高中物理的實際問題熱學(xué)部分

293×22.4×103×6.0× t =4.05×105W評注.在各種熱機中,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)化為機械能,同時,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)氣體的壓強最大可達(dá)多少?3.6103Рa水的沸點相應(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?請說明兩個理由.(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評注水的沸點隨水面上方氣體壓強的增大而升高,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)在一密封的,下方為溶有CO2,上方為純CO2氣體.在20,溶于啤酒瓶內(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,壓強為p0=1atm.40,啤酒中溶解的CO2,即整個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

=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,p與m成正比,故有p1=mB′×313由,過幾個牙齒似的鍋齒與鍋鑲嵌旋緊,鍋蓋與鍋之間有,不會漏氣,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,蒸氣即從排氣孔排出鍋外.已 評注本題是一道緊密聯(lián)系生活實際的變質(zhì)量氣體狀態(tài)變化問題.,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某壓縮式噴霧器儲液桶的容量為5.7×

p1′=p0+gh=(105+20×105)Pa=21×105 pV1=210×105Pa·m3. 對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 藥液后開始打氣,打氣 藥液

會向外噴出如果每次能打進(jìn)2.104m3壓強達(dá)到4atm,應(yīng)打氣幾次?這個 圖強能否使噴霧器內(nèi)的藥液全部噴完(設(shè)大氣壓強為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注農(nóng)村中常用上述壓縮噴霧器噴灑,值得的是:打氣問題中,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;而在抽氣問題中,每次抽出氣體的壓強則在不斷降低,,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評注本題涉及熱學(xué)知識在軍事裝備中的應(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(肺活量測定)圖2為測定肺活量的裝置示意圖,圖中A為倒扣在水中的開口圓,.,,再通過B將空氣呼出呼出的空氣通過導(dǎo)管進(jìn)入A,使A已知圓筒Am,橫截面積為S大氣壓強為p0,h,則被測者的肺活量有多大?_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,此時筒內(nèi)剩余空氣的壓強是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)原來壓縮空氣的壓強.(g取10m/s2 m0=NA

6.0×1023kg=4.8×1026kg解析設(shè)貯氣筒中原來壓縮空氣的壓強為p.對壓入后的那部分空氣運用玻意耳定律,得式中p1=p,V1為壓入的空氣原來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

對溫度計進(jìn)行專題研究,他們通過查閱資料得知17世其結(jié)構(gòu)為:一麥稈粗N=m0=4.8×1026個=6. 細(xì)的玻璃管的一端與一雞蛋大小的玻璃評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理論的相關(guān)知識考查了學(xué)生解決實際問題的能力.例9(易溶于水的粉末狀物積的測量 如3所示是一個容積計,它是測量易溶于水的粉末狀物質(zhì)的實際體積的裝.A容器的容積VA=300cm3,S是通大氣的閥門C是水銀槽通過橡皮 圖細(xì),容積可以忽略.下面是測量的操作

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出相應(yīng)的溫度.為了研究“伽利略溫度計”,按照資料中的描述了如圖4,圖中A,B為一吸管,通過軟木塞與A連通,管的下 圖豎直插在大水槽中,差h然后進(jìn)行實驗研究(1)在不同溫度t下分別測出對應(yīng)的水柱高度htth30.24.19.14.9.Δh=hn15.(1)打開S移動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S將待測粉末裝入容器A中移動C使

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算相鄰兩次測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)整個過程溫度保持不變,A解析1)2AB中氣體為研究對象初態(tài)有p1=p0,V1=VA+VB p2=p0+h1,V2=VAp1V1=p2V2 VB=100cm3(3)(4),以AB中氣體為研究對象 V=200

①當(dāng)溫度升高時,h將(填“變);h隨溫度的變化而填“均勻”、(提示:管內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1atm)..(2)通過實驗,發(fā)現(xiàn)用“伽利略溫度計”來測溫度,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.這是因為管內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強遠(yuǎn)小于一個大氣壓,封閉氣體近似做等壓變化,有V=ΔV=k,(k

Δ

ΔVV0=VA+ V=200

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

hS(2)主要的不足之處有:①測量溫度范圍?、跍卦u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,對實驗結(jié)果的分析、(1)將樟腦球放入衣箱里過一段時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,下面的鉛塊不下落;(9)機可以用液體來傳遞動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,炒菜時溫度高,下列例子中通過做功來改變物體內(nèi)能的是 把鐵絲放在火爐里,D敲擊石塊時會迸出火星(電冰箱工作原理) 如圖5所示為電冰箱的工作原理,壓縮機工作時,強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán),那么,下列說法中正確的是( 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)過一段時間,你會感到將瓶塞拔出來很吃力,這是什么緣故呢?設(shè)開始時瓶內(nèi)水溫為90℃,經(jīng)過一段時間,溫度降為50℃熱水瓶口的截面積約10cm2,手指與瓶塞間的動摩擦因數(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,氣壓式保溫瓶內(nèi)密封氣體的體積為V,瓶內(nèi)水面到出水口的高度為h設(shè)水的密度為,大氣壓強為p0.,瓶內(nèi)空氣壓縮量ΔV至少應(yīng)為多大?(瓶中氧氣的使用時間 使用的氧氣瓶容積為32L當(dāng)室內(nèi)溫度圖是17瓶內(nèi)氧氣壓強為1.6Pa.按生產(chǎn)廠家規(guī)定,氧氣在17℃時其壓強降為106Pa便應(yīng)重新充氣,以免瓶內(nèi)混入其他氣體而降低氧氣純度該醫(yī)院在22℃時平均每天使用壓強105Pa的氧氣480L問這瓶氧氣能用多少天(測溫裝置的測量范圍)容積V=100cm3的空球帶有一根有刻度的均勻長管,管上一101個刻度(長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,能否用這個裝置測量溫度?若能,試求它的測量范圍?(不計管的熱膨脹)()如圖8量中常用的一種溫度計的示意圖溫度計由下端的測溫泡A、上端的壓強計B和毛細(xì)管C構(gòu)成.毛細(xì)管較長且用導(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,整個溫度BC.在冰箱外的管道中,

是密閉的 圖在室溫T0p0.,室溫仍為T0,將A浸入待測物體中達(dá)到熱平衡后,B內(nèi)氣體的壓強為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)胎中原有壓強為105Pa的空氣800cm3現(xiàn)用打氣筒給它打氣,一次可打入壓強均為105Pa的空氣400cm3如果車胎與地

所示.設(shè)待測容器較大,水銀面升降不影響其中壓強.測量過溫度不變,B(m)V,K1的容積遠(yuǎn)小于V,水銀密度為.(1)試根據(jù)上述過程導(dǎo)出待測氣體壓強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程激光管體積為V101面接觸時自行車內(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)抽氣時氣體溫度保持27℃不變?nèi)?/p>

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

圖器里原來的空氣壓強為1atm,求抽出n次空氣后容器中空氣的壓強是多少?此時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)壓強的討論) 氣抽到最后階段時,還應(yīng)將真空管內(nèi)的金