力學(xué)、熱學(xué)例題選析及對(duì)應(yīng)訓(xùn)練

1 例題選析

例1 兒童練習(xí)游泳時(shí)穿的一種“救生衣”實(shí)質(zhì)是將泡沫塑料包在背心上，使用時(shí)，穿上這種“救生衣”泡沫塑料位于人的胸部，為了確保兒童的安全，必須使人的頭部露出水面，兒童體重約 300N，人的密度約為 1. 06×103kg /m3，人的頭部約占人體總體積的十分之一，泡沫塑料的密度約為 10kg/m3，求：

（ 1 ）此兒童的體積大約是多少？ 

（ 2 ）此兒童僅頭部露出水面時(shí)受到多大的浮力？ 

（ 3 ）此兒童使用的\"救生衣\"的最小體積為多大才能保證兒童的安全？

例4 某學(xué)校沐浴用的簡(jiǎn)易太陽(yáng)曬小箱內(nèi)裝水60kg，水箱玻璃蓋的面積為0.84m2，從手冊(cè)中查得地球上與太陽(yáng)光線垂直的表面接收的太陽(yáng)輻射能為7.56×104J/(m2·min)，這類水吸收太陽(yáng)能的效率約為50%，散熱損失約20%。假設(shè)使用中能夠及時(shí)調(diào)整水箱朝向，使陽(yáng)光總能垂直射入玻璃蓋。

（1）太陽(yáng)光通過(guò)透明玻璃罩射在吸熱板上，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，并把管中的水加熱，以供應(yīng)用請(qǐng)猜想吸熱板應(yīng)涂成什么顏色，并說(shuō)明猜想理由。

（2）計(jì)較4h后箱中的水升高的溫度。

（3）請(qǐng)把太陽(yáng)能熱水器與常用的燃?xì)鉄崴飨啾染哂心男﹥?yōu)點(diǎn)？

解析 （1）要使太陽(yáng)能熱水器吸熱板吸收更多的太陽(yáng)能必然使吸熱板具有較強(qiáng)的吸熱本領(lǐng)，因黑色物體比白色物體等吸熱本領(lǐng)強(qiáng)，所以應(yīng)猜想吸熱板應(yīng)涂成黑色。

（2）由地球與太陽(yáng)光線垂直的表面1min，1m2的面積上太陽(yáng)輻射的能量，可求出0.84m2的透明罩在4h內(nèi)太陽(yáng)輻射的能量，再由吸熱板的效果和水箱的散熱損失可求出水吸收的熱量，再據(jù)Q吸=cmΔt，可求出水升高的溫度。

設(shè)太陽(yáng)在地球1m2，1min輻射的能量為RJ/(m2·min)則Q放=RST。吸熱板吸收的太陽(yáng)能Q吸（板）=η1Q放=η1SRT。在4h內(nèi)水吸收的熱量

Q吸（水）=η2 Q吸（板）=η2η1SRT=80%× 50%×7.56×104J/(m2·min)×0.84m2×4×60min=6.048×106J。

水升高的溫度為：

Δt水=Q吸（水）c水m水=6.048×1064.2×103×60=24℃。

（3）因太陽(yáng)能熱水器是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，所需的能源不需要花錢購(gòu)買，且使用起來(lái)既安全又方面，太陽(yáng)能不竭用之不盡。所以太陽(yáng)能熱水器不需燃燒料，不會(huì)造成環(huán)境污染。故太陽(yáng)能熱水器和燃?xì)鉄崴飨啾染哂械膬?yōu)點(diǎn)有：無(wú)環(huán)境污染，安全，取之不竭和價(jià)廉。

例5 下表為190W型柴油機(jī)一部分技術(shù)數(shù)據(jù)（柴油熱值是4.3×107J/kg）

缸數(shù)缸徑d/mm沖程t/ mm轉(zhuǎn)速r/min功率P/kw油耗率/g/（kw·h）

1901002 0007.35252

試根據(jù)上表數(shù)據(jù)計(jì)算這種柴油機(jī)效率及做功沖程中燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)。

解析 本題是一道熱機(jī)，功率的綜合計(jì)算題，首先要明確油耗率的意義，指的是每千瓦每小時(shí)要燃燒多少g柴油？因此可以算出柴油完全燃燒所放出的熱量和活塞對(duì)外所做的有用力從而可以算出柴油機(jī)效率，利用表中的缸徑，沖程，功率轉(zhuǎn)速計(jì)算做功沖程中燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)。

