1、2021 年上海市初升高自主招生招物理专题：热学 班级 学号 姓名 得分 (时间 90 分钟 满分 150 分) 一、单项选择题一、单项选择题(毎题毎题 5 分，共分，共 100 分分) 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
2、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
3、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
4、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=kSTt /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。
5、 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 =
6、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 0.910 千克/米， C 冰=2.1103 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
7、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 tA、tB 和 tC，则 tA：tB：tC 为 _ A B C 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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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 R,R会随温度变化,其变化规律 可以用公式 R=R0(1+)表示,式中
13、 R0为 0时线圈的电阻、 为 线圈温度、 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 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 很小时, 的变化要考虑,但可认为 R不变.)则此线圈电阻的温度系数 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 且满足V = 0（1 + ） ，其中 V0是 00C 时的体积。试证明两杯液体混合后的
14、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：W+Q2=Q1;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
15、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
16、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 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
17、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 ） 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. 60 9. 75 10. 2 11. 5.6 12. 6:5:3 13. 318K 14. 32 T = 20 + 27 30 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、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。 25.1 = 4（） （1） 3
