高中物理易错题分析集锦——热学
- 格式:doc
- 大小:1.03 MB
- 文档页数:24
【高中物理】功率易错题剖析功率是各地命题的重点,要学好功率,首先要准确理解功率的含义。
功率的概念比较抽象,一定要结合具体实例,理解概念的确切含义。
其次,要注意区分功与功率、功率与机械效率,以免引起错解。
下面精选了几个易出错的例题进行分析,以加强对有关知识的理解。
一、对“权力”概念的误解会导致错误例1 关于功和功率,下列说法正确的是【】a、你做的工作越多,你必须拥有的权力就越多b.做功时间越长,功率一定越大c、工作做得越多,工作时间越长,功率必须越大d.在相同的时间内做功越多,功率越大曲解a、B或C剖析此题造成错解的主要原因是对功率概念理解不透。
功率的大小只表示物体所做的功的速度,而不是所做的功的大小。
根据功率P=w/T的含义,功率的大小由两个因素决定:一个是功w;第二个是完成这些工作所需的时间t。
当工作相同时,时间越短,功率越大;当工作时间相同时,所做的工作越多,功率就越大。
在问题设计中,仅仅通过讲述工作或工作时间来比较和判断权力是不可能的。
如果你做更多的工作,功率不一定很大,因为没有指定工作时间,所以选项a是错误的。
工作时间长,功率不一定大,因为它不能解释在这段时间内完成了多少工作,所以选项B是错误的。
工作做得越多,工作时间就越长,功率也不一定大,因为工作时间比,即单位时间内完成的工作不一定多,所以选项C是错误的。
正解d二、混淆“功率”和“机械效率”会导致错误例2 下列说法中正确的是【】a、机械效率越高,机械工作必须完成得越快b.做功越多的机械,机械效率一定越高c、功率越大,机械效率越高d.做功越快的机械,功率一定越大曲解a或C剖析由于对功率和机械效率的概念模糊不清,一知半解是造成错解的主要原因。
功率和机械效率是两个不同的概念。
机械效率表示物体所做的主动功与总功的比率,功率表示物体所做的功的速度。
它们有不同的物理意义,完全没有直接联系。
没有相互制约的关系,不能混淆。
功率大的机械,机械效率不一定高;机械效率高的机械,功率也不一定大。
高中物理热力学问题解题技巧总结热力学是高中物理中的一个重要章节,也是学生们普遍感到困惑的一部分。
在解决热力学问题时,我们需要掌握一些解题技巧,以便更好地理解和应用相关知识。
本文将总结一些常见的热力学问题解题技巧,并通过具体题目进行举例,帮助读者更好地掌握这些技巧。
一、理解题意,明确问题类型在解决热力学问题时,首先要仔细阅读题目,理解题意,明确问题类型。
例如,有一道题目如下:某气体在等压条件下吸收了1000焦耳的热量,从而使其体积增加了0.2立方米。
求该气体的摩尔热容。
这是一个求摩尔热容的问题。
我们知道,摩尔热容定义为单位摩尔物质吸收或放出的热量与温度变化之比。
因此,我们需要根据题目中给出的条件,计算出吸收的热量和温度变化,然后代入公式求解。
二、善用热力学定律和公式在解决热力学问题时,我们需要熟练掌握热力学定律和公式,善于灵活运用。
例如,有一道题目如下:一定质量的铁块从100℃冷却到50℃,放出的热量为500焦耳。
求该铁块的热容和比热容。
这是一个求热容和比热容的问题。
我们知道,热容定义为物体吸收或放出的热量与温度变化之比,而比热容则是单位质量物质吸收或放出的热量与温度变化之比。
根据题目中给出的条件,我们可以利用热容和比热容的定义公式求解。
三、注意能量守恒和功的计算在解决热力学问题时,能量守恒和功的计算是一个重要的考点。
例如,有一道题目如下:一台汽车的发动机输出功率为20千瓦,汽车行驶1小时后,发动机所消耗的燃料热值为30MJ。
求汽车的热效率。
这是一个求热效率的问题。
我们知道,热效率定义为输出功率与输入热量之比。
根据题目中给出的条件,我们可以利用功的计算公式求解。
四、注意温度的转换和单位的换算在解决热力学问题时,温度的转换和单位的换算是一个常见的问题。
例如,有一道题目如下:一杯水的体积为200毫升,温度为50℃。
将其倒入一个质量为100克的铜杯中,铜杯的初始温度为20℃。
求达到热平衡后的最终温度。