2 對(duì)應(yīng)訓(xùn)練

一、選擇題

1．公路邊有一農(nóng)舍，它的煙囪正冒著煙，插有旗幟的a、b兩車在農(nóng)舍旁的公路上。觀察圖3中旗與煙的情況，判斷以下關(guān)于a、b兩車相對(duì)于房子的運(yùn)動(dòng)情況的說(shuō)法中，正確的是（ ）

A．a、b兩車一定向左運(yùn)動(dòng)。

B．a、b兩車一定向右運(yùn)動(dòng)。

C．a車可能運(yùn)動(dòng)，b車向右運(yùn)動(dòng)。

D．a車可能靜止，b車向左運(yùn)動(dòng)。



2．某研究性學(xué)習(xí)小組做“水的體積隨溫度變化”的研究，得到如圖4所示的圖像．從圖中可知，水溫度從8℃降到2℃的過(guò)程中，其密度( )

A．先變大后變小。

B．先變小后變大。

C．一直變大。

D．保持不變。

3．我國(guó)的登月工程分三個(gè)階段進(jìn)行，其中發(fā)射首顆月球探測(cè)衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”是這一工程的第一個(gè)階段，關(guān)于“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）

A．衛(wèi)星先繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，然后再繞月亮轉(zhuǎn)動(dòng)。

B．衛(wèi)星從地面發(fā)射升空的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷改變。

C．衛(wèi)星從地面發(fā)射升空的過(guò)程中，主要是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

D．衛(wèi)星從地面發(fā)射升空的過(guò)程中，重力勢(shì)能增大，動(dòng)能增大，機(jī)械能增大。

4. 一艘宇宙飛船關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后在大氣層外繞地球飛行，飛船內(nèi)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是（ ）

A. 物體的質(zhì)量消失。

B. 物體自由下落的速度變快。

C. 蠟燭正常燃燒。

D. 水滴呈球形漂浮在空氣中。

5．圖6所示為2008年第29屆奧運(yùn)會(huì)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目圖標(biāo)，在這些活動(dòng)中運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面壓強(qiáng)最大的是（ ）



A．射箭。 B． 舉重。

C． 擊劍。 D． 射擊。

6．一位小朋友手里拿著的氫氣球不小心脫手升到了空中，當(dāng)氣球升到高空時(shí)發(fā)生了破裂。以下關(guān)于氣球升到高空破裂的原因分析正確的是（ ）

A．高空大氣壓增大，氣球體積減小，將氣球壓破。

B．高空大氣壓增大，氣球體積增大，將氣球脹破。

C．高空大氣壓減小，氣球體積增大，將氣球脹破。

D．高空大氣壓減小，氣球體積減小，將氣球壓破。

7．以下實(shí)例中，應(yīng)用了流體壓強(qiáng)與流速規(guī)律使物體向上運(yùn)動(dòng)的是（ ）

A．氣球的升空。

B．潛水艇上浮。

C．大型客機(jī)的升空。

D．火箭的升空。

8．瓶蓋起子有圖7(a)和(b)兩種用法，A、B是開(kāi)蓋時(shí)起子和瓶蓋接觸的兩點(diǎn)。在瓶蓋和瓶口的接觸點(diǎn)中，D和E分別是離手最遠(yuǎn)和最近的兩點(diǎn)。開(kāi)蓋時(shí)手對(duì)起子施加的力F作用在G點(diǎn)，瓶口對(duì)瓶蓋的阻力可以認(rèn)為作用于瓶蓋的中心C點(diǎn)(圖中沒(méi)有標(biāo)出)。如果瓶蓋在打開(kāi)的過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生明顯的彎折。則（ ）



A．(a)圖支點(diǎn)是A，(b)圖支點(diǎn)是B，(b)種用法省力。

B．(a)圖支點(diǎn)是A，(b)圖支點(diǎn)是B，(a)種用法省力。

C．(a)(b)兩圖支點(diǎn)都是B，(b)種用法省力。

D．(a)(b)兩圖支點(diǎn)都是A，(a)種用法省力。

9．如圖8所示情景是一種游戲，叫做蹦極。游戲者將一根有彈性的繩子一端系在身上，另一端固定在高處，從高處跳下。圖中a點(diǎn)是彈性繩自然下垂時(shí)繩下端的位置，c點(diǎn)是游戲者所到達(dá)的最低點(diǎn)。對(duì)于游戲者離開(kāi)跳臺(tái)至最低點(diǎn)的過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．游戲者的動(dòng)能一直在增加。

