高中物理的實(shí)際問(wèn)題熱學(xué)部分

293×22.4×103×6.0× t =4.05×105W評(píng)注.在各種熱機(jī)中,燃燒釋放出內(nèi)能,這些內(nèi)能又傳遞給工作物質(zhì)水蒸氣或燃?xì)?,膨脹做功,把一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,同時(shí),工作物質(zhì)的內(nèi)能減少,溫度降低.明確四缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作流程是求解本題的關(guān)鍵例3(地球表面的年平均降雨量)與地球的距離為1.5×1011m,光以平行光束入射到地面地球表面2.3

某高壓鍋的限壓閥的質(zhì)量為0.1kg0.3cm則鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大可達(dá)多少?3.6103Рa水的沸點(diǎn)相應(yīng)增加1,則鍋內(nèi)的解 p=p+mg,m=0.1kg S 4=[4×3.14×(0.3×102)2]=7.1×106p0=105PaW約為1.×1024J,設(shè)水面對(duì)輻射的平均反射率為7%,而且將吸收到的35%能量重新輻射出去.輻射可將水(1kg2.2×106J的能量),而后凝結(jié)成雨滴降落至地面.(1)估算整個(gè)地球表面的年平均降雨量(以毫米表示球面積為4πR2)(2)輻射到地球的能量中只有約50%到達(dá)地面,這是為什么?請(qǐng)說(shuō)明兩個(gè)理由.(2001年高考解析(1)設(shè)在一年中輻射到地球水面部分的總能量為W,W=1.871024J,則每年凝結(jié)成雨滴降 m =1.01×103S地球·

p=(105+0.1×9.8)Pa=2.4×1057.1×10因壓強(qiáng)變化Δp=p p0=1.4×105Pa,故水的沸ΔΔt=3.6×103×1℃=39℃,鍋內(nèi)的最高溫度可達(dá)139評(píng)注水的沸點(diǎn)隨水面上方氣體壓強(qiáng)的增大而升高,高壓鍋就是利用這一原理制成的,由于高壓鍋內(nèi)的,,食物容易煮爛,因而高壓鍋已被廣泛使用.,,水的沸點(diǎn)低于100,食物不易煮熟,所以必須使用高壓鍋.例5(啤酒瓶中CO2氣體的壓強(qiáng))在一密封的,下方為溶有CO2,上方為純CO2氣體.在20,溶于啤酒瓶?jī)?nèi)啤酒中的CO2的質(zhì)量為mA=1.050103kg上方氣體狀態(tài)的CO2的質(zhì)量為mB=0.137103kg,壓強(qiáng)為p0=1atm.40,啤酒中溶解的CO2,即整個(gè)地球表面年平均降雨量約為1.0103

Δm,瓶中氣體

p1( 因有大氣層的吸收,大氣層的散射或反射,云層遮檔等原因.評(píng)

=0. ,CO2 不考慮容器體積和啤酒體積隨溫度的變化.pm成正比 種氣體,在體積不變的情況下所用物理概念和并不復(fù)雜,題中的多余條件“與地球的距離為1.5×1011m,光以平行光束入,地球表面2,

p1等于多少標(biāo)準(zhǔn)大氣壓結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).(2001年高考物理試題)解析在40,溶入啤酒的CO2=mAΔm,故氣體CO2的質(zhì)量為 m mB+Δm,由題mA

=0.p0p

,,例4(高壓鍋內(nèi)的氣壓和溫度 積不變時(shí),p與m成正比,故有p1=mB′×313由,過(guò)幾個(gè)牙齒似的鍋齒與鍋鑲嵌旋緊,鍋蓋與鍋之間有,不會(huì)漏氣,鍋蓋中間有一排氣孔上面可套上類似砝碼的限壓閥將排氣孔堵住,當(dāng)加熱高

(1+mA)

(

=1.6a體就把限壓閥頂起來(lái),蒸氣即從排氣孔排出鍋外.已 評(píng)注本題是一道緊密聯(lián)系生活實(shí)際的變質(zhì)量氣體狀態(tài)變化問(wèn)題.,p與m成正比”等重要信息T例6(壓縮式噴霧器噴灑藥液)如圖1某壓縮式噴霧器儲(chǔ)液桶的容量為5.7×

p1′=p0+gh=(105+20×105)Pa=21×105 pV1=210×105Pa·m3. 對(duì)貯氣筒中的剩余空氣,由玻意耳定律,得p2V2=式中p2=p,V2103m3,往桶內(nèi)倒入4.2×103m3 藥液后開(kāi)始打氣,打氣 藥液

