?水=1.0103kg/m 3，c 水=4.2 103J(kg? )，天 然气的热值为4107J/m3 【答案】 (1) 1.5l05kg；(2) 2.52 10 10J；(3)700m3 【解析】 【详解】 (1)每小时流出水的质量 m=V =1.0 103kg/m 3 150m3=1.5 l0 5kg； (2)水放出的热量 Q水放=cm t=4.2 10 3J/（kg?） 1.5 105kg （90-50） =2.52 1010 J； (3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则 Q有用=Q水放=2.52 10 10 J， 天然气需要放出的热量 Q放= 10 2.5210 J 90% Q有用 =2.8 1010J， 天然气的体积 V= 10 73 2.8 10 J 4 10 J/m Q q 放 =700m 3. 答： (1)每小时流出的水是1.5 l0 5 kg； (2)每小时流出的地热水温度降低到50所放出的热量为2.52 1010J； (3)利用地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气。 2（1）如图甲是探究“ 冰在熔化时温度变化规律” 实验，图乙是根据实验数据画出的图 象。由图乙可知，冰在熔化过程持续吸热，温度_（选填 “ 升高 ” 、“ 不变 ” 或“ 降低 ” ）， 冰是 _（选填 “ 晶体 ” 或“ 非晶体 ” ）；第 6 分钟时冰处于 _（选填 “ 固态 ” 、“ 液态 ” 或 “ 固液共存态 ” ）。 （2）小云用如图所示装置探究水的沸腾。组装实验器材时，应按照_的顺序（选填 “ 自 上而下 ” 或“ 自下而上 ” ）；实验室现有：A水银温度计（20120）； B酒精温度 计（ 8060 ）； C 体温计； D寒暑表等不同种类的温度计，本实验应选用的温度 计是 _（选填 “A”、 “B”、“C”或“D” ）；实验中小云观察到水在沸腾前和沸腾时水中气泡 的上升情况不同，如图甲、乙所示。表示沸腾前气泡上升情况的是图_（选填 “ 甲 ” 或 “ 乙” ）。 【答案】不变晶体固液共存自下而上 A 甲 【解析】 【详解】 (1)12 从图乙可以看到冰在熔化过程，从第2min 到第 8min，温度保持不变，由此可以知 道冰是晶体； 3 第 6min 时，冰的温度还是不变，此时有一部分冰已经熔化成水，但没有全部熔化，应 该处于固液共存态； (2)4组装实验器材时，应按照自下而上的顺序组装，因为不能确定温度计的具体高度是多 少； 5本实验应选用的温度计是水银温度计，因为水沸腾时，温度能达到100，酒精温度计 最高温度只能是60，体温计、寒暑表这两个量程也不够大； 6水沸腾前，温度不均匀，烧杯上面的水温度较低，下面的水温度较高，下面的热气泡上 升遇上低温的水时，一部分会液化成水，那么气泡会变小，故表示沸腾前气泡上升情况的 是图甲。 3探究水沸腾时温度变化的特点： (1)如图甲、乙所示，是小明同学在实验中，用数码相机拍摄的水沸腾前和沸腾时的两张照 片，其中 _是水沸腾时的情况； (2)实验前，向烧杯中倒入热水而不是冷水，这样做是为了_； (3)由实验数据绘制出温度随时间变化的图像，如图丙所示。根据记录的数据，水的沸点是 _；可得出水沸腾时温度变化的特点：不断吸热，温度_。 【答案】甲缩短实验加热时间 98 不变 【解析】 【分析】 【详解】 (1)1 水沸腾时，烧杯中水的温度是均匀的，气泡上升时，受到水的压强越来越小，那么气 泡体积会变大，从甲、乙两图可以看到，甲是水沸腾时的情况。 (2)2实验前，向烧杯中倒入热水而不是冷水，因为冷水加热，需要更长时间才能达到想要 的温度，用热水会缩短实验加热时间。 (3)3从图丙可以看到，第4min 开始，水的温度保持在98不变，可以推测水的沸点是 98。 4 可得出水沸腾时温度变化的特点：不断吸热，但是温度保持不变。 4为了比较“沙子和水的吸热本领的大小”，小明做了如图所示的实验：在两个相同的烧 杯中分别装好沙子和水，并在上方盖好玻璃片，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据 记录如下表所示： 质量 /g 温度升高 10 所需的时间 /s 温度升高20 所需的时间 /s 温度升高30 所需的时间 /s 沙子306489124 水3096163220 (1)在此实验中，用加热时间的长短来表示物质_； (2)实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌，目的是_； (3)分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量 _（选填“大于”或“小于”）沙子吸收的热量； (4)如果加热相同的时间，对于质量相同的水和沙子，_（选填“沙子”或 “水”）升高的温度更高； (5)实验过程中，观察到装水的烧杯上方的玻璃片上有水珠出现，_（选填“沙子” 或“水”）上方的玻璃片温度更高，原因是_； (6)实验中有些同学发现，刚开始加热时，出现了沙子的温度反而比较低的情况，你认为可 能的原因是： _。 【答案】吸收热量的多少物质受热均匀大于沙子水水蒸气液化放热水的导热性 能比沙子的导热性能好 【解析】 【分析】 (1)我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法； (2)为使受热均匀，实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌； (3)由表中数据分析回答； (4)由(3)推理回答； (5)分析装水烧杯上方的玻璃片内侧水珠的形成原因，利用液化放热的原理进行解释； (6)从水和沙子导热性能不同分析。 