专题02 热学综合（解析版）

专题02 热学综合 模型构建｜真题试炼｜模拟演练｜题组通关 高频模型 中考题型分布 分值占比 模型01 物态变化的辨析（常规） 选择题、填空题 2~3 分 模型02 热量的相关计算（重难点） 填空题、计算题 4~6 分 模型03 温度、内能、热量和做功的关系（常规） 选择题、填空题 2~3 分 模型04 热学图像问题（常规） 选择题、填空题、实验题 2~6 分 中考·模型解读 识 总结·模型构建 善 模型01 物态变化的辨析 （北京）股份有限公司 （2）液化的两种方式：蒸发和沸腾 ①蒸发：只发生在液体的表面，发生缓慢 ②沸腾：发生在表面和内部，必须达到沸点 【例1】（2023·辽宁鞍山·中考真题）物态变化让物质世界多姿多彩。关于物态变化，下列说法正确的 是（ ） ．樟脑丸变小是汽化现象 B．清晨，树叶上出现的露是液化现象 ．秋天，地面上出现的霜是凝固现象 D．湿衣服被晒干是升华现象 【答】B 【详解】．樟脑丸变小是由固态直接变为气态，是升华现象，故错误； B．清晨，树叶上出现的露是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故B 正确； ．秋天，地面上出现的霜是空气中的水蒸气遇冷凝华成的小冰晶，故错误； D．湿衣服晒干属于汽化现象，衣服中的水蒸气吸热汽化成水蒸气，故D 错误。 故选B。 【变式1-1】（2023·山西太原·三模）二十四节气是中华民族智慧的结晶，已被列入联合国科文组织人 类非物质文化遗产名录。“寒露”和“霜降”是二十四节气中的两个节气，下列关于露和霜的形成，说法 正确的是（ ） ．露的形成需要吸收热量 B．露是空气中的水蒸气凝固形成的 ．霜的形成需要吸收热量 D．霜是空气中的水蒸气凝华形成的 【答】D 【详解】 B．露是空气中的水蒸气遇冷液化形成的，此过程放出热量，故B 错误； D．霜是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的冰晶，此过程放出热量，故错误，D 正确。 故选D。 【变式1-2】（2023·吉林白山·一模）2023 年3 月22 日至28 日是第三十六届“中国水周”，水是生命 之源，节约用水是每个公民的责任，关于水的物态变化及吸热放热情况，下列说法正确的是（ ） ．雾的形成是液化现象，需放热 B．霜的形成是凝固现象，需吸热 真题·思维剖析 解 变式演练 （北京）股份有限公司 ．露的形成是熔化现象，需放热 D．冰的形成是凝华现象，需吸热 【答】 【详解】．雾是空气中的水蒸气遇冷放热液化形成的，故正确； B．霜是空气中的水蒸气遇冷放热凝华形成的，故B 错误； ．露是空气中的水蒸气遇冷放热液化形成的，故错误； D．结冰是凝固现象，凝固放热，故D 错误。 故选。 【变式1-3】（2024·湖南·一模）下面描述节气的诗句中，所涉及的物态变化说法正确的是（ ） ．清明：“云雨耀兮，虹便搭成”，雨的形成是汽化现象 B．立春：“东风解冻，蛰虫始振”，河水解冻是液化现象 ．大雪：“鹦鵙不鸣，雾凇奇特”，雾凇的形成是凝华现象 D．立冬：“水始冰，地始冻”，河水结冰是熔化现象 【答】 【详解】．水蒸气遇冷液化成小水滴，降落下来形成雨，故错误； B．冰化成水，是固态变成液态的过程，是熔化现象，故B 错误； ．雾凇是气态的水蒸气直接变成小冰晶，是气态变成固态的过程，是凝华现象，故正确； D．河水结冰时液态水变成固态冰的过程，是凝固现象，故D 错误。 故选。 『模型解读』 1 已知被加热物质的质量m、被加热物质的初温 和末温t 被加热物质的比热容，利用吸热公式 求被加热物质吸收的热量。 