2006年競賽輔導(dǎo)---熱學(xué)問題

1、2006年競賽輔導(dǎo)（二）-一熱學(xué)問題（熱脹冷縮、熱傳遞、比熱容）熱脹冷縮問題一1. 圖中所示為自動調(diào)溫電熨斗的電路圖。右下方為溫控部分。在未通電和低 于預(yù)定溫度時，雙金屬片A和靜片B上的觸點接通，指示燈L亮，電熱絲R發(fā)熱、 當(dāng)溫度達到預(yù)定溫度時，雙金屬片因向左彎曲，電路斷開。若雙金屬片由銅片和鐵片釧合而成，則左片就是片。調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕C,使靜片向左時，調(diào)溫電熨斗的預(yù)定溫度值將變.思路點撥一般固體材料，遇熱都會膨脹，遇冷都會收縮，不同的材料，在溫度變化相 同的情況下，其熱膨脹冷縮的程度往往不同.取兩塊熱脹冷縮程度不同的金屬片 （例如M的熱脹冷縮現(xiàn)象比的熱脹冷縮現(xiàn)象更明顯）將其粘合成為一塊，稱為雙金

2、 屬片，如圖所示.Ill圖示狀態(tài)開始，其其溫度升高，則兩金屬片都會發(fā)生膨脹，但 一側(cè)金屬片膨脹得多，另一側(cè)金屬片膨脹得少，則這個雙金屬片整體便會向膨脹得 少的一側(cè)彎曲（例如向一側(cè)彎曲）；反之，若從圖示狀態(tài)開始而其溫度降低，則此 雙金屬片將向另一側(cè)彎曲.本題所用雙金屬片為銅片和鐵片釧合而成，銅的熱脹冷縮比鐵更強，故溫度 升高時雙金屬片將向鐵片一側(cè)彎曲，左片為鐵片.若調(diào)節(jié)圖中的旋鈕C,使靜片向 左移動一些，則雙金屬片要向左彎曲得更多才能使電路斷開，這時對應(yīng)所需的溫度 更高，即調(diào)溫電熨斗的設(shè)定溫度值將提高.答案：熱膨脹，鐵，高.2. 冬天，把自來水筆從室外帶到室內(nèi)，有時會有墨水流出。這主要是因為A.

3、 墨水受熱膨脹，流出來了。B.筆囊受熱膨脹，把墨水?dāng)D出來了。C.筆囊中的空氣受熱膨脹，把墨水?dāng)D出來了。D.筆尖處的縫隙受熱膨脹， 使墨水漏出來了。思路點撥冬天，室外氣溫往往比室內(nèi)氣溫低很多，自來水筆在室外時，其筆囊中的空 氣溫度也較低.當(dāng)將其帶入室內(nèi)時，筆囊中空氣溫度會隨之升高.由此，這部分空 氣將發(fā)生膨脹而把筆囊中的墨水?dāng)D出.答案：C熱脹冷縮問題二1. 在冬天，向玻璃杯內(nèi)倒開水前，往往先倒入一些溫水，將杯子熱一下后倒 去，再將開水倒入杯中，這樣做主要是為了（）A. 清潔杯子B. 使玻璃杯變得容易熱傳遞C. 使玻璃杯內(nèi)外溫差不致過大，杯子不易損壞D. 使玻璃杯內(nèi)外溫度相等，杯子不易損杯思路點撥

4、玻璃傳熱較慢，所以當(dāng)玻璃的一部分突然遇熱（或遇冷）而使其溫度變化很多 時，其他部分的溫度往往難于很快地隨之變化，由此可使玻璃的各部分間溫差較 大，乂由于物體的熱脹冷縮之故，由此而使得玻璃的各部分熱膨脹不均勻，這種不 均勻的差別太大時，則可能使玻璃制品碎裂.冬天，環(huán)境溫度較低，玻璃杯的溫度也就較低，若驟然向玻璃杯內(nèi)倒入開 水，則杯的內(nèi)層受熱明顯膨脹但外層受熱不夠而膨脹得少，山此可導(dǎo)致杯炸裂.若 先將溫水倒入杯中將杯“預(yù)熱” 一下，再倒入開水時，則杯的內(nèi)外層將不會有太大 的溫度差而避免了杯子的損壞.答案:C2. 在0C時，將兩根長度和質(zhì)量相等的均勻銅棒和鐵棒連接在一起，并將支 點放在接頭處剛好平衡

