物理競賽輔導——熱學初步知識
知識內(nèi)容
1、 溫度及溫度計：溫度的意義、單位；溫度計的構造及測溫原理；溫度計的使用。
2、 熔化與凝固：熔化現(xiàn)象，凝固現(xiàn)象；熔點，凝固點；熔化吸熱，凝固放熱；晶體和非晶體的熔化。
3、 汽化：汽化現(xiàn)象；蒸發(fā)與沸騰的區(qū)別與聯(lián)系；影響蒸發(fā)快慢的因素；蒸發(fā)吸熱，沸騰吸熱；沸點，沸點與壓強的關系。
4、 液化：液化現(xiàn)象，液化放熱。
5、 升華與凝華：升華現(xiàn)象，凝華現(xiàn)象。
6、 分子動理論：擴散現(xiàn)象；分子運動論的內(nèi)容。
7、 內(nèi)能：內(nèi)能的定義；改變物體內(nèi)能的方法。
8、 熱量與比熱容：熱量的意義；熱什；熱量的計算；比熱容的概念。
9、 熱機：熱機的工作原理；熱機效率；汽油機與柴油機的構造和工作過程區(qū)別。
應用舉例
例1、 在寒冷的冬天，用手去摸室外的鐵棍，感覺非常涼，有時不會發(fā)生粘手的現(xiàn)象，好像鐵棍表面有一層膠。而在同樣環(huán)境下，用手去摸木棍卻感覺不太涼，也不會發(fā)生粘手的現(xiàn)象，這是為什么？
例2、為了比較1、2兩種材料的保溫性能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溫T1、T2的幾組數(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，哪一個最可能是由于測量或記錄的疏忽而產(chǎn)生的錯誤？
t/分 | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 35 | 45 | 55 | 65 | 80 | 95 | 110 | 125 | 140 | 155 |
T1/℃ | 80 | 72 | 64 | 59 | 55 | 51 | 50 | 41 | 37 | 34 | 30 | 26 | 24 | 22 | 21 | 20 |
T2/℃ | 80 | 65 | 56 | 48 | 43 | 38 | 32 | 28 | 26 | 24 | 22 | 22 | 21 | 21 | 20 | 20 |
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例3冬天手冷時，用嘴向手上“哈氣”（即緩緩持吹氣），手會感到暖和，而若用勁向手上吹氣，手不但不會暖和，反會更冷，這是什么原因？
例4冬季的一個星期天，小學生明明坐著著爸爸開的小汽車去郊游。車開出不久，明明發(fā)現(xiàn)汽車前車窗的玻璃慢慢變得不夠透明了，影響了觀察車前方的情況。明明用手擦了擦，玻璃變得透明了，可過了一會兒，玻璃又模糊了。這時明明看見爸爸用手扳動了操作盤上的一個開關，沒過多久，玻璃就變和透明了，一路上再也沒有出現(xiàn)不透明的情況。明明弄不清楚車窗為什么會變得模糊，爸爸扳動開關怎樣解決了問題。你能回答嗎？
變式：寒冬時節(jié)的早晨，汽車司機上車后常發(fā)現(xiàn)在前風擋車窗上出現(xiàn)白色的“哈氣”，于是他打開暖風，很快就能除掉“哈氣”；夏天，在下在大雨后，風擋車窗上也出現(xiàn)“哈氣”影響安全駕駛，于是司機打開空調制冷，很快“哈氣”也被除掉。為什么同樣的現(xiàn)象，司機采取不同的方法卻收到了相同的效果？請你用所學的物理知識加以解釋。
