一组联系生活的热学题

编辑: 逍遥路 关键词: 高中物理 来源: 高中学习网


  以现实生活中的有关理论问题和实际问题立意命题,更加真实和全面地模拟现实,这是近两年来 高考物理命题的一大特点,也是今后物理教学和高考命题的方向.为此,笔者选编了一组联 系实际的热学题,以供大家参考.

  1.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,手指与瓶塞间的摩擦因数为0.15,假设将瓶内的气体看作理想气体,你能估算出要拔出瓶塞,手指至少要用多大的压力吗?

  2.高压锅的温度    高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧,锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈,不会漏气,锅盖中间有一排气孔,上面套上类似砝码的限压阀,将排气孔堵住.当加热高压锅,锅内气体压强增加到一定程度时,气体就把限压阀顶起来,蒸气即从排气孔排出锅外.已知某高压锅的限压阀的质量为0.1kg,排气孔直径为0.3cm,则锅内气体的压强最大可达多少?设压强每增加2.7cmHg,水的沸点相应增加1℃,则锅内的最高温度可达多高?

  3.自行车打气    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,一次可打入同压强的空气400cm3.如果车胎与地面接触时自行车内胎容积为1600cm3,胎内外气温相等且不变,在负重800N的 情况下,车胎与地面接触面积为20cm2,应打气几下?

  4.真空泵抽气    真空泵抽出某容器中的空气,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?此时容器中的空气的分子密度(即单位体积内的分子数)是多少?

  5.压缩喷雾器喷洒农药    农村中常用来喷洒农药的压缩喷雾器的结构如图1所示,

图1

  A的总容积为7.5L,装入药液后,药液上方体积为1.5L,关闭阀门S,用打气筒B每次打进1atm的空气250cm3.

  (1)要使药液上方气体的压强为4atm,打气筒活塞应打几次?

  (2)当A中有4atm的空气后,打开S可喷射药液,直到不能喷射时,喷雾器剩余多少体积的药液?(假设空气为理想气体)

  (3)要使药液全部喷出,则开始需要打几次气?

  6.潜水艇排水   潜水艇的贮气筒与水箱相连.当贮气筒中的空气压入水箱后,水箱便排出水,使潜水艇浮起.某潜水艇贮气筒的容积是2m3,贮有压缩空气.一次,筒内一部分空气压入水箱后,排出水的体积是10m3,此时筒内剩余空气的压强是95atm.设潜水艇位于水面下200m?,在排水过程中温度不变, 求贮气筒内原来压缩空气的压强.(g取10m/s2)

  7.气压式保温瓶出水    如图2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ρ,大气压强为p0,欲使水从出水口流出,瓶内空气压缩量ΔV至少应为多大?

图2               图3               图4

  8.热气球浮起    如图3所示,一底部开口的热气球,体积恒为V0=1.1m3,气球球壳质量m0=0.187 kg(厚度不计),空气初温t1=20℃,大气压强p0=1.013×10.5Pa,该条件下空气的密度ρ1=1.2kg/m3,试求:

  (1)为使气球刚能浮起,气球内的空气温度需加热至多少?

  (2)若先把气球系于地面,待球内空气加热到t=110℃时,系绳拉力的合力多大?把气球释放后,最初加速度为多少?

  9.低温温度计的测量    图4是低温测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,用导热性能很差的(可看成绝热的)材料做成,两端分别与A和B相连通.已知A的容积为VA,B的容积为 VB,毛细管的容积可忽略不计.整个温度计是密闭的.

  在室温T0下,温度计内气体的压强为p0,测温时,室温仍为T0,将A浸入待测物体达到热平衡后,B内气体的压强为p.根据以上已知温度、压强和体积,可计算出待测温度T,试证明

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  10.内燃机的功率    一台四缸四冲程内燃机,活塞面积为300cm2,冲程为30cm.在做功冲程中,活塞所受平均压强为4.5×10Pa,问:

  (1)在这个冲程中,燃气做的功是多少?

  (2)若飞轮的转速是300min-1,这台内燃机的平均功率是多大?

  参考答案

  1.两侧各需f=5.5N,N≈36.7N?

  2.t≈139℃   p=pa+1.4p0=2.4p0=182.2cmHg =2.39×10Pa?

  3.n≈14(次)

  4.pn=(0.8)natm    约2.69×1025×(0.8)nm-3?

  5.(1)n=18次 (2)V剩=1.5L (3)n=24次

  6.p=200atm?

  7.ΔV≥

  8.(1)t2≈68.4℃  (2)F≈1.2N,   a≈1m/s2

  9.(也可将测温时A、B两部分气体转换到测温前的状态,由体积关系列式证明)

  10.(1)W=4.05×10J? (2)?=4.05×10W。


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