一、初中物理热学问题求解方法1．如图甲所示为大家常见的普通煤炉，通过燃烧煤将壶中的水进行加热。

为提高煤炉效率，某大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在炉壁的夹层中也加入水，在给壶中水加热的同时，也给炉壁夹层中的水加热。

现在1标准大气压下，壶中装有质量为4.5kg 温度为20℃的水，己知q 煤＝3×107J/kg ，c 水＝4.2×103J/(kg•℃)，求：(1)如果烧开壶中的水，需要吸收多少热量？(2)已知甲图煤炉烧水效率为28%，若用甲图煤炉烧开壶中的水，需要完全燃烧煤的质量是多少？(3)在乙图煤炉加热过程中，在消耗等量煤的情况下，除烧开壶中的水外，还可把炉壁夹层中10kg 的水从20℃加热至40℃，则改进后乙图煤炉的烧水效率是多大？ 【答案】(1)1.512×106J ；(2)0.18kg ；(3)43.56%。

【解析】 【分析】(1)知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；(2)知道普通煤炉的烧水效率，利用100%Q Q η=⨯吸放可得煤完全燃烧放出的热量；已知煤的热值，利用Q mq =放可得普通煤炉完全燃烧煤的质量；(3)由题知，双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg 水从20℃加热至40℃，根据吸热公式求出炉壁间水吸收的热量；由题意可知，壶内水吸收热量不变，则可求出双加热煤炉中水吸收的总热量（有用能量）；由题意可知，双加热煤炉中煤完全燃烧放出的热量不变，再利用效率公式求出改进后乙图煤炉的烧水效率。

【详解】(1)1标准大气压下水的沸点为100℃，把壶内20℃，4.5kg 水烧开，水吸收的热量：()()361 4.210J/kg 4.5kg 10020 1.51210J Q c m t =∆=⨯⋅⨯⨯-=⨯吸水水℃℃℃；(2)普通煤炉的烧水效率为28%，由100%Q Q η=⨯吸放可得煤完全燃烧放出的热量： Q 放＝Q η吸＝61.51210J28%⨯＝5.4×106J ，由Q mq =放可得需要完全燃烧煤的质量：m 煤＝Q q 放＝675.410J310J⨯⨯＝0.18kg ； (3)改进后乙图双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg 水从20℃加热至40℃，则炉壁间水吸收的热量：()()2354.210J/kg 10kg 40208.410J Q c m t ''=∆=⨯⋅⨯⨯-=⨯吸水水℃℃℃， 而壶内水的初温、末温以及质量均不变，则壶内水吸收热量不变，则双加热煤炉中水吸收的总热量：6561.51210J 8.410J 2.35210J Q Q Q '=+=⨯+⨯=⨯吸吸吸总， 由题意可知，双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等，则这些煤完全燃烧放出的热量不变，则双加热煤炉的烧水效率：η′＝Q Q 吸总放＝662.35210J5.410J⨯⨯×100%≈43.56%。

答：(1)如果烧开壶中的水，需要吸收1.512×106J 热量；(2)需要完全燃烧煤的质量是0.18kg ；(3)改进后乙图煤炉的烧水效率是43.56%。

2．小明探究水沸腾时的特点，实验装置如图所示。

（1）加热一定时间后，温度计的示数如图所示，此时水的温度为________℃； （2）当观察到如图中的_______图时，说明水已沸腾；b 图中气泡上升的过程逐渐变小，发生的物态变化是_______；（3）水在沸腾过程中虽然温度不再升高，但酒精灯要持续加热，这说明液体在沸腾过程中要______；（4）如图所示中能正确表示实验过程中水温度变化的图象是______________。