會(huì)向外噴出如果每次能打進(jìn)2.104m3壓強(qiáng)達(dá)到4atm,應(yīng)打氣幾次?這個(gè) 圖強(qiáng)能否使噴霧器內(nèi)的藥液全部噴完(設(shè)大氣壓強(qiáng)為1atm)(2000解析設(shè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為p0,V.打氣N,噴霧器中的空氣壓強(qiáng)達(dá)到4atm,打入的氣體在1atm下的體積為NV0(V0=2.5104m3),則根據(jù)被意耳定律有p0(V+NV0)=4p0V V=(5.7×10 4.2×103)=1.5×103m3 N=18次當(dāng)空氣完全充滿藥桶以后,如果空氣的壓強(qiáng)仍然大于大氣壓則藥液可以全部噴出,由玻意耳定律,得4p0V= V′=5.7×103m3 p=1.053p0所以藥液可以全部噴出評(píng)注農(nóng)村中常用上述壓縮噴霧器噴灑,值得的是:打氣問(wèn)題中,每次打入溶器的氣體通常具有相同的狀態(tài),故可以一次列式求解;而在抽氣問(wèn)題中,每次抽出氣體的壓強(qiáng)則在不斷降低,,例7(潛水艇排水)潛水艇的貯氣筒與

pV2=190×105Pa·m3 V1+V2=2m3 由①、②、③式,p=2×107評(píng)注本題涉及熱學(xué)知識(shí)在軍事裝備中的應(yīng)用,除,還可用克拉珀龍方程或分態(tài)式氣態(tài)方程求解.例8(肺活量測(cè)定)圖2為測(cè)定肺活量的裝置示意圖,圖中A為倒扣在水中的開(kāi)口圓,.,,再通過(guò)B將空氣呼出呼出的空氣通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入A,使A已知圓筒Am,橫截面積為S大氣壓強(qiáng)為p0,h,則被測(cè)者的肺活量有多大?_29×103kg/mol,則空氣中氣體分子的平均質(zhì)量有多大?的肺活量為2.5×103mL,則此人能吸入多少質(zhì)量的空氣?所吸入的氣體分子數(shù)大約是多少?(取兩位有效數(shù)字)解析設(shè)圓筒Ax,mg=gx對(duì)進(jìn)入Ap0V=式中p′=p+mg,V′=S(h+x0連.當(dāng)貯氣筒中的空氣壓 后 便排出水, 0潛水艇浮起.某潛水艇貯氣筒的容積是2m3,貯有 所以,被測(cè)者的肺活量縮空氣,一次,筒內(nèi)一部分空氣壓入后,排出水

V=ppV′=(

m)體積是10m3,此時(shí)筒內(nèi)剩余空氣的壓強(qiáng)是9.5×106Pa.設(shè)潛水艇位于水面下200m,在排水

29×10變,求貯氣筒內(nèi)原來(lái)壓縮空氣的壓強(qiáng).(g取10m/s2 m0=NA

6.0×1023kg=4.8×1026kg解析設(shè)貯氣筒中原來(lái)壓縮空氣的壓強(qiáng)為p.對(duì)壓入后的那部分空氣運(yùn)用玻意耳定律,得式中p1=p,V1為壓入的空氣原來(lái)在貯氣筒中所占有的體積則

m=_V=29×10×22.4×103=3.2×103kg 3.2×10 10個(gè)

對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行專題研究,他們通過(guò)查閱資料得知17世其結(jié)構(gòu)為:一麥稈粗N=m0=4.8×1026個(gè)=6. 細(xì)的玻璃管的一端與一雞蛋大小的玻璃評(píng)注呼吸是賴以生存的一種生理現(xiàn)象,該題以此為載體,綜合考查了氣體和分子動(dòng)理論的相關(guān)知識(shí)考查了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力.例9(易溶于水的粉末狀物積的測(cè)量 如3所示是一個(gè)容積計(jì),它是測(cè)量易溶于水的粉末狀物質(zhì)的實(shí)際體積的裝.A容器的容積VA=300cm3,S是通大氣的閥門(mén)C是水銀槽通過(guò)橡皮 圖細(xì),容積可以忽略.下面是測(cè)量的操作