这是一个求最终温度的问题。
高中物理热力学题解析热力学是物理学中的一个重要分支,研究热量和能量之间的转换关系以及物体热平衡状态的规律。
在高中物理课程中,热力学作为一个重要的考点,经常出现在考试中。
本文将针对高中物理热力学题目进行解析,分析各个题型的考点和解题技巧,帮助学生和家长更好地理解和掌握热力学知识。
一、热力学基本概念题热力学基本概念题主要考察学生对热力学基本概念的理解和应用能力。
例如,某题目要求计算物体的热容量,考生需要理解热容量的定义和计算公式,以及如何根据题目中给出的信息进行计算。
解题技巧:首先,要明确热容量的定义,即单位质量物体温度升高1摄氏度所需要吸收的热量。
其次,要根据题目中给出的信息,计算物体的质量和温度变化量,代入热容量的计算公式进行计算。
最后,注意单位的转换,确保最终结果的准确性。
二、热力学定律题热力学定律题主要考察学生对热力学定律的理解和应用能力。
例如,某题目要求根据热力学第一定律计算物体的内能变化量,考生需要理解内能的定义和计算方法,以及如何根据题目中给出的信息进行计算。
解题技巧:首先,要明确内能的定义,即物体分子内部的能量总和。
其次,要根据题目中给出的信息,计算物体的吸热量和做功量,代入热力学第一定律的计算公式进行计算。
最后,注意单位的转换,确保最终结果的准确性。
三、热力学循环题热力学循环题主要考察学生对热力学循环的理解和应用能力。
例如,某题目要求计算卡诺循环的效率,考生需要理解卡诺循环的特点和效率的计算方法,以及如何根据题目中给出的信息进行计算。
解题技巧:首先,要明确卡诺循环的特点,即由等温过程和绝热过程组成的循环。
其次,要根据题目中给出的信息,计算吸热量和放热量,代入卡诺循环效率的计算公式进行计算。
最后,注意单位的转换,确保最终结果的准确性。
四、热力学方程题热力学方程题主要考察学生对热力学方程的理解和应用能力。
例如,某题目要求根据理想气体状态方程计算气体的压强,考生需要理解理想气体状态方程的含义和计算方法,以及如何根据题目中给出的信息进行计算。
1\如图5所示,厚度和质量不计、横截面积为S=10 cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上,汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上,活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0=300 K,压强为p=0.5×105 Pa,活塞与汽缸底的距离为h=10 cm,活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气,大气压强为p0=1.0×105 Pa。
图5(1)求此时桌面对汽缸的作用力F N;(2)现通过电热丝将气体缓慢加热到T,此过程中气体吸收热量为Q=7 J,内能增加了ΔU=5 J,整个过程活塞都在汽缸内,求T的值。
解析(1)对汽缸受力分析,由平衡条件有F N+pS=p0S,解得F N=(p0-p)S=(1.0×105 Pa-0.5×105 Pa)×10×10-4 m2=50 N。
(2)设温度升高至T时活塞距离汽缸底距离为H,则气体对外界做功W=p0ΔV=p0S(H-h),由热力学第一定律得ΔU=Q-W,解得H=12 cm。
气体温度从T0升高到T的过程,由理想气体状态方程得pShT0=p0SHT,解得T=p0Hph T0=105×0.120.5×105×0.10×300 K=720 K。
答案(1)50 N(2)720 K(等压变化,W=pΔV;只要温度发生变化,其内能就发生变化。
(4)结合热力学第一定律ΔU=W+Q求解问题。
2.如图8所示,用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计,开始时活塞距离汽缸底部高度h 1=0.50 m ,气体的温度t 1=27 ℃。