B．游戲者減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。

C．游戲者通過(guò)a點(diǎn)之后，繩子具有彈性勢(shì)能。

D．游戲者到c點(diǎn)時(shí)，他的動(dòng)能不為零。

10．由于長(zhǎng)期的河道淤塞，黃河下游的河床已被抬高．沿河農(nóng)民通常采用如圖9所示的方式，引黃河水來(lái)灌溉農(nóng)田．有關(guān)這種引水灌溉方式，下列說(shuō)法中不正確的是（ ）



A．這種引水灌溉方式利用了連通器原理。

B．使用時(shí)B端管口必須低于A處水面。

C．使用時(shí)必須先將管道中灌滿水。

D．高度差H越大，管道中的水流得就越快。

11．“縹緲的霧，晶瑩的露，凝重的霜，輕柔的雪，同樣的水分子，裝扮著我們生活的時(shí)空”。這是一首描述物理現(xiàn)象的抒情詩(shī)。對(duì)這首詩(shī)中所描述的物理現(xiàn)象理解正確的是（ ）

A．“縹緲的霧”是汽化現(xiàn)象。

B．“晶瑩的露”是液化現(xiàn)象。

C．“凝重的霜”是液化現(xiàn)象。

D．“輕柔的雪”是熔化現(xiàn)象。

12．我國(guó)古代有許多藝術(shù)性、科學(xué)性較高的飲器。有一種杯叫“常滿杯”，杯中有用上等白玉做成的圓錐體，放在空氣中，不斷有水滴產(chǎn)生，使其常滿。關(guān)于此杯，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）

A．杯中的水是水蒸氣在白玉上液化形成的。

B．杯中的水是空氣在白玉上液化形成的。

C．白玉是一種比熱較小的物質(zhì)，相同條件下溫度變化顯著。

D．利用杯子在缺少水源的崇山峻嶺中能自動(dòng)“生”水。

13．下列現(xiàn)象中能用分子動(dòng)理論解釋的是（ ）

A．春天，柳絮飛揚(yáng)。B．夏天、槐花飄香。

C．秋天、黃沙撲面。D．冬天，雪風(fēng)飄飄。

14．有甲、乙兩臺(tái)汽油機(jī)，它們的功率之比是2∶1，它們的熱機(jī)效率之比是5：4，那么在相同的時(shí)間里，它們消耗的汽油的質(zhì)量之比是（ ）

A．5∶8。 B．8∶5。 C．4∶5。 D．5∶4。

15．如圖10所示為冰在加熱過(guò)程中，溫度隨時(shí)間變化的圖像。以下說(shuō)法中不正確的是 ( )

A．冰是一種晶體。

B．冰的熔點(diǎn)為0℃。

C．從t1到t2，冰處于熔化過(guò)程。

D．冰熔化成水后內(nèi)能不變。

二、填空題

1．如圖11所示，是我們常見(jiàn)的訂書機(jī)。訂書機(jī)在構(gòu)造上有許多地方應(yīng)用到我們所學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，請(qǐng)你找出兩處。

示例：彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能使訂書機(jī)及時(shí)復(fù)位。

（1）__________________________；

（2）__________________________。



2．北京2008年奧運(yùn)會(huì)火炬（如圖12所示）有許多地方體現(xiàn)了物理知識(shí)與高科技產(chǎn)品的結(jié)合。其外觀圖案為紅色的祥云圖紋從炬身中部向上升騰，炬身下半部噴涂的高觸感橡膠漆，能增大_____，使其握之不易滑落?；鹁嫱鈿げ捎胈_____較小的高品質(zhì)鋁合金材料制造，體積雖大而質(zhì)量卻小，顯得輕盈高貴。

3．隨著人民生活水平的提高，轎車已逐漸進(jìn)入百姓家庭，圖13是小華家購(gòu)買的一輛小轎車，他發(fā)現(xiàn)轎車的外形類似于飛機(jī)的機(jī)翼。則轎車在快速行駛過(guò)程中，車子上方空氣的流速______車子下方空氣的流速，因而車子上方氣體的壓強(qiáng)______車子下方氣體的壓強(qiáng)，從而使得轎車對(duì)地面的壓力______車的重力。（均填“大于”、“等于”或“小于”）

4．“神舟六號(hào)”在太空中運(yùn)行時(shí)，處于失重狀態(tài)的宇航員___________慣性（選填“沒(méi)有”仍具有）；返回艙在將要著陸之前，由于空氣阻力作用有一段勻速下落過(guò)程，若空氣阻力與速度的平方成正比，即f=kv2，載人艙的質(zhì)量為m，則此過(guò)程中，返回艙受到空氣阻力的大小等于_______，返回艙的速度應(yīng)為_(kāi)_____。

5．如圖14所示，小明同學(xué)用200N的拉力拉著物體A以1m/s的速度在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，若動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為80%，則地面對(duì)A的摩擦力大小為_(kāi)____N，拉力所做的功率為_(kāi)____W。