5、，如圖所示，當(dāng)溫度升高數(shù)白攝氏度時，能觀察到的現(xiàn)象是思路點撥當(dāng)溫度升高時，銅和鐵都會受熱而膨脹，而在升高同樣溫度的惜況下，銅膨 脹得比鐵多.在圖所示的情況下，則銅和鐵的重心都會因棒的膨脹而遠離支點，但 銅遠離得多些，鐵遠離得少些.山杠桿的平衡原理知棒將發(fā)生逆時針方向轉(zhuǎn)動，即 其左端下降，右端上升.答案:C熱傳遞問題一1. 人們常說井水冬暖夏涼，這是因為A. 井內(nèi)冬夏溫度變化小，地面冬夏溫度變化大，所謂“冬暖夏涼”是井水溫 度與地面溫度比較而言的。B. 井水受地?zé)岬淖饔枚休^多的熱能。C. 井水遠離地面，不受空氣流動的影響，因而具有較多的熱能。D. 井水暴露在空氣中，夏天氣溫高，蒸發(fā)得快，吸收了

6、較多的熱量，因而溫 度較低。思路點撥地球表層的空氣，由于其熱容量較小，故隨著春夏秋冬四季太陽光照射強弱 的不同，其溫度有明顯變化.夏天熱，冬天冷.而地球表層的泥土砂石和其中的 水，其熱容量比空氣大很多，且乂不像空氣那樣易于流動而便于吸熱和散熱，所以 地球表層的泥土砂石的溫度隨四季變化就沒有空氣那么明顯，井水的溫度與它旁邊 的泥土砂石的溫度是相等的，故井水的冬夏溫度變化就比地面空氣的冬夏溫度變化 要小.由此，人們對井水便有冬暖夏涼的感覺.答案：A2. 多油的菜湯不易冷卻，這主要是因為A.油層阻礙了湯的熱輻射。B.油層和湯中的水不易發(fā)生熱交換。C.油的導(dǎo)熱能力比水差。D.油層覆蓋在湯面，阻礙了水的

7、蒸發(fā)。沒有油覆蓋的菜湯，相當(dāng)于水暴露在空氣中，水是很容易蒸發(fā)的，由于蒸發(fā) 要吸熱，所以這樣的菜湯就容易冷卻，蒸發(fā)致冷是菜湯冷卻的主要原因.多油的菜 湯，由于油的密度小于水的密度，故有一油層覆蓋在水面上，由此阻止了水直接向 空氣中蒸發(fā)，而油本身乂是在常溫下蒸發(fā)得很慢的，因此多油的菜湯蒸發(fā)致冷的效 應(yīng)就弱于少油的菜湯，所以多油的菜湯也就不易冷卻.答案：D3. 許多電冰箱的后背涂成黑色，原因是A.黑色物體的熱輻射能力較強。B.黑漆的強度較高。C.黑色物體吸熱能力較強，有利于冰箱內(nèi)物體的降溫。D.黑色物體不易吸 附灰塵。思路點撥物理理論告訴我們，黑色物體吸收熱輻射的能力較強，向外輻射熱的能力也 較強.

8、而電冰箱背面涂成黑色，正是利用黑色物體輻射熱的能力較強這一特點，幫 助冰箱向外輻射熱能，以有利于冰箱內(nèi)物體的降溫.答案：A熱傳遞問題二1.帽子的功能很多，僅從熱學(xué)角度看，夏天戴草帽主要是為了防止;冬天戴棉帽主要是為了防止。夏天的草帽是為了擋住太陽光使之不直接照射到人身上，使人不感到太熱而 感到?jīng)鏊恍菝睋踝√柟饩褪菗踝∩教柟舛鴤鞯饺松砩系臒?，太陽光傳?的途徑是熱輻射，故夏天戴草帽主要是為了防止熱輻射.冬天，氣候寒冷，冷空氣與人體接觸，人體溫度高于空氣溫度，人體就有熱 量傳給冷空氣，這種傳熱過程為熱傳導(dǎo).此是，人們戴上棉帽，就使得帽內(nèi)空氣不 容易向外散熱而能保持較高的、與人體溫度相近的