给汽缸缓慢加热至t 2=207 ℃,活塞缓慢上升到距离汽缸底某一高度h 2处,此过程中缸内气体增加的内能ΔU =300 J ,已知大气压强p 0=1.0×105 Pa ,活塞横截面积S =5.0×10-3 m 2。
一、选择题1.(0分)[ID:130347]关于分子动理论和热力学定律,下列说法中正确的是()A.空气相对湿度越大时,水蒸发越快B.物体的温度升高,每个分子的动能都增大C.第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第一定律处逐渐减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先D.两个分子间的距离由大于910m增大后减小到零,再增大2.(0分)[ID:130342]随着世界经济的快速发展,能源短缺问题日显突出,油价的不断攀升,已对各国人民的日常生活造成了各种影响,如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生,能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一。
下列有关能量转化的说法正确的是()A.只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能B.满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行C.可以直接利用空气中的内能,减少“温室效应”D.物体吸收热量,物体的内能可能减小3.(0分)[ID:130341]下列说法不正确的是()A.饱和气压与热力学温度成正比B.一定量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功,并不违反热力学第二定律C.当分子间的引力与斥力平衡时,分子力一定为零,分子势能一定最小D.在任何自然过程中,一个孤立系统中的总熵不会减少4.(0分)[ID:130331]下列说法正确的是()A.把玻璃管道的裂口放在火上烧熔,它的尖端就变圆,是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下,表面要收缩到最小的缘故B.用气筒给自行车打气,越打越费劲,说明气体分子之间有斥力C.实际气体在温度不太高、压强不太大时可以当做理想气体来处理D.为了节约能源,应提高利用率,随着技术的进步,一定可以制造出效率为100%的热机5.(0分)[ID:130328]一定质量的理想气体,由初始状态A开始,状态变化按图中的箭头所示方向进行,最后又回到初始状态A,对于这个循环过程,以下说法正确的是()A.由A→B,气体的分子平均动能增大,放出热量B.由B→C,气体的分子数密度增大,内能减小,吸收热量C.由C→A,气体的内能减小,放出热量,外界对气体做功D.经过一个循环过程后,气体内能可能减少,也可能增加6.(0分)[ID:130322]A、B两装置,均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同.将两管抽成真空后,开口向下竖直插人水银槽中(插入过程没有空气进入管内),水银柱上升至图示位置停止.假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法正确的是A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C.A和B中水银体积保持不变,故内能增量相同D.A和B中水银温度始终相同,故内能增量相同7.(0分)[ID:130321]图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,气体内能减小C.气体对外界做功,气体内能增大D.气体对外界做功,气体内能减小8.(0分)[ID:130296]一定质量的理想气体,从状态M开始,经状态N、Q回到原状态M,其p—V图像如图所示,其中QM平行于横轴,NQ平行于纵轴,M、N在同一等温线上。