A ．B ．C ．D ．【答案】89；a；液化；吸热； A。

【解析】【分析】本题考查探究水沸腾实验的仪器、实验现象及图象处理。

【详解】(1)[1]由图可知，温度计的读数是89℃；(2)[2]水沸腾时，水泡上升变大，到水面破裂开，由此可知a图时，水已沸腾；[3]b图中，气泡在上升过程中，变小，最后消失了，是气泡中的气体在上升过程中遇到的水温度比较低，气体遇冷液化变成了液体，故是液化过程；(3)[4]水在沸腾时，虽然温度保持不变，但要继续吸热；(4)[5]水在沸腾前，吸热温度升高，沸腾时，吸热温度保持不变，直到水全部汽化，满足这些描述的是A。

3．实验小组探究影响蒸发快慢的因素，提出以下的几种猜想：（1）蒸发的快慢与液体的温度有关；（2）蒸发的快慢与液体的表面积有关；（3）蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关；（4）蒸发的快慢与液体的质量有关。

a．实验过程采用的科学探究方法是_____。

b．验证猜想（3）应选择_____。

（填对应的字母即可）c．取 A 和 C 比较，可以验证猜想_____。

（填对应的序号即可）d．实验小组想利用 E 图中甲、乙研究蒸发的快慢与液体的质量是否有关，你认为是否可行并简述理由________【答案】控制变量法； AD； (1)；该验证过程是错误的，因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同；因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度，液体表面积相同时，质量不同时，先蒸发完的蒸发的才快。

【解析】【分析】【详解】[1]由给出的猜想可知，液体蒸发快慢可能与四个因素有关，所以，在实验过程中控制了三个量相同，只有要探究的量发生了变化，用到的是控制变量法；[2]验证猜想(3)蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关；根据控制变量法的思想，应控制液体温度和表面积相同，改变液体上方空气流动速度，由此可知应选择AD两图；[3]取A和C比较，液体表面积和液体上方空气流动速度相同，液体温度不同，可以验证猜想(1)蒸发的快慢与液体的温度有关；[4]该验证过程是错误的，因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同；因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度，液体表面积相同时，质量不同时，先蒸发完的蒸发的才快。

4．图甲是小强在标准大气压下用 50g 冰做“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验装置，图乙是他根据记录的数据绘制的温度随时间变化规律的图像。

[c 水=4.2×103J/（kg·℃）]（1）实验中，冰熔化的时间为___________min。

（2）由图乙可知，冰在熔化过程中吸收热量，温度不变，内能____（选填“增大”、“减小”或“不变”），冰在熔化过程吸收的热量为_________J。

（3）试管中的冰完全熔化后，若持续加热，当烧杯中的水沸腾时，试管中的液体_________选填“会”或“不会”）沸腾。

【答案】4 增大 3.15×10 3不会【解析】【分析】【详解】(1)[1]由图象可知，实验中冰从2min开始熔化，6min熔化完毕，故冰熔化的时间是4min。

(2)[2]由图象可知，冰在熔化过程中吸收热量，温度不变，因继续吸热，所以内能增大。

[3]50g冰熔化成水，因为质量是不变的，所以水的质量也是50g，在6∼10min内，水的温度升高了15℃，则在6∼10min内水吸收的热量为33Q cm t⨯⨯⨯⨯＝＝（℃）℃＝4.210J/kg0.05kg15 3.1510J水吸由题知物质在相同的时间内吸收的热量是相同的，而冰的熔化过程用时也是4min，所以冰熔化过程中吸收的热量为3＝＝3.15Q Q⨯10J冰吸水吸(3)[4]当烧杯中的水沸腾后，尽管不断吸热，但烧杯中的水温度不再升高，保持水的沸点温度不变；试管中的水从大烧杯中吸热，温度达到水的沸点后，就和烧杯中的水的温度一样，就不能从烧杯中继续吸热，这时虽然达到了沸点，但不能继续吸收热量，所以试管中的水不会沸腾。