另一端豎直插在水槽中并使玻璃管內(nèi)吸入一段水柱根據(jù)管中水柱高度的變化可測(cè)出相應(yīng)的溫度.為了研究“伽利略溫度計(jì)”,按照資料中的描述了如圖4,圖中A,B為一吸管,通過(guò)軟木塞與A連通,管的下 圖豎直插在大水槽中,差h然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究(1)在不同溫度t下分別測(cè)出對(duì)應(yīng)的水柱高度htth30.24.19.14.9.Δh=hn15.(1)打開(kāi)S移動(dòng)C,使BM相平(2)關(guān)閉S緩慢提升C使B中水銀面升到與標(biāo)記NCN高h(yuǎn)1=2.5cm;(3)打開(kāi)S將待測(cè)粉末裝入容器A中移動(dòng)C使

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算相鄰兩次測(cè)量水柱的高度差并填入表內(nèi)的空格.由此可得結(jié)論B內(nèi)水銀面降到M(4)關(guān)閉S,提升C使B內(nèi)水銀面升到與N標(biāo)記相平量出C中水銀面比標(biāo)記N高h(yuǎn)2=75cm;(5)p0=75cm設(shè)整個(gè)過(guò)程溫度保持不變,A解析1)2AB中氣體為研究對(duì)象初態(tài)有p1=p0,V1=VA+VB p2=p0+h1,V2=VAp1V1=p2V2 VB=100cm3(3)(4),以AB中氣體為研究對(duì)象 V=200

①當(dāng)溫度升高時(shí),h將(填“變);h隨溫度的變化而填“均勻”、(提示:管內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1atm)..(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)用“伽利略溫度計(jì)”來(lái)測(cè)溫度,還存在一些不足之處,其中主要的不足之處有 解 (此題為2002年高考物理試題)(24.9 19.7cm=5.2cm19.714.6cm=5.114.6cm9.4cm=5.2cm4 4.2cm=5.2由此可得結(jié)論h變小h隨溫度的變化而均勻變化.這是因?yàn)楣軆?nèi)水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)遠(yuǎn)小于一個(gè)大氣壓,封閉氣體近似做等壓變化,有V=ΔV=k,(k

Δ

ΔVV0=VA+ V=200

,正確選取研究對(duì)象和確定其初末狀態(tài)是求解的關(guān)鍵.例10(對(duì)“伽利略溫度計(jì))

hS(2)主要的不足之處有:①測(cè)量溫度范圍?、跍卦u(píng)注,本題體的等壓變化規(guī)律蓋·,主要考查學(xué)生的信息汲取和處理能力,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、(1)將樟腦球放入衣箱里過(guò)一段時(shí)間衣箱里充滿樟腦味;(2)將糖放在水中水變甜了,而且熱水比冷水容易變甜;(3)液體溫度越高液體中懸浮的顆粒越小,(4),打碎后不能把碎片直接.(5),;(6)水和混合,總體積減少;(7)(8)將兩塊接觸面洗凈的鉛塊壓緊后懸掛起來(lái),下面的鉛塊不下落;(9)機(jī)可以用液體來(lái)傳遞動(dòng)力腌菜與燒菜的差異)通常把蘿卜腌成咸菜需要幾天,而把蘿卜炒成熟菜,使之具有相同的咸味,僅需幾分鐘造成這種差別的主要原因是()B鹽分子間有相互作用的斥力蘿卜分子間有空隙,炒菜時(shí)溫度高,下列例子中通過(guò)做功來(lái)改變物體內(nèi)能的是 把鐵絲放在火爐里,D敲擊石塊時(shí)會(huì)迸出火星(電冰箱工作原理) 如圖5所示為電冰箱的工作原理,壓縮機(jī)工作時(shí),強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán),那么,下列說(shuō)法中正確的是( 在冰箱外的管道中制冷劑迅速在冰箱內(nèi)的管道中,