高中物理中的热学中的常见错误热学是高中物理学中一门重要的分支,涉及热量传递、热平衡、物质的热性质等方面的内容。
然而,在学习和应用热学的过程中,很多同学容易犯下一些常见的错误。
本文将针对高中物理中热学方面的常见错误进行阐述和分析,并提出正确的理解和引导。
一、概念混淆在学习热学过程中,有些同学容易混淆热量和温度的概念。
热量和温度是两个不同的物理量,在性质和定义上有明显区别。
热量是物体之间由于温度差异而发生的能量传递,而温度是衡量物体热平衡状态的物理量。
因此,我们不能简单地用“温度高,热量就大”来描述物体的热状态。
二、单位误用在热学中,常见的单位有千焦耳、焦耳、摄氏度、开尔文等。
有些同学在做热学计算时容易混淆这些单位,导致计算结果出错。
正确使用单位是热学中非常重要的一环,需要在学习过程中加以强调。
三、概念应用错误在应用热学概念解决实际问题时,有些同学容易犯下应用错误。
例如,在计算物体的热传导时,需要根据传热方向和温度差计算传热速率,有些同学在计算过程中忽略了传热方向,导致结果不准确。
因此,在应用热学概念时,同学们需要细心并严格按照物理原理进行推导和计算。
四、实验误差忽略在热学实验中,由于仪器精度等原因,测量结果可能会出现误差。
有些同学在实验过程中,没有对实验误差进行估计和分析,从而得到了不准确的实验结论。
正确对待实验误差,了解实验不确定度的估计方法,并进行实验结果的合理分析是学习热学时必不可少的。
五、热效率计算错误在学习热效率时,有些同学容易将机械效率和热效率混淆。
机械效率是指机械能转化过程中的能量损失情况,而热效率则是指热能转化过程中的能量损失情况。
两者涉及的能量转化情况不同,因此计算方法也不同。
在计算热效率时,需注意真正涉及热能的转化和损耗情况。
总结:在学习高中物理中的热学过程中,我们要重视这些常见的错误,并努力克服它们。
在理解概念、应用公式和进行实验时,需要提高对热学中涉及的概念和原理的准确理解,并合理运用物理学知识进行问题解决。
高中物理热学传热问题解析热学是物理学中的一个重要分支,研究物体之间的热量传递和热平衡问题。
在高中物理学习中,热学是一个相对复杂的知识点,涉及到传热的三种方式:传导、对流和辐射。
本文将重点解析高中物理热学中的传热问题,并给出解题技巧和实例。
一、传导传导是指物体内部或不同物体之间的热量传递。
其中,传热的速率与物体的导热系数、温度差和物体的横截面积有关。
例如,某题目给出了两个物体的导热系数、温度差和横截面积,要求计算热量的传导速率。
解题时,可以根据传热速率公式:Q = kAΔT/Δx,其中Q表示热量,k表示导热系数,A表示横截面积,ΔT表示温度差,Δx表示热量传导的距离。
通过代入已知条件,计算得出传热速率。
二、对流对流是指物体表面或流体内部的热量传递。
对流传热的速率与流体的流速、温度差和表面积有关。
例如,某题目给出了流体的流速、温度差和表面积,要求计算热量的对流速率。
解题时,可以根据对流传热速率公式:Q = hAΔT,其中Q表示热量,h表示对流传热系数,A表示表面积,ΔT表示温度差。
通过代入已知条件,计算得出对流速率。
三、辐射辐射是指物体之间通过电磁波传递热量。
辐射传热的速率与物体的发射率、温度差和表面积有关。
例如,某题目给出了物体的发射率、温度差和表面积,要求计算热量的辐射速率。
解题时,可以根据辐射传热速率公式:Q = εσAΔT^4,其中Q表示热量,ε表示发射率,σ表示斯特藩-玻尔兹曼常数,A表示表面积,ΔT表示温度差。
通过代入已知条件,计算得出辐射速率。
在解决热学传热问题时,需要注意以下几点:1. 熟练掌握传热速率的计算公式,理解其中的物理意义。
2. 理解传热方式的特点和适用范围,能够根据题目条件判断采用何种传热方式。
3. 注意单位换算,确保计算结果的准确性。
4. 注意题目中的附加条件,如物体的材质、形状等,这些条件可能会对传热速率产生影响。
举例来说,某题目给出了一个铁棒的长度、横截面积和温度差,要求计算铁棒的传热速率。
高中物理易错难点汇总一、力学部分1、受力分析时容易漏掉某个力,尤其是摩擦力和其他隐藏力。