2 已知固体燃料的质量m 或气体燃料的体积V 和燃料的热值q，利用燃料完全燃烧的放热公式 ，求燃料完全燃烧放出的热量(总能量)；利用效率公式 模型02 热量的相关计算 （北京）股份有限公司 【例2】（2023·江苏盐城·中考真题）氢能源作为新型能源，其热值大，有着巨大的开发使用潜力。 氢能源完全燃烧放出的热量为 。若有 的热量被水吸收，可以使 kg 的水从 升高到 。与化石能源相比，“氢能源”的优势还有 （写出一个即可）。 ， 【答】 143 清洁无污染 【详解】[1]完全燃烧 氢放出的热量 完全燃烧 氢放出的热量为 。 [2]由题知，水吸收的热量 由Q=mΔt 可得，水的质量 水的质量为143kg。 [3]通常情况下，氢气与氧气燃烧后只生成水，对环境非常友好，清洁无污染。 【变式2-1】（2024·广东东莞·一模）通常普通居民家庭使用燃气烧水，这是通过 方式改变水 的内能，若将2kg 水从20℃加热到80℃，水吸收的热量是 ，不考虑能量损失，水吸收的热量全部 由热值为3×107/kg 的煤完全燃烧提供，则需要燃烧 kg 的煤。[水=42×103/（kg•℃）] 【答】 热传递 504×105 00168 【详解】[1]使用燃气烧水，燃气燃烧释放热量，水吸收热量，是通过热传递改变水的内能的。 [2]水吸收的热量Q 吸=水m 水（t-t0)=42×103/（kg•℃）×2kg×（80 -20 )=504×10 ℃ ℃ 5 [3]因为不考虑能量损失Q 放=Q 吸=504×105 真题·思维剖析 解 变式演练 （北京）股份有限公司 由Q 放=mq 得需要煤的质量为 【变式2-2】（2024·河南洛阳·一模）如图甲所示，是一款电热水器，它的容积是50L，额定功率是 2000。在使用时，把电热水器的插头（图乙）插在插座（图丙）内，在图丙中，能使试电笔发光的是 孔。电热水器盛满水，在洗澡时，需要把水从20℃加热到50℃，水吸收的热量为 ；不计能量损失，电 热水器需要正常工作 s。[水的密度为 ，比热容为 ] 【答】 ③ 3150 【详解】[1]三孔插座接法：上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线，用试电笔分别测试电路中①、②、③ 三点，②直接和零线接触，氖管发光；①与地线接通，氖管不发光； 与火线接通，氖管不发光。 ③ [2]水的体积V=50L=50dm3=005m3 水的质量m=ρ 水V=1×103kg/m3×005m3=50kg 水吸收的热量Q 吸=水m(t-t0)=42×103/(kg·℃)×50kg×(50℃-20℃)=63×106 [3]不计能量损失，电热水器消耗的电能=Q 吸=63×106 电热水器需要正常工作的时间 【变式2-3】（2024·广西南宁·一模）小明查看自家电热水杯，发现铭牌上标有“200V 1000”字样，他 往杯里装入1kg，初温为20℃的水，将其加热到100℃时，水吸收的热量为 ；记录发现热水过程中该 电热杯正常工作了7m，则该热水杯的效率为 %。 【答】 336×105 80 【详解】[1]由Q=mΔt 可知，水吸收的热量Q 吸=水m(t-t0)=42×103/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=336×105 [2]电热杯正常工作了7m 消耗的电能=Pt=1000×7×60s=42×105 该热水杯的效率 （北京）股份有限公司 『模型解读』 内能 内能的大小与物体的质量、温度、状态等因素有关； 一切物体在任何情况下都有内能； 改变物体内能的方法：做功和热传递。