高中物理的实际问题热学部分

293×22.4×103×6.0× t =4.05×105W评注.在各种热机中,燃烧释放出内能,这些内能又传递给工作物质水蒸气或燃气;,膨胀做功,把一部分内能转化为机械能,同时,工作物质的内能减少,温度降低.明确四缸四冲程内燃机的工作流程是求解本题的关键例3(地球表面的年平均降雨量)与地球的距离为1.5×1011m,光以平行光束入射到地面地球表面2.3

某高压锅的限压阀的质量为0.1kg0.3cm则锅内气体的压强最大可达多少?3.6103Рa水的沸点相应增加1,则锅内的解 p=p+mg,m=0.1kg S 4=[4×3.14×(0.3×102)2]=7.1×106p0=105PaW约为1.×1024J,设水面对辐射的平均反射率为7%,而且将吸收到的35%能量重新辐射出去.辐射可将水(1kg2.2×106J的能量),而后凝结成雨滴降落至地面.(1)估算整个地球表面的年平均降雨量(以毫米表示球面积为4πR2)(2)辐射到地球的能量中只有约50%到达地面,这是为什么?请说明两个理由.(2001年高考解析(1)设在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W,W=1.871024J,则每年凝结成雨滴降 m =1.01×103S地球·

p=(105+0.1×9.8)Pa=2.4×1057.1×10因压强变化Δp=p p0=1.4×105Pa,故水的沸ΔΔt=3.6×103×1℃=39℃,锅内的最高温度可达139评注水的沸点随水面上方气体压强的增大而升高,高压锅就是利用这一原理制成的,由于高压锅内的,,食物容易煮烂,因而高压锅已被广泛使用.,,水的沸点低于100,食物不易煮熟,所以必须使用高压锅.例5(啤酒瓶中CO2气体的压强)在一密封的,下方为溶有CO2,上方为纯CO2气体.在20,溶于啤酒瓶内啤酒中的CO2的质量为mA=1.050103kg上方气体状态的CO2的质量为mB=0.137103kg,压强为p0=1atm.40,啤酒中溶解的CO2,即整个地球表面年平均降雨量约为1.0103

Δm,瓶中气体

p1( 因有大气层的吸收,大气层的散射或反射,云层遮档等原因.评

=0. ,CO2 不考虑容器体积和啤酒体积随温度的变化.pm成正比 种气体,在体积不变的情况下所用物理概念和并不复杂,题中的多余条件“与地球的距离为1.5×1011m,光以平行光束入,地球表面2,

p1等于多少标准大气压结果保留两位有效数字).(2001年高考物理试题)解析在40,溶入啤酒的CO2=mAΔm,故气体CO2的质量为 m mB+Δm,由题mA

=0.p0p

,,例4(高压锅内的气压和温度 积不变时,p与m成正比,故有p1=mB′×313由,过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧,锅盖与锅之间有,不会漏气,锅盖中间有一排气孔上面可套上类似砝码的限压阀将排气孔堵住,当加热高

(1+mA)

(

=1.6a体就把限压阀顶起来,蒸气即从排气孔排出锅外.已 评注本题是一道紧密联系生活实际的变质量气体状态变化问题.,p与m成正比”等重要信息T例6(压缩式喷雾器喷洒药液)如图1某压缩式喷雾器储液桶的容量为5.7×

p1′=p0+gh=(105+20×105)Pa=21×105 pV1=210×105Pa·m3. 对贮气筒中的剩余空气,由玻意耳定律,得p2V2=式中p2=p,V2103m3,往桶内倒入4.2×103m3 药液后开始打气,打气 药液

会向外喷出如果每次能打进2.104m3压强达到4atm,应打气几次?这个 图强能否使喷雾器内的药液全部喷完(设大气压强为1atm)(2000解析设标准大气压为p0,V.打气N,喷雾器中的空气压强达到4atm,打入的气体在1atm下的体积为NV0(V0=2.5104m3),则根据被意耳定律有p0(V+NV0)=4p0V V=(5.7×10 4.2×103)=1.5×103m3 N=18次当空气完全充满药桶以后,如果空气的压强仍然大于大气压则药液可以全部喷出,由玻意耳定律,得4p0V= V′=5.7×103m3 p=1.053p0所以药液可以全部喷出评注农村中常用上述压缩喷雾器喷洒,值得的是:打气问题中,每次打入溶器的气体通常具有相同的状态,故可以一次列式求解;而在抽气问题中,每次抽出气体的压强则在不断降低,,例7(潜水艇排水)潜水艇的贮气筒与