6．有一根重為G的均勻木棒，能以O(shè)為軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖15所示，現(xiàn)在另一端用水平拉力F，緩慢將棒勻速向上拉起，在此過(guò)程中，拉力F的大小將______，若F′是豎直向上，將棒勻速拉起的過(guò)程中，拉力的大小F′將_____。

7．如圖16所示，小華用兩個(gè)相同的動(dòng)滑輪組成的動(dòng)滑輪組來(lái)勻速提升一個(gè)重為180N的重物，所用的拉力為60N，不計(jì)繩子與滑輪之間的摩擦，則動(dòng)滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)_____，每一個(gè)動(dòng)滑輪的重力為_(kāi)____N。

8．如圖17所示，A、B為一桿秤的兩上提鈕。如果提將鈕分別用兩段粗鐵絲替換，那么使用提鈕_________稱物體質(zhì)量時(shí)，稱出的物體質(zhì)量將比物體的實(shí)際質(zhì)量___________。（填大或?。┆お?/p>

9．有一根外徑為Rm，內(nèi)徑為rm，長(zhǎng)為2Lm，質(zhì)量為mkg的均勻鐵管（ L＞R）。現(xiàn)將鐵管豎直立放在水平地面上，有一位同學(xué)想把它推倒，他至少需要做的功為_(kāi)____J；推倒后，若想再把它豎立起來(lái)，又至少需要做的功為_(kāi)____J。

10．小組成員想到：質(zhì)量相同的不同晶體熔化成液體時(shí)吸收的熱量是否相同呢？

他們?cè)谙嗤臒蟹謩e裝上了100g的-10℃冰和100g的萘，用同樣的酒精燈加熱，并用表測(cè)出它們?nèi)刍^(guò)程所用的時(shí)間，記錄的數(shù)據(jù)如右表所示。

（1）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：質(zhì)量___________的不同晶體熔化成液體時(shí)吸收的熱量是________的。

（2）通過(guò)查找資料，他們知道為了表示晶體的這種性質(zhì)，物理學(xué)中引入了熔化熱這個(gè)物理量。仿照比熱容的定義，可知：__________的某種晶體熔化成同溫度的液體時(shí)_________的熱量，叫做這種晶體的熔化熱。用字母λ表示。

（3）他們還查得：冰的熔化熱為3.36×105J/kg，請(qǐng)你算出：燒杯中的100g，-10℃冰全部熔化成水共吸收______J的熱量。

（c冰=2.1×103J/(kg·℃)

11．“東坡米線”是黃州特色小吃。制作的第一步是熬湯：在鍋中放入水和雞，用大火將水煮至沸騰，然后轉(zhuǎn)用小火烹煮。不斷給沸騰中的湯加熱，湯的溫度將_______。再將以下食料一起上桌：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(jìn)湯內(nèi)，稍候再加入米線。碗中油層的作用是_____________________________。

12．夏天，在天平左盤中放一敞口玻璃杯，杯中有一冰塊，右盤中放有一定質(zhì)量的砝碼，這時(shí)天平是平衡的，過(guò)了幾分鐘后，天平失去了平衡，天平向______傾斜了，原因是____________。

13．有一種能反映空氣中水蒸氣含量的裝置叫做干濕泡濕度計(jì)。它是由兩個(gè)相同的溫度計(jì)并列制成的，其中一個(gè)溫度計(jì)被濕布包起來(lái)了。兩個(gè)溫度計(jì)的讀數(shù)不一樣，濕泡溫度計(jì)的讀數(shù)較________，這是由于濕布中的水在__________時(shí)要吸熱。在一定的溫度下，兩個(gè)溫度計(jì)讀數(shù)的差別越小，表示空氣的濕度越__________。

14．一支刻度均勻，但讀數(shù)不準(zhǔn)的溫度計(jì)，在測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸水溫度時(shí)，示數(shù)為96℃，在測(cè)一杯熱水溫度時(shí)，其示數(shù)與熱水的直實(shí)溫度50℃恰好相等，若用此溫度計(jì)去測(cè)量水混合物溫度時(shí)，則示數(shù)是______℃。

三、實(shí)驗(yàn)探究題

1.紅紅買了一種叫“吹泡泡”的玩具，發(fā)現(xiàn)有時(shí)能吹出泡泡，有時(shí)又吹不出泡泡。愛(ài)動(dòng)腦筋的她產(chǎn)生了一個(gè)疑問(wèn)：泡泡的產(chǎn)生究竟與哪些因素有關(guān)呢？

