2025年中考物理一輪復習：內能 拓展練習題

第五講內能拓展練習題

1.已知太陽正射到地球表面每平方米上的功率為L0千瓦，現(xiàn)有一太陽能熱水器，其收集陽光的面積為3.0X8.0

m2,轉換太陽輻射能為水的熱能的效率為80%，假設此熱水器的進水溫度與室溫皆為25攝氏度，該熱水器的熱量

損失率正比于熱水器內水溫與室溫之溫差，當熱水器出水口關閉時，經過長時間輻射后，熱水器內的水溫可以達

到85攝氏度，問當熱水器以每分鐘6升的流量出水，經過一段時間后，其穩(wěn)定的出水溫度為多少攝氏度？

2.某密閉房間內有一臺空調，當房間內溫度為t2,房間外溫度為匕，正常工作時空調每秒消耗的電功W=2

千焦，此時空調每秒從房間吸收的熱量為Q2,向室外釋放的熱量為Qi,W與Qz、Qi之間滿足如下關系式：

w+Q=Q1,設:T=t+273,則有:*=,若室外向房間每秒漏進（或漏出）的熱量與房間內外的溫差成正比。當室外溫度

2Qi1-L

為30℃,溫度控制器開關使其間斷運轉30%的時間（例如開了3分鐘就停7分鐘，如此交替開停），發(fā)現(xiàn)這時室內

保持20攝氏度不變。試問：

⑴在夏天仍要求維持室內溫度為20攝氏度，則該空調器可允許正常連續(xù)運轉的最高室外溫度是多少攝氏度？

⑵若在冬天，空調從外界吸熱，向室內放熱，仍要求維持室內溫度為20攝氏度，則它能正常運轉的最低室外

溫度是多少攝氏度？

3.將一功率為P=500瓦的加熱器置于裝有水的碗中，經過2.0分鐘后，碗中水溫從=85。。上升到T2=9

0℃,之后將加熱器關掉1.0分鐘，發(fā)現(xiàn)水溫下降1.0ro試估算碗中所裝水的質量。

4.“米線”是一種特色小吃。端上餐桌的有：一碗熱湯，上面浮著一層油；一碟切成薄片的鮮肉；一碗已煮熟的

米線。食客先把肉片放進湯內，稍候再加入米線。

現(xiàn)有以下資料：湯的初溫97℃,比熱容4.2xlO3j/(kg.0；肉片的質量為0.2k&初溫22c比熱容3.5xl03J/(k

g-℃)o基于健康緣故，肉片必須至少在大于80℃的湯中保持2min.在這2min時間里，由于向外界散熱整體溫度將

下降約2。。。問：

(1)碗中油層的作用是什么？

(2)為實現(xiàn)上述的溫度要求，碗中湯的質量至少為多少？

5.將一勺熱水倒入盛有一些冷水的保溫容器內，使得冷水溫度升高5℃。然后又向保溫容器內倒入同樣一勺熱

水，水的溫度又上升了3°C。如果再連續(xù)倒入10勺同樣的熱水，則保溫容器內的水溫度還得升高多少攝氏度（保溫

容器吸收熱量忽略不計）？

6才覺拌水的時候可以對水做功，使水的內能增加，但幾乎不可能讓一個人通過攪拌的方法使一杯水沸騰，請說

明理由。

7.某同學做了一個氣體膨脹的小實驗，他將瓶蓋的平滑頂部沾水，翻轉后放在可樂瓶的瓶口。雙手搓熱，輕輕

地將可樂瓶握實，幾秒鐘后，將會看到瓶蓋在瓶口一直跳動。他在做實驗的時候有以下幾點思考：

（1）瓶蓋有沾水和沒沾水是否會影響演示效果？

⑵夏天做這個實驗，效果會比冬天好或差？

（3）小瓶子（750毫升）和大瓶子（2000毫升）的效果有差別嗎？

請你根據所學的物理知識對以上三個問題進行分析。

8.在工業(yè)以及科研中為解決機器的過熱問題，除通過空氣自然散熱之外，還采用水冷卻技術，其原理是將冷水