pV2=190×105Pa·m3 V1+V2=2m3 由①、②、③式,p=2×107评注本题涉及热学知识在军事装备中的应用,除,还可用克拉珀龙方程或分态式气态方程求解.例8(肺活量测定)图2为测定肺活量的装置示意图,图中A为倒扣在水中的开口圆,.,,再通过B将空气呼出呼出的空气通过导管进入A,使A已知圆筒Am,横截面积为S大气压强为p0,h,则被测者的肺活量有多大?_29×103kg/mol,则空气中气体分子的平均质量有多大?的肺活量为2.5×103mL,则此人能吸入多少质量的空气?所吸入的气体分子数大约是多少?(取两位有效数字)解析设圆筒Ax,mg=gx对进入Ap0V=式中p′=p+mg,V′=S(h+x0连.当贮气筒中的空气压 后 便排出水, 0潜水艇浮起.某潜水艇贮气筒的容积是2m3,贮有 所以,被测者的肺活量缩空气,一次,筒内一部分空气压入后,排出水

V=ppV′=(

m)体积是10m3,此时筒内剩余空气的压强是9.5×106Pa.设潜水艇位于水面下200m,在排水

29×10变,求贮气筒内原来压缩空气的压强.(g取10m/s2 m0=NA

6.0×1023kg=4.8×1026kg解析设贮气筒中原来压缩空气的压强为p.对压入后的那部分空气运用玻意耳定律,得式中p1=p,V1为压入的空气原来在贮气筒中所占有的体积则

m=_V=29×10×22.4×103=3.2×103kg 3.2×10 10个

对温度计进行专题研究,他们通过查阅资料得知17世其结构为:一麦秆粗N=m0=4.8×1026个=6. 细的玻璃管的一端与一鸡蛋大小的玻璃评注呼吸是赖以生存的一种生理现象,该题以此为载体,综合考查了气体和分子动理论的相关知识考查了学生解决实际问题的能力.例9(易溶于水的粉末状物积的测量 如3所示是一个容积计,它是测量易溶于水的粉末状物质的实际体积的装.A容器的容积VA=300cm3,S是通大气的阀门C是水银槽通过橡皮 图细,容积可以忽略.下面是测量的操作

另一端竖直插在水槽中并使玻璃管内吸入一段水柱根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度.为了研究“伽利略温度计”,按照资料中的描述了如图4,图中A,B为一吸管,通过软木塞与A连通,管的下 图竖直插在大水槽中,差h然后进行实验研究(1)在不同温度t下分别测出对应的水柱高度htth30.24.19.14.9.Δh=hn15.(1)打开S移动C,使BM相平(2)关闭S缓慢提升C使B中水银面升到与标记NCN高h1=2.5cm;(3)打开S将待测粉末装入容器A中移动C使

根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差并填入表内的空格.由此可得结论B内水银面降到M(4)关闭S,提升C使B内水银面升到与N标记相平量出C中水银面比标记N高h2=75cm;(5)p0=75cm设整个过程温度保持不变,A解析1)2AB中气体为研究对象初态有p1=p0,V1=VA+VB p2=p0+h1,V2=VAp1V1=p2V2 VB=100cm3(3)(4),以AB中气体为研究对象 V=200

①当温度升高时,h将(填“变);h随温度的变化而填“均匀”、(提示:管内水柱产生的压强远远小于1atm)..(2)通过实验,发现用“伽利略温度计”来测温度,还存在一些不足之处,其中主要的不足之处有 解 (此题为2002年高考物理试题)(24.9 19.7cm=5.2cm19.714.6cm=5.114.6cm9.4cm=5.2cm4 4.2cm=5.2由此可得结论h变小h随温度的变化而均匀变化.这是因为管内水柱产生的压强远小于一个大气压,封闭气体近似做等压变化,有V=ΔV=k,(k

Δ

ΔVV0=VA+ V=200

,正确选取研究对象和确定其初末状态是求解的关键.例10(对“伽利略温度计)

hS(2)主要的不足之处有:①测量温度范围小②温评注,本题体的等压变化规律盖·,主要考查学生的信息汲取和处理能力,对实验结果的分析、(1)将樟脑球放入衣箱里过一段时间衣箱里充满樟脑味;(2)将糖放在水中水变甜了,而且热水比冷水容易变甜;(3)液体温度越高液体中悬浮的颗粒越小,(4),打碎后不能把碎片直接.(5),;(6)水和混合,总体积减少;(7)(8)将两块接触面洗净的铅块压紧后悬挂起来,下面的铅块不下落;(9)机可以用液体来传递动力腌菜与烧菜的差异)通常把萝卜腌成咸菜需要几天,而把萝卜炒成熟菜,使之具有相同的咸味,仅需几分钟造成这种差别的主要原因是()B盐分子间有相互作用的斥力萝卜分子间有空隙,炒菜时温度高,下列例子中通过做功来改变物体内能的是 把铁丝放在火炉里,D敲击石块时会迸出火星(电冰箱工作原理) 如图5所示为电冰箱的工作原理,压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环,那么,下列说法中正确的是( 在冰箱外的管道中制冷剂迅速在冰箱内的管道中,