做功和热传递在改变物体内能上是等效的； 内能与温 度 物体的温度升高，内能一定增大，温度降低，内能一定减小； 物体的内能增大，温度不一定升高(例如品体在熔化的过程中要不断吸热，内能增大，而温 度保持不变)，内能减小，温度也不一定降低(例如品体在凝固的过程中要不断放热，内能 减小，而温度保持不变) 内能与做 功 做功可以改变物体的内能：对物体做功，物体内能会增加；物体对外做功，物体内能会减 少。 做功改变内能的实质：内能和其他形式的能(主要是机械能)相互转化的过程。 如果仅通过做功改变内能，可以用做功多少度量内能改变的大小 热量 在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。 热传递是内能从高温物体传到低温物体或从同一物体的高温部分传到低温部分的过程。 热量是过程量， 一般说“传递热量”，不能用“具有”“增加”或“减少”来形容 温度、热 量、内能 热传递过程中，高温物体放出热量，温度降低，内能减少；低温物体吸收热量，温度升 高，内能增加 模型03 温度、内能、热量和做功的关系 （北京）股份有限公司 【例3】（2023·湖南郴州·中考真题）下列关于物体的温度和内能说法正确的是（ ） ．温度越高的物体，内能越大 B．摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能 ．物体运动的速度越快，内能越大 D．﹣20℃的冰块没有内能 【答】B 【详解】．物体内能的大小与物体的质量、温度、种类等都有关系，温度高的物体，其内能不一定大，故 错误； B．做功和热传递是改变物体内能的两种方式，摩擦生热是通过做功的方式使物体内能发生改变的，故B 正确； ．内能是组成物体的所有分子热运动时具有的分子动能和分子势能得到总和，与物体运动的速度无关，故 错误； D．一切物体都具有内能，故D 错误。 故选B。 【变式3-1】（2024·江苏常州·一模）关于内能及其利用，下列说法中正确的是（ ） ．内能一定从内能大的物体传递到内能小的物体 B．同一物体温度不变，它的内能可能会减少 ．物体吸收热量，它的内能一定增加，温度一定升高 D．0℃的水的内能一定比1℃的水的内能小 【答】B 【详解】．在热传递过程中，热量从温度高的物体传给温度低的物体。因为内能不仅仅与温度有关，温度 高的物体内能不一定大，所以热量可从内能小的物体转移到内能大的物体，故错误； B．同一物体温度不变，它的内能可能会减少，如晶体凝固，放出热量内能减小，温度不变，故B 正确； ．物体内能增加，温度不一定升高，如晶体熔化时，吸收热量内能增加，但温度不变，故错误； D．内能不仅与温度有关，还与质量有关，因此0℃的水的内能不一定比1℃的水的内能小，故D 错误。 故选B。 真题·思维剖析 解 变式演练 （北京）股份有限公司 【变式3-2】（2024·山东济南·一模）2023 年6 月4 日，神舟十五号载人飞船完成全部既定任务返回东 风着陆场。返回舱进入大气层后，与大气层摩擦产生高温形成火球进入黑障区（如图）。下列改变内能的 方式，与“火球”的形成相同的是（ ） ．冬天时人们经常用热水袋取暖 B．两手相互摩擦，会感到手发热 ．围着火炉烤火，身体感到暖和 D．金属勺在热汤中放一会就烫手 【答】B 【详解】．“火球”的形成是返回舱进入大气层，与大气层摩擦产生高温形成的，是克服摩擦做功，使机 械能转化为内能。热水取暖，是通过热传递的方式来改变物体内能的，故不符合题意； B．两手摩擦，属于摩擦生热现象，是通过做功的方式来改变物体内能的，故B 符合题意； ．围着火炉烤火，是通过热传递的方式来改变物体内能的，故不符合题意； D．金属勺在热汤中放一会就烫手，是通过热传递的方式来改变物体内能的，故D 不符合题意。 故选B。 