D在冰箱內(nèi)的管道中,(的輻射功率)橫截面積為3dm2的圓筒內(nèi)裝有0.6kg的水,光垂直照射了2min,水溫升高了1℃.設(shè)大氣頂層的光只有45%到達(dá)地面,試估算的全部輻射功率.[到地球的距離R=151011m水的比熱容c=418103Jkg·結(jié)果保留兩位有效數(shù)字(開(kāi)啟熱水瓶塞如果熱水瓶中的熱水未灌滿而蓋緊瓶塞,瓶的密閉程度又很好的話,那么經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,你會(huì)感到將瓶塞拔出來(lái)很吃力,這是什么緣故呢?設(shè)開(kāi)始時(shí)瓶?jī)?nèi)水溫為90℃,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,溫度降為50℃熱水瓶口的截面積約10cm2,手指與瓶塞間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.15,你能估算出要拔出瓶塞,手指至氣壓式保溫瓶出水)如圖6所示,氣壓式保溫瓶?jī)?nèi)密封氣體的體積為V,瓶?jī)?nèi)水面到出水口的高度為h設(shè)水的密度為,大氣壓強(qiáng)為p0.,瓶?jī)?nèi)空氣壓縮量ΔV至少應(yīng)為多大?(瓶中氧氣的使用時(shí)間 使用的氧氣瓶容積為32L當(dāng)室內(nèi)溫度圖是17瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)為1.6Pa.按生產(chǎn)廠家規(guī)定,氧氣在17℃時(shí)其壓強(qiáng)降為106Pa便應(yīng)重新充氣,以免瓶?jī)?nèi)混入其他氣體而降低氧氣純度該醫(yī)院在22℃時(shí)平均每天使用壓強(qiáng)105Pa的氧氣480L問(wèn)這瓶氧氣能用多少天(測(cè)溫裝置的測(cè)量范圍)容積V=100cm3的空球帶有一根有刻度的均勻長(zhǎng)管,管上一101個(gè)刻度(長(zhǎng)管與球連接處為第一,向上順序排列),相鄰兩刻度間管的容積為0.2cm3,管中有水銀滴將球內(nèi),如圖7當(dāng)球內(nèi)空氣t=5水銀液滴在刻度N′=21圖的地方,若外界大氣壓不變,能否用這個(gè)裝置測(cè)量溫度?若能,試求它的測(cè)量范圍?(不計(jì)管的熱膨脹)()如圖8量中常用的一種溫度計(jì)的示意圖溫度計(jì)由下端的測(cè)溫泡A、上端的壓強(qiáng)計(jì)B和毛細(xì)管C構(gòu)成.毛細(xì)管較長(zhǎng)且用導(dǎo)熱性能很差的(可看成絕熱的)兩端分別與A和B已知A的容積為VA,BB 圖 V,毛細(xì)管的容積可忽略不計(jì),整個(gè)溫度BC.在冰箱外的管道中,

是密閉的 圖在室溫T0p0.,室溫仍為T(mén)0,將A浸入待測(cè)物體中達(dá)到熱平衡后,B內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p.根據(jù)上述已知的溫度、,T.試證明T= ·T式中=p,=VB

示圖中K1K2,它們的內(nèi)d,K1在玻璃泡B與管C相通處刻m.,Rm,如圖9a逐漸提升R直到K2中的水銀面與K11+k2(1k1

p0k

中的水銀面高度差為h如圖9((熱氣球 一底部開(kāi)口的熱氣球,體積恒V0=1.1m3m0=0.187kgt1=20,p0=1013105Pa該1=1.2kgm3試求:(1),氣球內(nèi)的空氣溫度需加熱(2)若先把氣球系于地面待球內(nèi)空氣加熱到t=110,系繩拉力的合力多大?,最初(自行車車胎充氣)自行車內(nèi)胎中原有壓強(qiáng)為105Pa的空氣800cm3現(xiàn)用打氣筒給它打氣,一次可打入壓強(qiáng)均為105Pa的空氣400cm3如果車胎與地

所示.設(shè)待測(cè)容器較大,水銀面升降不影響其中壓強(qiáng).測(cè)量過(guò)溫度不變,B(m)V,K1的容積遠(yuǎn)小于V,水銀密度為.(1)試根據(jù)上述過(guò)程導(dǎo)出待測(cè)氣體壓強(qiáng)p式(2)已知V=628cm3,毛細(xì)管直徑d=0.30mm,水銀密度=13.6103kg/m3,h=40mm,試計(jì)算出p(g=10m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).(1999年高考物理試題)16.()如圖10所示為氦氖激光管充氣過(guò)程激光管體積為V101面接觸時(shí)自行車內(nèi)胎容積為1600cm3,胎內(nèi)外氣溫 積為V=2V.充氣的全01在負(fù)重800N車胎與地面接觸面積為20cm2應(yīng)打氣幾次?(真空泵抽氣)用真空泵抽出某容器中的空若該容器的容積為10L真空泵一次抽出空氣的體積為2.5L設(shè)抽氣時(shí)氣體溫度保持27℃不變?nèi)?/p>

部過(guò)程在溫度不變的條件下進(jìn)行(圖中ABCD為閥門(mén)).1充氦:B關(guān)閉閥門(mén)C和D,

圖器里原來(lái)的空氣壓強(qiáng)為1atm,求抽出n次空氣后容器中空氣的壓強(qiáng)是多少?此時(shí)容器中空氣的分子密度即單位體積內(nèi)的分子數(shù)是多大?(電子真空管內(nèi)壓強(qiáng)的討論) 氣抽到最后階段時(shí),還應(yīng)將真空管內(nèi)的金