D在冰箱内的管道中,(的辐射功率)横截面积为3dm2的圆筒内装有0.6kg的水,光垂直照射了2min,水温升高了1℃.设大气顶层的光只有45%到达地面,试估算的全部辐射功率.[到地球的距离R=151011m水的比热容c=418103Jkg·结果保留两位有效数字(开启热水瓶塞如果热水瓶中的热水未灌满而盖紧瓶塞,瓶的密闭程度又很好的话,那么经过一段时间,你会感到将瓶塞拔出来很吃力,这是什么缘故呢?设开始时瓶内水温为90℃,经过一段时间,温度降为50℃热水瓶口的截面积约10cm2,手指与瓶塞间的动摩擦因数为0.15,你能估算出要拔出瓶塞,手指至气压式保温瓶出水)如图6所示,气压式保温瓶内密封气体的体积为V,瓶内水面到出水口的高度为h设水的密度为,大气压强为p0.,瓶内空气压缩量ΔV至少应为多大?(瓶中氧气的使用时间 使用的氧气瓶容积为32L当室内温度图是17瓶内氧气压强为1.6Pa.按生产厂家规定,氧气在17℃时其压强降为106Pa便应重新充气,以免瓶内混入其他气体而降低氧气纯度该医院在22℃时平均每天使用压强105Pa的氧气480L问这瓶氧气能用多少天(测温装置的测量范围)容积V=100cm3的空球带有一根有刻度的均匀长管,管上一101个刻度(长管与球连接处为第一,向上顺序排列),相邻两刻度间管的容积为0.2cm3,管中有水银滴将球内,如图7当球内空气t=5水银液滴在刻度N′=21图的地方,若外界大气压不变,能否用这个装置测量温度?若能,试求它的测量范围?(不计管的热膨胀)()如图8量中常用的一种温度计的示意图温度计由下端的测温泡A、上端的压强计B和毛细管C构成.毛细管较长且用导热性能很差的(可看成绝热的)两端分别与A和B已知A的容积为VA,BB 图 V,毛细管的容积可忽略不计,整个温度BC.在冰箱外的管道中,

是密闭的 图在室温T0p0.,室温仍为T0,将A浸入待测物体中达到热平衡后,B内气体的压强为p.根据上述已知的温度、,T.试证明T= ·T式中=p,=VB

示图中K1K2,它们的内d,K1在玻璃泡B与管C相通处刻m.,Rm,如图9a逐渐提升R直到K2中的水银面与K11+k2(1k1

p0k

中的水银面高度差为h如图9((热气球 一底部开口的热气球,体积恒V0=1.1m3m0=0.187kgt1=20,p0=1013105Pa该1=1.2kgm3试求:(1),气球内的空气温度需加热(2)若先把气球系于地面待球内空气加热到t=110,系绳拉力的合力多大?,最初(自行车车胎充气)自行车内胎中原有压强为105Pa的空气800cm3现用打气筒给它打气,一次可打入压强均为105Pa的空气400cm3如果车胎与地

所示.设待测容器较大,水银面升降不影响其中压强.测量过温度不变,B(m)V,K1的容积远小于V,水银密度为.(1)试根据上述过程导出待测气体压强p式(2)已知V=628cm3,毛细管直径d=0.30mm,水银密度=13.6103kg/m3,h=40mm,试计算出p(g=10m/s2,结果保留两位有效数字).(1999年高考物理试题)16.()如图10所示为氦氖激光管充气过程激光管体积为V101面接触时自行车内胎容积为1600cm3,胎内外气温 积为V=2V.充气的全01在负重800N车胎与地面接触面积为20cm2应打气几次?(真空泵抽气)用真空泵抽出某容器中的空若该容器的容积为10L真空泵一次抽出空气的体积为2.5L设抽气时气体温度保持27℃不变容

部过程在温度不变的条件下进行(图中ABCD为阀门).1充氦:B关闭阀门C和D,

图器里原来的空气压强为1atm,求抽出n次空气后容器中空气的压强是多少?此时容器中空气的分子密度即单位体积内的分子数是多大?(电子真空管内压强的讨论) 气抽到最后阶段时,还应将真空管内的金