注入與機器接觸的水冷管，冷水吸熱捂溫后被排出，使機器工作溫度保持穩(wěn)定?，F(xiàn)有一臺輸入功率P、效率為n的

發(fā)動機，為使其在室溫為t的環(huán)境下正常工作時不能過熱，每秒在水冷管入口處通入體積為V、溫度為t的冷水，

出口處的水溫為T。，假設該發(fā)動機的總散熱面積為S,其中與水冷管接觸的面積為Si,其余部分與空氣接觸，

且空氣接觸部分只能帶走按面積分配的25%的熱量，余下熱量全部由水冷管帶走。求該發(fā)動機正常工作時，Si與

S的比值。（已知水的比熱容為c,密度為p）

9.如圖所示的裝置可以測量每千克100℃的水在大氣壓下汽化成100℃的水蒸氣所需吸收的熱量Q。該裝置的

測量原理是：用加熱器使水沸騰，汽化的水蒸氣通過凝聚器液化后被收集在量杯中；測量加熱器的發(fā)熱功率及一

段時間在杯中收集到的水的質量，根據能量守恒關系即可求出Q的值.這個汽化裝置工作時的散熱功率恒定不變，

但散熱功率的值未知.測得加熱器的功率為285.0瓦時，在300秒時間內被冷凝和收集的液體質量為28.0g;加熱器的

功率為100.0W時，在3OOs內被冷凝和收集的液體質量為4.0g。根據以上數據，求每千克100℃的水在大氣壓下汽

化成100℃的水蒸氣所需吸收的熱量Q。

10.絕熱汽缸A與導熱汽缸B均固定于地面，由剛性桿連接的絕熱活塞與兩汽缸間均無摩擦。兩汽缸內裝有處

于平衡狀態(tài)的理想氣體，開始時體積均為V。、溫度均為To。緩慢加熱A中氣體，停止加熱達到穩(wěn)定后，A中氣

體壓強為原來的L2倍。設環(huán)境溫度始終保持不變，求汽缸A中氣體的體積VA和溫度TA。

1.解：太陽能熱水器的輸入功率：

P=3.0x8.0xl000Wx80%=1.92xl04w,根據題意設，熱水器損失功率為P=-t0),當熱水器不出水，也不進水

1則

時，熱水器水的溫度穩(wěn)定在85°C,

這時太陽能熱水器的輸入功率與損失功率相等，則1.92x104W=/c(85℃-25。。),解得：k=320W/℃,

當熱水器出水時，設穩(wěn)定的出水溫度為=蔡，

.?.每分鐘出水質量：

33-33

Am=pV=lx10kg/mx6x10m=6kg，由能量守恒定律得：AmcAt'—t0)+k(t'—t0)t=Pt,即:6kgx

4.2x103J/(kg■℃)x(f-25℃)—320W/℃X(，-25℃)x60s=1.92X104Wx60s,解得：t'=51℃

答：穩(wěn)定的出水溫度為51℃0

2.解:(⑴???W+Q2=QI,=。+273,T2=t2+273,嚕=焦=

整理可得：Q2=半詈叫

—

設室外向房間的漏熱為Q宙=。(匕2-tl),

空調使房間內溫度維持不變，則有Q彳=Q2,

即。心―幻=等詈加，

按照題意有：0(30-20)=30%x鬻詈x2000,

D(J—ZU

解得:D=1758,

設室外溫度為k1,空調連續(xù)工作可保持室溫t2=20。。不變，

則有：DX(t/-t2)=答號，

代入數據有：1758x(J-20)=等7，

解得:解?38.26℃;

(2)設冬天時，房間溫度為外,=20。。,，室外溫度為t21,由房間向室外泄漏熱量為Q漏，，空調從室外吸熱而向

房間放熱，

則有Q葭=-t2'),W+Q2'=QJ

Qi'_273+tJ

a7-tU'