5．做“观察水的沸腾”的实验时，某实验小组在我市做“观察水的沸腾”的实验，在实验时，有下列温度计可供选择：A．体温计 B．水银温度计（量程为-10℃～110℃）C．家用寒暑表（量程为-20℃～60℃） D．酒精温度计（量程为-80℃～50℃）（1）根据这个实验的要求,应选用哪支温度计？答：_______（2）在试验中，观察到水沸腾前和沸腾时水中气泡的上升情况不同，如图a、b所示. 小组记录的实验数据如表：时间/min (45678)温度/℃ (9091939798)时间/min910111213…温度/℃98101989898…（3）如图_______是水在沸腾时的情况.（4）从记录的数据可得出的实验结论是：水沸腾过程中继续对它加热，水的温度将会_______；该实验的数据纪录中明显错误的是_______min时刻．试分析引起这个明显误差的可能的原因：_______．（5）在实验中他们也发现了一个问题，水从开始加热到沸腾的这段时间过长，造成这种现象的原因可能是_______．（给出一种原因即可）（6）酒精灯拿走后，杯中水又沸腾了一小会是因为_______．（7）烧杯上加一个有孔硬纸板的作用是_______．【答案】B a 不变 10 读数错误水的质量大石棉网有余热，温度高于水的沸点，水继续吸热减少散热损失【解析】【详解】(1)[1]水沸腾时，在1标准大气压下，它的温度为100℃，测量它的温度，体温计不合适，家用寒暑表不合适，因为它的最高温度只能达到60℃，酒精温度计不合适，因为它的最高温度只能达到50℃，水银温度计合适，它的最高温度能达到110℃，故选B；(3)[2]水在沸腾时，它的温度均匀，气泡从底端升到水面的过程中，液体的压强越来越小，那么气泡越来越大，那么a图应该是水在沸腾时的情况；(4)[3]从数据可以看到，第8、9、11、12、13min时，它的水温保持不变，也就是水沸腾过程中继续对它加热，水的温度将会不变；[4]第10min时，它的温度是101℃，和第9min、11min时的温度不一样，这是很明显的错误；[5]引起这个明显误差的可能的原因是读数读错了；(5)[6]造成这种现象的原因可能是水太多了，水的质量大，需要更长的时间升温，也有可能是水的初温太低，升温需要更长时间；(6)[7]酒精灯拿走后，杯中水又沸腾了一小会是因为石棉网有余热，温度高于水的沸点,热量从石棉网传递到水，水又继续沸腾；(7)[8]烧杯上加一个有孔硬纸板的作用是减少热量传递到空气，导致热量损失．6．如图所示是“比较不同物质吸热情况”的实验装置。

实验中需加热质量相同的水和食用油，使它们升高相同的温度，比较它们吸收热量的多少，看看这两种物质的吸热情况是否存在差异。

（1）实验中除了图中所给的器材，还需要的测量工具有：天平和___________。

（2）实验中通过比较__________来比较不同物质吸收热量的多少。

（3）根据实验数据，小明作出了水和食用油的温度随时间变化的图象，由图象可知食用油的比热容为____________。

【答案】秒表 加热时间 3J 2.810/kg ⨯(℃) 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]在“比较不同物质吸热情况”实验中需要测量加热时间和质量，则需要秒表和天平； (2)[2]由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同，故通过比较加热时间来比较不同物质吸收热量多少；(3)[3]当水和食用油均由10℃加热到30℃时，变化温度相同，图中加热时间为3min 和4.5min ，由于水的比热容大于食用油，升高相同温度吸收热量更多，加热时间更长，则a 图线为水，b 图线为食用油，又由于相同加热器加热相同时间表示液体吸收热量相同，则：4.5min 33min 2Q Q ==水吸油吸则由Q cm Δt =可得当液体质量与升高温度相同时，比热容之比等于吸收热量之比，故食用油的比热容为：32c Q c Q ==水水吸油油吸解得：332J 24.210/kg 2.810/kg 3J 3c c ⨯⨯===⨯⨯油水(℃)(℃)7．如图甲是“探究海波熔化时温度的变化规律”的实验装置。