例5用高壓鍋可使食品熟得更快，對此，下列解釋正確的是（ ）
A、食品受到的壓強大而易熟 B、高壓鍋的保溫性好，熱量損失少而易熟
C、鍋內(nèi)溫度能達到100C以上，食品因高溫而易熟
D高壓鍋的密封性好，減少了水的蒸發(fā)而易熟
例6、1Kg的水吸收4.2×105J的熱量后，它的可能可能溫度是多少？在下列4個答案選出正確的序號并說明選擇的理由。A、80℃B、100℃C、120℃D、130℃
例7關于晶體和非晶體，下列說法正確的是（ ）
A、晶體和非晶體在熔化過程中溫度都上升 B、晶體有熔點，非晶體沒有熔點
C、晶體熔化時吸熱，非晶體熔化時不吸熱 D天上飄落的雪花，是非晶體例8“熱管”是上世紀80年代研制出來的一種導熱本領非常大的裝置。它比歷史最高水平銅的
導熱本領大上千倍。“熱管”的結構并不復雜，它是一根兩端封閉的金屬管，管內(nèi)壁襯了一層多也的材料，叫做吸收芯，吸收芯中充有酒精或其他易汽化的液體如圖所示，管的一端受熱時，熱量會很快傳到另一端，這是什么道理？
例9用來發(fā)射衛(wèi)星的火箭，在它的頭部涂了一層特殊物質，這種物質可以避免火箭因調整運動時與空氣作用產(chǎn)生衣帽間而被毀壞的危險。這種材料能起這種作用的主要原因是（）
A、 材料堅硬，不怕熱 B、材料不傳熱 C、材料非常光滑，不易與空氣作用生熱
D材料受熱熔化，汽化吸收了與空氣作用產(chǎn)生的熱
例10古人云：高處不勝賽。你能解釋一下，為什么山地總要比平地溫度低一些？
例11、小明家買了一臺電冰箱，爸爸告訴他，在炎熱的夏天，放在冰箱中的食品不易變質，而且還能喝到“冰鎮(zhèn)”的飲料。小明讓爸爸解釋電冰箱是臬實現(xiàn)致冷效果的，并提出，在夏天我們是不是可以打開電冰箱門，讓整個屋子更涼快呢。
例12、學校沐浴用的簡易太陽曬水箱內(nèi)裝水60Kg，水箱玻璃蓋的面積為0.84m2。從手冊
中查得，地球上與太陽垂直的表面接收太陽國徽能為7.56×104J(min.m2);這類水箱吸收太陽能的效率為50%；散熱損失約20%。假設使用中能夠及時調整水箱朝向，使陽光總能垂直射入玻璃蓋，計算4h后箱中的水升高的溫度。
例13、利用一支測溫范圍為-15℃——50℃的酒精溫度計，設計一個用這支溫度計測量沸水溫度的方法要求（1）說明測量的原理和方法。（2）簡要說明測量的步聚（包括使用的儀器、測量的物理量、計算公式等等）（3）說明測量時必須滿足的
例14中國烹飪技術中有一種稱為“燉”的煮食方式，把要加熱的儀器加好水與各種作料一起放放“燉盅”，另取一個大鍋，其中放上支架和水，再將燉盅放放大鍋內(nèi)支架上，浸在水中，用炎對大鍋加熱，盡管大鍋內(nèi)的水一直沸騰，但盅內(nèi)的湯水卻始終不會沸騰，為什么？這種烹飪方法有什么優(yōu)點？
例15新疆的羊內(nèi)串非常好吃，一個燒烤叉（（鐵簽）上穿上內(nèi)小塊羊內(nèi)，在炎上烤。你能說出在這一過程中通過幾種方式對羊肉加熱并比較這幾種加熱的形式。
問題探索
一、 選擇題（本題共10小題，每題2分，共20分）
1. 