9、溫度，這樣，人腦部和這部分空 氣之間的熱傳導(dǎo)就減弱了，人腦部就感到暖和.可見，冬天戴棉帽主要是為了防止 人腦部與周圍冷空氣間的熱傳導(dǎo).答案：熱輻射，熱傳導(dǎo).2.炒菜時利用的熱傳遞方式主要是o思路點撥炒菜時，菜較冷，而鍋很熱，冷菜和熱鍋直接接觸，山于兩者間有溫度差， 則有熱量山鍋傳遞給萊，使菜吸收熱而被炒熟.所以此時利用的熱傳播方式主要是 傳導(dǎo).答案:傳導(dǎo)熱傳遞問題三小紅在兩個同樣的燒瓶中灌滿水，加熱到相同的溫度后分別用厚度相同的 1、2兩種保溫材料包好，定時測量燒瓶中水的溫度。實驗過程中室溫保持不變。 他想用這種方法比較兩種材料的保溫性能。表中給出了在時刻t （單位是分）測得 的兩個燒瓶中的水

10、溫Tl、T2的兒組數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)在下面的方格紙中作出表 示水溫與時間關(guān)系的圖象并回答以下問題：1.哪種材料的保溫性能較好?2.當(dāng)時的室溫大約是多少?3. 在這些水溫數(shù)據(jù)中，哪一個最可能是山于測量或記錄的疏忽而產(chǎn)生的錯 誤?t/分0510152025354555658095110125140155T1/C80726459555150413734302624222120T2/C80655648433832282624222221212020答案:所得圖像如圖所示.山圖可以看到:1.第一種材料的保溫性能較好.因為從兩圖線的比較可以看到，兩種材料同 樣包裹的燒瓶內(nèi)，同樣溫度的滿瓶熱水比較，笫一種材

11、料包裹的瓶內(nèi)熱水溫度降低 較慢.2.當(dāng)時的室溫約為20C顯然，當(dāng)瓶內(nèi)水與室內(nèi)空氣溫度相等時，兩者間 達到熱平衡，即瓶內(nèi)水溫降至室溫時，將不再變化.圖線表示瓶內(nèi)水溫最后維持為 20C不變，可見室溫應(yīng)為20C.3.所得數(shù)據(jù)中，t=35minn時的T1=5OC最可能是山于測量或記錄時的疏忽所產(chǎn)生的錯誤.因為瓶內(nèi)水溫應(yīng)該是在連續(xù)逐漸變化的，所以描述這一溫度隨時間變 化的關(guān)系圖線應(yīng)該為一條連續(xù)光滑的曲線，則各個不同時刻所測得的實驗數(shù)據(jù)點都 應(yīng)該在這一光滑曲線上.圖中各實驗數(shù)據(jù)點都分別在自己所對應(yīng)的曲線上，惟有 t=35min時的數(shù)據(jù)T1不在其對應(yīng)曲線上，且偏離此曲線較遠，表明該數(shù)據(jù)點的數(shù) 值與當(dāng)時的實際

12、值偏離太大，即該點為一錯誤的數(shù)據(jù)點.物理學(xué)上用圖像來研究兩上相關(guān)變化的物理量間的關(guān)系是一種常用的辦法， 特別是在物理實驗中更為常用.通常這種方法是先列出（如通過實驗測量出）這兩個 物理量都發(fā)生變化時的多組對應(yīng)值，然后把這些對應(yīng)值分別描繪在以上述兩物理量 為縱橫坐標(biāo)的坐標(biāo)圖上，再以光滑的曲線（也可能是直線）將這些數(shù)據(jù)點連起來，這 樣便得出了其中一個量隨另一個量變化而變化的圖線.利用這種圖線，可以更直觀 明了地看出這兩個量之間的相互關(guān)系.比熱容問題一有一堆從河中撈出的溫砂子，測得其比熱容為1.2X103焦/ （千克.C）。 已知干砂子的比熱容為0.9X103焦/ （千克.C）,則按質(zhì)量說，這堆砂子含水的 百分比是多少？思路點撥濕沙子中包含有干沙子和水，當(dāng)濕沙子溫度升高時，它吸收的熱量應(yīng)該是其 中干沙子所需吸收的熱量與水所需吸收的熱量之和.根據(jù)這一思路，可以對本題求 解.答案:以下列各字母分別代表各對應(yīng)的物理量：ml干沙子質(zhì)量，m2濕沙子中所含水的質(zhì)量，m干沙子和水的混合物 的質(zhì)量；cl干沙子的比熱容，c2水的比熱容，c干沙子和水的混合物的比熱容;A t干沙子和水的混合物溫度的升高量；Q1干沙子溫度升高At時吸收的熱量，Q2水溫度升高At時吸收的熱 量，Q干沙子和水的混合物溫度升高At時吸收的熱量.當(dāng)溫