2、对平衡状态判断不清,导致对物体的受力分析不准确。
3、对牛顿第二定律的理解不深入,导致在计算加速度时出现错误。
4、混淆动量守恒和能量守恒的条件,对两守恒定律的应用出现混淆。
二、电学部分1、对电场强度、电势、电动势等概念的理解不清晰,导致在计算中出错。
2、混淆欧姆定律和基尔霍夫定律的应用条件,对两种定律的适用范围不清楚。
3、对电容器的理解不够深入,无法准确计算电容器的电量和电压。
三、光学部分1、对光的折射和反射定律理解不准确,导致在计算光路时出现错误。
2、对光的波动性和粒子性理解不清楚,导致无法正确解释一些光学现象。
四、热学部分1、对热力学第一定律和第二定律的理解不深入,导致在计算中出错。
2、对气体的性质理解不清晰,无法正确计算气体的状态变化。
以上是高中物理学习中常见的易错难点,同学们在学习中应该对这些知识点进行深入的理解和掌握,避免在解题时出现错误。
多做练习题,通过实践来加深对知识点的理解和记忆也是非常有效的学习方法。
高中物理易错点汇总高中物理是一门对理解力和应用能力要求很高的学科。
在学习过程中,很多学生可能会遇到一些易错点,下面就对这些问题进行汇总,帮助大家更好地掌握物理知识。
一、概念理解不清物理概念是学习物理的基础,如果对概念理解不清,就很容易在解题过程中出错。
例如,在速度与加速度的学习中,学生可能会混淆速度和加速度的概念,导致解题错误。
对于矢量和标量的概念,也容易混淆。
二、公式应用不当物理公式是解决问题的关键,但有些学生往往在没有完全理解公式的情况下盲目套用,导致错误。
例如,在电场强度和电势的学习中,E=kQ/r²和φ=kQ/r是两个常用的公式,但学生在应用时可能会忽视公式的适用条件和范围,导致结果错误。
三、单位换算错误物理学科中的单位换算是很常见的,但有些学生往往会因为单位换算错误而导致解题出错。
高中物理常见热力学题解析热力学是物理学中的一个重要分支,研究的是物体热力性质和能量转化的规律。
在高中物理学习中,热力学是一个较为复杂而又实用的知识点,也是考试中常出现的题型。
下面将对高中物理中常见的热力学题进行解析,帮助同学们更好地掌握这一知识点。
1. 热胀冷缩问题题目:一根铁棒长为L,温度为T1,当温度增加ΔT时,铁棒的长度增加ΔL,求长度变化率。
解析:根据题目所给条件,我们可以使用线性膨胀公式来解决这个问题。
线性膨胀公式为:ΔL = αLΔT,其中α是线膨胀系数,表示单位温度升高时长度的变化比例。
长度变化率为ΔL / LΔT = α。
2. 热传导问题题目:一根长为L的铁棒,一端温度为T1,另一端温度为T2。
已知热导率为λ,求单位时间内热传导的热量。
解析:根据题目所给条件,我们可以使用热传导公式来解决这个问题。
热传导公式为:Q = λAΔT / L,其中Q表示单位时间内的热传导热量,A表示横截面积,ΔT表示温度差,L表示传导距离。
3. 热辐射问题题目:一个黑体的温度为T,面积为A,已知黑体辐射的功率密度为P,求黑体辐射的总功率。
解析:根据题目所给条件,我们可以使用黑体辐射公式来解决这个问题。
黑体辐射公式为:P = σA(T^4 - T0^4),其中P表示黑体辐射的总功率,σ为斯蒂法-玻尔兹曼常数,T0为环境温度。
4. 等温过程问题题目:一个物体在等温条件下从V1体积压缩到V2,已知初始状态下的压强为P1,求最后的压强P2。
解析:根据题目所给条件,我们可以使用等温过程的理想气体状态方程来解决这个问题。
理想气体状态方程为:P1V1 = P2V2。
5. 等压过程问题题目:一个物体在等压条件下从V1体积升高到V2,已知初始状态下的温度为T1,求最后的温度T2。
解析:根据题目所给条件,我们可以使用等压过程的理想气体状态方程来解决这个问题。
理想气体状态方程为:V1 / T1 = V2 / T2。
通过以上的题目解析,我们可以看到,热力学问题的解题方法主要包括使用公式计算和应用状态方程。
高中物理热学解答题举例与分析热学是高中物理中的一个重要分支,涉及到热量、温度、热传导等内容。
在考试中,热学解答题是一个常见的题型,要求学生能够灵活运用热学知识解决实际问题。