【变式3-3】（2024·湖南娄底·一模）如图所示是我国古代发明的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角 套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，关于这个过程，下列说法正确的是（ ） ．主要利用了热传递来改变套筒内物质的内能 B．与热机工作过程中的压缩冲程原理相同 ．将艾绒更换为热值更高的材料可以提高这个装置的效率 D．套筒内物质的密度不变 【答】B 【详解】．把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，温度升高，达到艾绒的着火点，推杆前端的 艾绒立刻燃烧起来，此过程中压缩套筒内空气做功，故错误； B．在该实验中，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同，故B 正确； ．装置的效率等于有用的能量（套筒内增加的内能）与总能量（人对推杆做的功对应的机械能）之比，与 （北京）股份有限公司 燃料的热值无关，与该装置的结构有关，故 错误； D．套筒内空气被压缩，质量不变，体积变小，相应的密度变大，故D 错误。 故选B。 『模型解读』 种类 项目 晶体 非晶体 水沸腾 熔化 图像 ①吸热升温； ②达到沸点，水沸腾吸热， 温度不变 性质 ①固态，吸热升温 ②固液共存，吸热，温度不 变； ③液态，吸热升温 吸热，温度不断升高，不 固定的熔点 凝固 图像 性质 ①液态，放热降温； ②固液共存，放热，温度不 变； ③固态，放热降温 放热，温度不变，五固定 的凝固点 【例4】（2023·江苏南京·中考真题）如图是一些小冰块温度随加热时间变化的图像，假设单位时间内 物体吸收的热量相等。由图像可知： 模型04 热学图像问题 真题·思维剖析 解 （北京）股份有限公司 （1）冰熔化过程中，温度 ，需要 ；（选填“吸热”或“放热”） （2）B 段比D 段 快，可以说明冰比水的比热容小。100g 冰温度从-5℃升高到0℃，吸收的热量为 。【冰 =21×103/(kg· ) ℃】 【答】 不变 吸热 升温 1050 【详解】（1）[1][2]冰是晶体，晶体在熔化过程中，吸收热量，温度保持不变。故冰熔化过程中，温度保 持不变，需要吸热。 （2）[3]由图可知，B 段比D 段升温快，说明冰比水的比热容小。 [4]冰的质量为m=100g=01kg 温度变化为Δt=0℃-（-5℃）=5℃ 冰吸收的热量是Q 吸=冰mΔt=21×103/(kg·)×01kg×5℃=1050 【变式4-1】（2023·江苏无锡·一模）在探究“海波熔化和凝固时温度变化规律”的实验中，在试管中 放入海波，利用如图甲所示的装置进行实验，试管内的海波在相同的时间内吸收的热量相同。等海波完全 熔化后继续加热一段时间，然后撤去烧杯和酒精灯，继续观察海波凝固时温度变化的规律，实验过程中温 度计的示数随时间变化关系的图像如图乙所示。 （1）实验过程中某时刻温度计的示数如图甲所示，此时温度计示数为 ； ℃ （2）通过分析图像可知，海波凝固过程大约用了 m，海波在B 段吸收的热量 （选填“大于”、 “小于”或“等于”）B 段吸收的热量； 变式演练 （北京）股份有限公司 （3）分析图乙知该物质第16m 末的内能 （选填“大于”“等于”或“小于”）第6m 末的内能。 【答】 34 6 小于 小于 【详解】（1）[1]温度计每10℃被分隔成十个小格，分度值为1℃，图中液柱最高点在30℃以上四格，所 以为34℃。 （2）[2]晶体在凝固时，温度保持不变，由图可知，在12-18m，海波处于正在凝固的阶段，故海波凝固过 程大约用了6m。 [3]B 段持续时间为2m，B 段持续时间为4m，用同一热源加热，加热时间越长，吸收的热量越多，所以B 段吸收的热量小于B 段。 （3）[4]第16m 末，正在凝固，虽然温度不变，但要向外放热，所以内能在不断减小。且第6m 末，海波 刚好完全熔化为液态，第16m 末处于固液共存态，故第16m 末的内能小于第6m 末的内能。 【变式4-2】（2024·湖南娄底·一模）利用如图甲所示的实验装置对冰持续加热，在此过程中，根据测 得的数据画出温度随时间变化的图像如图乙所示，从图像中分析可知（ ） ．沸腾过程持续了10 分钟 B．冰属于非晶体 ．图像上的变化趋势可以说明物体的内能增加时温度一定会上升 D．冰与水的比热容之比为1 2 ∶ 【答】D 【详解】本题考查了晶体熔化与水沸腾过程中温度变化的特点，学生需要通过实验数据处理后的图像获取 信息解决问题。 ．由图像知DE 段为沸腾时段，对应时间不足10 分钟，故错误； B．由图像知B 段对应熔化过程，此时冰吸收热量但温度保持不变，有固定的熔点，属于晶体，故B 错误； ．熔化过程和沸腾过程，物体持续吸热，内能增加，但温度保持不变，故错误； D．由图像可知，冰由 上升至 时所需加热时间为1 分钟，水由 上升至 时所需加热时间为 （北京）股份有限公司 2 分钟，冰熔化后质量保持不变，当 、m 相同时， ， 可知 ，所以冰与水的 比热容之比为1 2 ∶，故D 正确。 故选D。 题组1：物态变化 1．（2023·辽宁盘锦·中考真题）下列与热学有关的说法正确的是（ ） ．霜的形成是凝固现象 B．露珠的形成需要吸收热量 ．冰熔化时，温度不变，内能不变 D．墨水在热水中扩散比冷水中快，说明温度越高分子运动越剧烈 【答】D 【详解】．霜是地面附近的水蒸气遇到冷的物体放热凝华形成的，故错误； B．露珠是地面附近的水蒸气遇冷液化形成的，故B 错误； ．冰熔化时虽然温度不变，但是需要持续吸热，内能增加，故错误； D．分子的热运动与温度有关，温度越高，分子的热运动越快，故D 正确。 故选D。 2．（2023·湖北襄阳·中考真题）如图所示物态变化的实例中，属于液化的是（ ） ． 山上的“白雾” B． 铜水铸造青铜器 ． 深冬树枝上的“霜” D． 冰正在减 少 【答】 【详解】．山上的“白雾”，是水蒸气变成液态的小水珠，属于液化现象，故符合题意； B．铜水铸造青铜器，是物质由液态变成固态，属于凝固现象，故B 不符合题意； ．深冬树枝上的“霜”，是水蒸气直接变成固态，属于凝华现象，故不符合题意； 好题·题组通关 练 （北京）股份有限公司 D．冰正在减少，是固态变成液态，属于熔化现象，故D 不符合题意。 故选。 3．（2023·四川绵阳·中考真题）医生抢救中暑病人时，有时会在病人额头上大面积地擦酒精。这种疗 法的依据是（ ） ．酒精蒸发会放热 B．酒精蒸发会吸热 ．酒精升华会放热 D．酒精升华会吸热 【答】B 【详解】医生抢救中暑病人时，有时会在病人额头上大面积地擦酒精，是因为酒精蒸发变成酒精蒸气时要 吸热有致冷作用，可以达到降温的目的，故B 符合题意，D 不符合题意。 故选B。 4．（2023·内蒙古兴安盟·中考真题）下列物态变化中属于凝华现象的是（ ） ．冰雪消融 B．露珠晶莹 ．白雾弥漫 D．霜满枝头 【答】D 【详解】．冰雪消融，固态的雪变成液态的水，是熔化现象，故不符合题意； B．露的形成，是空气中的水蒸气遇冷形成的小水珠，是液化现象，故B 不符合题意； ．白雾，是空气中的水蒸气遇冷形成的，是液化现象，故不符合题意； D．霜满枝头，是空气中的水蒸气遇冷变成固态的白色冰晶，属于凝华现象，故D 符合题意。 故选D。 5．（2023·江苏淮安·中考真题）冬季，室窗户玻璃上出现一层水雾，这是空气中的水蒸气遇冷发生 （填物态变化名称）形成的，水雾出现在窗户玻璃的 侧；搓手取暖是通过 的方式改变内能的。 【