⑴她猜想：泡泡的產(chǎn)生與吹泡泡用的管子粗細(xì)有關(guān)，于是她設(shè)計(jì)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下：

液體肥皂泡

管子直徑d/㎜35102050

泡泡產(chǎn)生的情況容易較易較難難不產(chǎn)生

分析以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你得到的結(jié)論是：___________________________。

⑵對(duì)此問(wèn)題，請(qǐng)你另外提出一種猜想：____________________________。

2．有如下器材：100ml的燒杯一個(gè)、彈簧秤一個(gè)、細(xì)線足夠長(zhǎng)，你怎樣將彈簧秤改裝成能直接測(cè)出液體密度的裝置。

3．張紅在做早餐時(shí)發(fā)現(xiàn)，同樣情況下，煮沸一鍋牛奶與煮沸同質(zhì)量的豆?jié){用的時(shí)間不同，這是為什么呢?請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)，針對(duì)其中的原因，提出一個(gè)猜想，并簡(jiǎn)述驗(yàn)證這個(gè)猜想的辦法。

(1)你的猜想是：___________________；

(2)驗(yàn)證猜想的辦法是：__________。

四、綜合應(yīng)用題

1．超高壓水切割又稱“水刀”，它是將普通水經(jīng)過(guò)多級(jí)增壓后，通過(guò)一個(gè)極細(xì)的噴嘴噴出一道高速“水箭”，對(duì)切割表面產(chǎn)生108～109Pa的壓強(qiáng)。工業(yè)上常用來(lái)切割大理石、鋼板等堅(jiān)硬物體。下表是某高壓水切割機(jī)技術(shù)參數(shù)：

型號(hào)壓強(qiáng)/MPa噴嘴橫截面積/m2排量/L·min-1）油泵電機(jī)功率/kW換向方式電源/V

22303005×10-82.722．5電子380

提示：①表中“排量2.7L/min”表示每分鐘從噴嘴中噴出水2.7升。

②1MPa=106Pa， 1L＝1×10－3m3。

請(qǐng)回答：

（1）“水刀”有純水切割和加磨料切割（磨料為密度大于水的石英砂、金剛砂）兩種。高速水流能切割堅(jiān)硬物體是因?yàn)楦咚偎骶哂休^大的_____________（填一種能量名稱），加入磨料后切割能力大大提高了，這是因?yàn)開(kāi)___________。

（2）若不考慮水從噴嘴噴出后橫截面積的變化，高壓水流對(duì)切割面的壓力為多大？

（3）高壓水切割機(jī)的切割效率是多少？

2．玻璃是由熾熱的玻璃液體冷卻后形成的。受油滴能在水面均勻分布開(kāi)來(lái)的啟發(fā)，科研人員發(fā)明了一種制取平板玻璃的方法。其主要過(guò)程是讓玻璃液體浮于某溶液表面上，冷凝后用真空吸盤吊運(yùn)，如圖18所示。(g=10N／kg)

(1)該方法的關(guān)鍵是能否找到會(huì)浮起玻璃液體的一種溶液，你認(rèn)為這種溶液應(yīng)具備怎樣的物理特征?(說(shuō)出兩點(diǎn))

(2)一塊密度為2.5×103kg/m3，體積為1.5×10-2m3的平板玻璃，冷凝后用真空吸盤吊運(yùn)轉(zhuǎn)送，若當(dāng)時(shí)大氣壓為1×105Pa，則吸盤的面積至少是多少?

(3)將上述玻璃板提升1m，需克服重力做多少功?

3．洗浴用的電熱水器的功率是1.2kW，電熱水器內(nèi)筒的直徑是30cm，高是50cm，如果加熱過(guò)程中的熱量損失率為10%，則把水從20℃加熱到70℃需要多長(zhǎng)時(shí)間？

4．學(xué)習(xí)熱學(xué)知識(shí)后，兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定液化汽熱值的實(shí)驗(yàn)：

取500g水放入鍋中，用溫度計(jì)測(cè)得水的初始溫度為20℃，讀出液化汽的示數(shù)為12.560m3，然后用液化汽給水加熱，當(dāng)溫度計(jì)的示數(shù)為80℃時(shí)，液化汽的示數(shù)為12.563m3。

［c水＝4.2×103J/（kg·℃）］

(1)求實(shí)驗(yàn)過(guò)程中水吸收的熱量Q；

(2)他們用水吸收的熱量和液化汽表的示數(shù)差V（即所用液化汽的體積），根據(jù)q=Q/V計(jì)算出了液化汽的熱值。請(qǐng)回答這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案是否可行？并說(shuō)明理由。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。