本文将通过几个具体的例子,分析热学解答题的考点和解题技巧,帮助高中学生更好地应对这类题目。
例一:一个小球从高处自由下落,落地后与地面发生碰撞,落地后的温度变化如何?这个问题考察的是热传导的知识。
当小球与地面碰撞时,会产生热量。
根据热传导的规律,热量会从高温物体传递到低温物体,直到两者温度达到平衡。
因此,小球在与地面碰撞后,温度会上升,直到与地面达到热平衡。
例二:一个容器内有一杯热水和一块冰,当冰完全融化后,容器内的温度变化如何?这个问题考察的是相变的知识。
当冰开始融化时,热量从热水传递到冰上,使冰融化。
在这个过程中,热量的传递会导致热水的温度降低,直到冰完全融化。
此时,容器内的温度将保持不变,直到冰完全融化。
例三:一个房间里有一台加热器,当加热器工作时,房间内的温度如何变化?这个问题考察的是热平衡的知识。
当加热器工作时,会向房间内提供热量。
根据热平衡的原理,热量会从加热器传递到房间内的空气,直到两者达到热平衡。
因此,房间内的温度会逐渐上升,直到达到加热器提供的热量所能维持的温度。
通过以上几个例子,我们可以看出,热学解答题的考点主要包括热传导、相变和热平衡等知识。
在解答这类题目时,学生需要注意以下几点解题技巧:1. 理清问题的关键信息:在阅读问题时,要仔细理解问题中的关键信息,例如温度变化、热量传递方向等。
这样可以帮助我们确定问题所涉及的热学知识点。
2. 运用热学公式和定律:在解答题目时,要根据问题所涉及的热学知识,灵活运用相应的公式和定律。
例如,热传导可以使用热传导定律,相变可以使用相变热的公式等。
3. 注意能量守恒:在解答热学问题时,要注意能量守恒的原则。
热学问题中的能量转化是一个重要的考点,要确保能量的输入和输出保持平衡。
第七单元:热学[内容和方法]本单元内容包括两部分,一是微观的分子动理论部分,一是宏观的气体状态变化规律。
其中分子动理论部分包括分子动理论的基本观点、分子热运动的动能、分子间相互作用的势能和物体的内能等概念,及分子间相互作用力的变化规律、物体内能变化的规律、能量转化和守恒定律等基本规律;气体状态变化规律中包括热力学温度、理想气体和气体状态参量等有关的概念,以及理想气体的等温、等容、等压过程的特点及规律(包括公式和图象两种描述方法)。
本单元中所涉及到的基本方法是理想化的模型方法,其中在分子动理论中将微观分子的形状视为理想的球体,这是通过阿伏伽德罗常数对微观量进行估算的基础;在气体状态变化规律中,将实际中的气体视为分子没有实际体积且不存在相互作用力的理想气体,从而使气体状态变化的规律在误差允许的范围内得以大大的简化。
[例题分析]在本单元知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:对较为抽象的分子热运动的动能、分子相互作用的势能及分子间相互作用力的变化规律理解不到位,导致这些微观量及规律与宏观的温度、物体的体积之间关系不能建立起正确的关系。
对于宏观的气体状态的分析,学生的问题通常表现在对气体压强的分析与计算方面存在着困难,由此导致对气体状态规律应用出现错误;另外,本单元中涉及到用图象法描述气体状态变化规律,对于p—V,p—T,V—T图的理解,一些学生只观注图象的形状,不能很好地理解图象上的点、线、斜率等的物理意义,因此造成从图象上分析气体温度变化(内能变化)、体积变化(做功情况)时出现错误,从而导致利用图像分析气体内能变化等问题时的困难。
例1 下列说法中正确的是[ ]A.温度低的物体内能小B.温度低的物体分子运动的平均速率小C.做加速运动的物体,由于速度越来越大,因此物体分子的平均动能越来越大D.外界对物体做功时,物体的内能不一定增加【错解分析】错解一:因为温度低,动能就小,所以内能就小,所以应选A而温度低的物体分子平均动能小,所以速率也小。
所以应选B。
错解三:由加速运动的规律我们了解到,物体的速度大小由初速和加速度与时间决定,随着时间的推移,速度肯定越来越快再由动能公式错解一是没有全面考虑内能是物体内所有分子的动能和势能的总和。