市場銷售的電熱水壺有兩種形式，一種如圖5(a)所示，電熱元件在壺底下面的底座內(nèi)；另一種如圖5(b)所示，電熱元件在壺底之上，浸沒在水中。如果兩種水壺的耗電功率相同，壺內(nèi)水量也相同，那么[ ] A．(a)壺的電熱元件在壺底下面，有利于水的對流，(a)壺中的水先沸騰。
B．(a)壺的電熱元件安放在底座內(nèi)，熱量損失較小。
C．(b)壺中電熱元件被水包圍，熱量損失小，(b）壺中的水溫上升較快。
D．(b)壺的電熱元件體積較小，熱能的利用率較低。
2. 防止熱膨脹冷縮現(xiàn)象產(chǎn)生危害可采取的措施有（ ）
A、鉚接鐵橋架時要先把鉚釘燒紅 B、冬季鋪設鋼軌時，鋼軌銜接處留的縫隙要大一些
C、火車車輪的輪箍要燒熱后再安裝在車輪上 D寒冷地區(qū)的窗戶安裝雙層玻璃、
3. 保溫瓶的雙層玻璃夾層里被帛成真空，然后加以密封。如果不慎將密封處損壞，保溫瓶就不保溫了。造成這種不保溫的主要熱傳遞方式是（ ）
A、傳導 B、對流 C、輻射 D、無法確定
4. 炎熱的夏天，當你走在曬得發(fā)燙的柏油路上時，剛巧來了一輛灑水車，灑濕了路面。這時你會感到更加悶熱，產(chǎn)生這種感覺的主要原因是：（ ）
A. 灑水車中水經(jīng)過曝曬，內(nèi)能增加，溫度很高 B、灑水后空氣濕度增加，身上的汗較難蒸發(fā)
B. 地面上水反射了陽光，使身體得到更多熱量 D．水蒸發(fā)時把地面熱帶到了人的身上燈。
5. 冬天出外野炊在地下休息為了御寒，你有三張相同的毯子，如何安排才能取得最佳的效果。（ ）A、全蓋在身上 B、一張?zhí)鹤愉佋谏硐拢瑑蓮埳w在身上
C、兩張?zhí)鹤愉佋谏硐拢粡埳w在身上 D、全鋪在身下
6. 關于電冰箱，以下說法中正確的是： [ ]
A．電冰箱內(nèi)溫度比較低，這是液體蒸發(fā)吸熱造成的；
B．電冰箱散熱器摸起來燙手，這主要是電流的熱效應造成的；
C．夏天，打開電冰箱門看到的“白煙”是冰箱內(nèi)蔬菜、水果等蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣；
D．家用電冰箱的耗電功率通常超過1000瓦。
7. 凍豆腐里面有小孔的成因是： [ ]A．豆腐自身凍縮而成 B．豆腐自身膨脹而成
C．外界的冰雪扎進豆腐里而成 D．豆腐里面的水受凍先結冰，再熔化成水后而成
8. 
某中學的科技研究小組，為太空工作站的宇航員設計了如圖所示的四種電加熱水壺，其中設計合理的是：[ ] 9. 晶體管在高溫下很容易燒壞，焊接晶體管時因為烙鐵的的溫度很高，晶體管引線很容易將熱傳入晶體管內(nèi)使之燒壞，為了防止這一點采取的最佳措施是（ ）
A、用金屬鑷子夾住引線 B、焊一會兒停一會兒
C、將引線套上絕緣的塑料管 D、一邊焊接一邊對著引線吹氣
10. 在燒熱的油鍋中濺入水滴時，會聽到“叭叭”的響聲，并濺起油來，其主要原因是（ ）
A、濺入的水滴溫度太低 B、水是熱的不良超導體
C、不的沸點比油的沸點低 D、水的比熱容比油的大
11. 當盛（DNNL）油的厚壁鋼瓶內(nèi)壓強很大，相當于大氣壓的1萬2萬（DNV）倍時，雖然瓶壁無裂痕，瓶內(nèi)的油依然能從里面滲出，這時因為（ ）A、金屬原子間有間隙
B、油分子被壓小了 C、油分子不停地做無規(guī)則的運動 D、金屬原子不停地做無規(guī)則運動
12. 有兩個溫度和質量都相同的金屬球，先把甲球放放盛有熱水的杯中，熱平衡后水溫降低了Δt。把甲球取出，再將乙球放放杯中，熱平衡后水溫雙降低了Δt，則兩球比熱大小關系是（ ）A、c甲>c乙 B、c甲=c乙 C、c甲<c乙 D、無法判斷
13. 把盛有水的紙盒放在火上燒，水燒開了，紙盒仍不會燒著，這是因為（）
Ａ．水能夠滅火 Ｂ．火焰的溫度低于紙的著火溫度
Ｃ．紙的著火溫度高于水的沸點 Ｄ．水善于將熱量迅速向外散發(fā)
18．目前許多家庭的廚房里都安裝了熱風干手機，以替代原先的廚房擦手巾．干手機讓熱風吹到手上，能很快使水分蒸發(fā)掉，其主要原因是（）
Ａ．加快了水面附近空氣的流動并提高了水的溫度
Ｂ．提高了水的溫度并增大了水的表面積
Ｃ．加快了水面附近空氣的流動并增大了水的表面積
Ｄ．加快了水面附近空氣的流動，提高了水的溫度并增大了水的表面積
19．白熾燈的燈絲常制成螺旋狀，這樣做的目的主要是（）
