逍遥学能 2017-11-26 15:29
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
．
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４．５×１０６Ｐａ，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 ＝２．３９×１０５Ｐａ?
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＝４．０５×１０４Ｊ? （２）?＝４．０５×１０５Ｗ。