温度低只表示物体分子平均动能小,而不表示势能一定也小,也就是所有分子的动能和势能的总和不一定也小,所以选项A是错的。
实际上因为不同物质的分子质量不同,而动能不仅与速度有关,也与分子质量有关,单从一方面考虑问题是不够全面的,所以错解二选项B也是错的。
错解三的原因是混淆了微观分子无规则运动与宏观物体运动的差别。
分子的平均动能只是分子无规则运动的动能,而物体加速运动时,物体内所有分子均参与物体的整体、有规则的运动,这时物体整体运动虽然越来越快,但并不能说明分子无规则运动的剧烈情况就要加剧。
从本质上说,分子无规则运动的剧烈程度只与物体的温度有关,而与物体的宏观运动情况无关。
【正确解答】由于物体内能的变化与两个因素有关,即做功和热传递两方面。
内能是否改变要从这两方面综合考虑。
若做功转化为物体的内能等于或小于物体放出的热量,则物体的内能不变或减少。
即外界对物体做功时,物体的内能不一定增加,选项D是正确的例2 如图7-1所示,一个横截面积为S的圆筒型容器竖直放置,金属圆板A的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ,圆板的质量为M,不计圆板A 与容器内壁之间的摩擦,若大气压强为P0,则被圆板封闭在容器中气体的压强p等于[ ]【错解分析】错解一:因为圆板下表面是倾斜的,重力产生的压强等于错解三:大气压p0可以向各个方向传递,所以气体压强里应包括p0,重力产生的压强,压力都应该是垂直于接触面方向,所以重力产生压强应是重力的分力Mg/cosθ,而不是Mg,错解一是对压力这个概念理解不对。
错解二虽然注意到重力的分力Mg/cosθ产生压强,但没有考虑到面错解三在分解重力时错了,重力的一个分力应是Mg/cosθ而不是Mgcosθ,因为另一个分力一定要垂直斜板的竖直面,如图7-2。
所以重【正确解答】以金属圆板A为对象,分析其受力情况,从受力图7-3可知,圆板A受竖直向下的力有重力Mg、大气压力p0S,竖直向上的正确答案应为D。
【小结】正如本题的“分析解答”中所做的那样,确定被活塞封闭的气体的压强的一般方法是:以活塞为研究对象;分析活塞的受力情况;概括活塞的运动情况(通常为静止状态),列出活塞的受力方程(通常为受力平衡方程);通过解这个方程便可确定出气体的压强。
例3如图7-4所示,在一个圆柱形导热的气缸中,用活塞封闭了一部分空气,活塞与气缸壁间是密封而光滑的,一弹簧秤挂在活塞上,将整个气缸悬吊在天花板上。
当外界气温升高(大气压不变)时,[ ]A.弹簧秤示数变大B.弹簧秤示数变小C.弹簧秤示数不变D.条件不足,无法判断【错解分析】错解:对活塞进行受力分析,如图7-5由活塞平衡条件可知:F = mg+p0S-pS当外界气温上升时,气体压强增大,所以弹簧秤的接力F将变小,所以答案应选B。
主要是因为对气体压强变化的判断,没有认真细致地具体分析,而是凭直觉认为温度升高,压强增大。
【正确解答】对活塞受力分析如错解,F= mg+p0S-pS现在需要讨论一下气体压强的变化。
以气缸为对象受力分析,如图7-6因为M、S、P0均为不变量,所以,在气体温度变化时,气体的压强不变。
而气体在此过程中作等压膨胀。
由此而知,弹簧秤的示数不变,正确答案为C。
【小结】通过本题的分析可以看出,分析问题时,研究对象的选取对解决问题方向的作用是至关重要的。
如本题要分析气体压强的变化情况,选取气缸为研究对象比研究活塞要方便得多。
另外如本题只是分析弹簧秤的示数变化,选整个气缸和活塞为研究对象更为方便,因对气缸加热的过程中,气缸、气体及活塞所受重力不变,所以弹簧秤对它们的拉力就不会变化,因此弹簧秤的示数不变。
例 4 设一氢气球可以自由膨胀以保持球内外的压强相等,则随着气球的不断升高,因大气压强随高度而减小,气球将不断膨胀。
如果氢气和大气皆可视为理想气体,大气的温度、平均摩尔质量以及重力和速度随高度变化皆可忽略,则氢气球在上升过程中所受的浮力将______(填“变大”“变小”“不变”)【错解分析】错解一:因为气球上升时体积膨胀,所以浮力变大。
错解二:因为高空空气稀薄,所以浮力减小。