【详解】 (1)1 根据转换法，在此实验中，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少； (2)2 实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌，目的是物质受热均匀； (3)3 分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水加热的时间 长，根据转换法，即水吸收的热量大于沙子吸收的热量； (4)4 由(3)的结论：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水加热的时间长，推理有： 如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，沙子升高的温度更高； (5)56 装水烧杯上方的玻璃片内侧的小水珠是由于水蒸发形成的水蒸气遇冷液化形成的， 而液化时要放热，所以烧杯上方的玻璃片温度比较高； (67) 实验中有些同学发现，刚开始加热时，出现了沙子的温度反而比较低的情况，可能的 原因是：由于水的导热性能比沙子的导热性能好，所以刚开始加热时，水升温快。 5在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中，实验装置如图所示。 （1）实验中应量取质量_的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中。 （2）实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和_。 （3）用相同规格的电加热器加热甲和乙两种液体，使它们升高相同的温度，通过_来 比较甲和乙两种液体吸收热量的多少。 （4）实验记录的数据如下表所示，分析实验数据可知_（选填“甲”或“乙”）物质 的吸热能力强。 （5）下列事实能用上述实验数据得出的结论解释的是_。 A沿海地区昼夜温差会比内陆地区小 B用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸 C长期堆放煤的水泥地面变成黑色 D夏大给教室洒水，感觉凉爽 【答案】相同电加热器加热时间甲 A 【解析】 【分析】 （1）根据控制变量法分析甲、乙两种液体质量的关系； （2）根据温度计的使用方法分析温度计的玻璃泡不要碰到哪些地方； （3）使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法； （4）使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收 热量多的吸热能力强； （5）水的比热容较大，与其它物质相比，吸收相同的热量，升高的温度较低。 【详解】 (1)1根实验中应量取质量相同的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中； (2)2实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和电加热器； (3)3用相同规格的电加热器加热甲和乙两种液体，使它们升高相同的温度，通过加热时间 来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少； (4)4由实验数据可知，加热相同的时间，甲升高的温度比乙升高的温度要低一些，甲物质 的吸热能力强 ； (5)A沿海地区昼夜温差会比内陆地区小，是因为水的比热容较大，故A 符合题意； B用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸，属于扩散现象，故 B 不符合题意； C长期堆放煤的水泥地面变成黑色，属于扩散现象，故C 不符合题意； D夏天给教室洒水，感觉凉爽，是因为蒸发吸热，故D 不符合题意。 故选 A。 6为了比较水和沙子吸热本领的大小，小明在两个相同的烧杯中分别装入水和沙子，用两 个相同的酒精灯对其加热。 (1)在实验前要控制水和沙子的_和_相同； (2)比较水和沙子吸热升温快慢的方法有两种： 方法一：加热时间相同比较它们各自升高的温度； 方法二： _； (3)用两个相同的酒精灯对其加热的目的是_； (4)如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，_（填“沙子”或“水”）升高的温度 更高； (5)实验中有些同学发现：刚开始加热时，情况与(4)结论不符，可能的原因是 _； (6)小丽家住市中心，奶奶嫌城市夏天太热不住她家，这激发了她探究城乡温差原因的兴 趣。她利用双休日时间和同学们一起在中午同一时刻测量了各个测试点的气温，并以此绘 制出如图所示的“区域温度”坐标图。 (a)从图中你发现 _的温度比较高，这种现象我们称为“城市热岛效应”； (b)请结合图中数据以及你的经验，找出一个造成热岛效应的原因：_； (c)如何减少城市环境的热污染，请你提出一条合理化建议：_。 【答案】质量初温升高相同的温度比较它们的加热时间使水和沙子在相同的时间内 吸收的热量相同沙子沙子受热不均匀市中心水泥、混凝土的比热容小多植树、建 人工湖 【解析】 【分析】 (1)根据 Qcm t ，物体吸收热量的多少与物体的质量和升高的温度有关，所以实验过程 中需控制沙子和水的质量和初温度相等； (2)比较物体吸热本领的方法：吸收相同的热量，比较升高的温度；升高相同的温度，比较 吸收的热量； (3)实验中需控制水和沙子的受热情况相同，所以要选择两个相同的酒精灯； (4)质量相同，加热相同的时间，根据 Qcm t，沙子比热容小，升温就高； (5)水可以进行对流，水的导热性较好； (6)对于产生“城市热岛效应”原因可以从城市和农村的不同来分析，包括建筑物和道路； 减少热污染要植树造林，多建绿地。 【详解】 (1)12 实验前要控制水和沙子的质量和初温相同； (2)3比较水和沙子升温的速度，可使水和沙子升高相同的温度，比较加热时间；也可给水 和沙子加热相同的时间，比较升高的温度； (3)4相同的酒精灯在相同的时间内放出的热量是相同的，为保证水和沙子在相等的时间内 吸收的热量相同，需使用两个相同的酒精灯； (4)5相同质量的水和沙子加热相同时间，说明吸收的热量相等，根据 Qcm t，沙子比 热容小，升温就高些； (5)6由于水的导热性能比沙子的导热性能好，所以刚开始加热时，水升温快； (6)7(a)由统计数据可以看出，城市的温度较高； 8(b)“城市热岛效应”主要是城市建筑多为砖瓦建筑，道路多为水泥路面，水泥道路和建 筑物，它们的比热小，升温高；另外，城市汽车排放尾气多，尾气的热量也对空气升温起 了作