式中Qi'、Q2'分別為空調向房間釋放的熱量和從室外吸收的熱量，

當房間保持室溫最'=20。。不變時，

有%=QJ即％=*'i')=普明

即1758X(20-t20=燈與X2000,

20—七2

解得：t2'a1.74。。。

答：⑴在夏天仍要求維持室內溫度為20℃,則該空調器可允許正常連續(xù)運轉的最高室外溫度是38.26攝氏度；

⑵若在冬天，空調從外界吸熱，室內放熱，仍要求維持室內為20℃,則它能正常運轉的最低室外溫度是1.74攝

氏度。

3.解：?加熱器在2分鐘內所供應的總熱量，等于水溫升高所吸收的熱量，加上散失到周圍環(huán)境的熱量，

???Pt=cm(J2-TJ+Q信

???加熱器關掉1分鐘，從熱水散失的熱量為Q=cmAt,若水溫變化不大，則散失到周圍環(huán)境的熱量與時間成正

比。

...在2分鐘內的加熱過程中碗中水散失的熱量為Q散=2Q=2cmAt,

從上兩式可得：

Pt

Pt=cm(T2—Ti)+2cm△t,???m=------------

c(T2-Ti-2t)

=~2kg.

答：碗中所裝水的質量為2kg。

4.解：(1)碗中油由于其密度比水小且不易蒸發(fā)，漂浮在水的表面上，使水的蒸發(fā)面積減小，則減小了水蒸發(fā)而帶

走的熱量，使湯的溫度不易降低。

⑵：肉片必須至少在大于80。。的湯中保持2min,在這2min時間里，由于向外界散熱整體溫度將下降約2℃,

/?肉和湯混合后的溫度至少為：t=80。。+2℃=82℃,

把肉放進湯里，肉的溫度升高，吸收熱量，湯的溫度降低，放出熱量，L、芾=97°C,c*=4.2x1。3"的■°

。1/歷前

C),m.=0.2kg,t.=22℃,c.=3.5X103J/(kg?°C),根據熱平衡方程Q吸=(2放得：c.m.ft-tJ=

c"t。湯一母

即：3.5X1。3"(kg'℃)X0.2kgX(82℃-22℃)=4.2x103J/(kg■℃)xm,x(97℃-82℃)

湯z

解得:m湯Y).67kg。

答：(1)碗中油層的作用是使水的蒸發(fā)面積減小，則減小了由于水蒸發(fā)而帶走的熱量，使湯的溫度不易降低。

(2)為實現(xiàn)上述的溫度要求，碗中湯的質量至少為0.67kg。

5.解：設熱水和冷水的溫度差為t,

???質量為m0的一勺熱水倒入盛有質量為m的冷水的保溫容器中，使得冷水溫度升高了5℃,

Q吸=Q放

從而可知，(cm0(t-5℃)-cmx5℃,(①

又向保溫容器中倒入一勺同質量為m0、同溫度的熱水，水溫又上升了3℃,

。汲=Q放

從而可知，(cm0(t-5℃-3℃)=c(m+m0)x3。。,②則①-②得：

3℃cm0=5℃cm—3℃cm—3℃cm0,

整理得：(6℃cm0=2℃cm,

解得:m=3mo；

代入①式可得,t=20℃;

假設我們將全部熱水一次性注入，則由熱平衡方程可知：

12m0c(t-At)=mcAt;m=3m0;

聯(lián)立兩式解得：△t=16℃;

則注入后10勺水后，水溫還會上升：16℃--5℃-3℃=8℃;

答：水溫還會上升8℃0

6.攪拌水的時候可以對水做功，使水的內能增加，但是在此過程中，水存在熱損失、同時人攪拌水的功率不夠

大，水散失的熱量隨溫度升高而增加，所以無法使水達到沸點，因此不可能讓一個人通過攪拌的方法使一杯水

沸騰。

7.(1)瓶蓋有沾水的目的是為了讓瓶蓋與瓶口更加密合，如果沒有沾水，瓶蓋與瓶口的密閉性差，將無法看到瓶蓋

在瓶口一直跳動；

(2)該實驗是利用手的熱量來加熱瓶中空氣的，手與瓶中空氣的溫差越大，瓶中空氣溫度變化越明顯，實驗越容

易成功，冬天