因为浮力的大小等于气球排开大气所受的重力,F=ρ空·g·V,当气球升入高空时,密度ρ减小,体积V增大,错解一和二都是分别单一地强调一方面的变化,没有综合考虑,因此导致错解。
【正确解答】以氢气为研究对象,设地面附近和高空h处的压强和体积分别为p1,p2,V1,V2。
因为温度不变,由玻意耳定律可知:p1V1=p2V2以大气为研究对象,在地面附近和高空h处的压强和大气密度分别为ρ1,ρ2(与氢气对应相等)p1,p2因为大气密度和压强都与高度设氢气球在地面附近和高空h处的浮力分别为F1,F2则F1=ρ1·g·V1F2=ρ2·gV2所以正确答案为浮力不变。
【小结】如上分析,解决变化问题,需要将各种变化因素一一考虑,而不能单独只看到一面而忽略另一面。
此题也可以利用克拉珀龙方程求解:在高度h处:对氢气列克拉珀龙方程对排开空气列克拉珀龙方程因为p,V,R,T均相同所以联立①②得:我们知道,空气、氢气的摩尔质量是不变的,此题气球中的氢气质量也是一定的,所以排开空气的质量不随高度h而变,又因为重力加速度也不变(由题目知)所以,气球所受浮力不变。
利用克拉珀龙方程处理浮力,求解质量问题常常比较方便。
例5 容积V=20L的钢瓶充满氧气后,压强为p=30atm,打开钢瓶阀门,让氧气分装到容积为V'=5L的小瓶子中去。
若小瓶子已抽成真空,分装到小瓶中的氧气压强均为P'=2atm 压。
在分装过程中无漏气现象,且温度保持不变,那么最多可能装的瓶数是:[ ] A.4瓶B.50瓶C.56瓶D.60瓶【错解分析】错解:设可充气的瓶子数最多为n,利用玻意耳定律得:pV=np'V'所以答案应为D。
上述解答中,认为钢瓶中的气体全部充入到小瓶中去了,事实上当钢瓶中气体的压强随着充气过程的进展而下降,当钢瓶中的气体压强降至2atm时,已无法使小瓶继续充气,达到2atm,即充最后一瓶后,钢瓶中还剩下一满瓶压强为2atm的气体。
【正确解答】设最多可装的瓶子数为n,由玻意耳定律得:pV=p'V+np'V'解得:n=56(瓶)所以本题的正确答案为C。
【小结】解答物理问题时我们不仅要会用数学方法进行处理,同时还要考虑到物理问题的实际情况。
任何物理问题的数学结果都要接受物理事实的制约,因此在学习中切忌将物理问题纯数学化。
例6内径均匀的U型细玻璃管一端封闭,如图7-7所示,AB段长30mm,BC段长10mm,CD段长40mm,DE段充满水银,DE=560mm,AD段充满空气,外界大气压p0=1.01325×105Pa=760mmHg,现迅速从E向上截去400mm长玻璃管,平衡后管内空气柱的长度多大?【错解分析】错解:当从下面截去400mm后,空气柱的压强变了,压强增大,在等温条件下,体积减小,根据玻意耳定律。
初态:p1=(760-560)=200mmHg V1=(300+100+400)S=800S(mm)3末态:p2=(760-160)=600(mmHg) V2=?解得:L2=267mm 即空气柱的长度为267mm。
上述解答看起来没有什么问题,实际上,稍微思考一下,就会发现,答案不合理。
因为解答结果认为空气柱的长度267mm,而AB段的总长度为300mm,这样就意味着水银柱可能进入AB管,而如果水银进入横着的BC管,压强就不再是(760-160)=600mmHg,因此,答案就不对了。
【正确解答】首先需要判断一下水银柱截去后剩余的水银柱会停留在什么地方。
(1)是否会停留在右侧竖直管内。
由前面的分析可知是不可能的。
(2)是否会有部分水银柱留在竖直CE管中,即如图7-8所示情况,由玻意耳定律可知200×800S=(760-x)[300+100-(160-x)]S160000=(760-x)(240+x)解得:x1=40cmx2=560mm两个答案均与所设不符,所以这种情况也是不可能的。
(3)是否会出现水银柱充满BC管的情况,如图7-9所示。
由玻意耳定律可知:200×800S=(760+60)·L2·S解得L2=195mm结果明显与实际不符,若真能出现上述情况,从几何关系很容易就可以知道L2=240mm,可见这种情况是不可能的。