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高中物理热学大题计算和相关例题

2026-10-04 08:54:00信息公告896

高中物理热学大题计算和相关例题如下:jIj物理好资源网(原物理ok网)

例题:jIj物理好资源网(原物理ok网)

【例1】在一个大气压下,将质量为m=2kg的物体放在面积为S=50cm²的水平桌面上,物体与桌面接触面积为S_{0}=2cm^{2},求物体对桌面的压强。jIj物理好资源网(原物理ok网)

解:物体对桌面的压力:F = G = mg = 2kg × 9.8N/kg = 19.6N,jIj物理好资源网(原物理ok网)

物体对桌面的压强:p = frac{F}{S_{0}} = frac{19.6N}{2 × 10^{- 4}m^{2}} = 9.8 × 10^{4}Pa。jIj物理好资源网(原物理ok网)

【例2】一个边长为a的立方体金属块,质量为m,放在水平桌面上,求金属块放出1/3的热量后,对桌面产生的压强。jIj物理好资源网(原物理ok网)

解:金属块对桌面的压力:F = G = mg = 3m,jIj物理好资源网(原物理ok网)

金属块对桌面的压强:p = frac{F}{S} = frac{3m}{a^{3}} = frac{3}{a^{3}}mg。jIj物理好资源网(原物理ok网)

计算:如果一个质量为m=5kg的铜块吸收了3.9 × 10^{4}J的热量,温度升高了Δt = 50℃,求铜块放置在水平桌面上放出多少热量可使它对桌面产生的压强与上述立方体金属块对桌面产生的压强相等?jIj物理好资源网(原物理ok网)

解:由题意可知,铜块对桌面的压力:F = G = mg = 5kg × 9.8N/kg = 49N,jIj物理好资源网(原物理ok网)

铜块的底面积:S_{铜} = a^{2} = (5cm)^{2} = 25cm^{2},jIj物理好资源网(原物理ok网)

铜块对桌面产生的压强:p_{铜} = frac{F}{S_{铜}} = frac{49N}{25 × 10^{- 4}m^{2}} = 1.96 × 10^{4}Pa,jIj物理好资源网(原物理ok网)

由题意可知,铜块对桌面产生的压强与上述立方体金属块对桌面产生的压强相等,即p_{铜} = p_{金属},jIj物理好资源网(原物理ok网)

由p = frac{F}{S}可得,铜块放置在水平桌面上放出的热量:Q_{放} = frac{F}{rho S}Delta t = frac{49N}{8.9 × 10^{3}kg/m^{3} × 25 × 10^{- 4}m^{2}} × (50℃) = 7.6 × 10^{3}J。jIj物理好资源网(原物理ok网)

热学大题计算通常需要综合考虑热量的吸收和放出、温度的变化、压强的计算等多个物理过程,需要同学们在平时的学习中加强练习和积累。jIj物理好资源网(原物理ok网)

以下是一篇高中物理热学大题的计算和相关例题:jIj物理好资源网(原物理ok网)

例题:一个保温杯装满温度为25℃的水,现将一个温度为85℃的热源放入保温杯中,保温杯中的水会吸收多少热量?jIj物理好资源网(原物理ok网)

计算:根据热量的计算公式,可以得知热量Q = cmΔt,其中c为水的比热容,m为水的质量,Δt为水的温度变化。已知初始温度为25℃,最终温度为85℃,水的质量为保温杯的容积,因此可以计算出吸收的热量。jIj物理好资源网(原物理ok网)

答案:假设保温杯的容积为V,水的比热容为4.2×10^3 J/(kg·℃),水的质量为V kg,则吸收的热量为Q = 4.2×10^3 J/(kg·℃) × V kg × (85℃ - 25℃) = 2.94×10^5 J。jIj物理好资源网(原物理ok网)

相关例题:两个相同保温杯装满温度分别为35℃和75℃的水,将两个相同温度的热源分别放入两个保温杯中,保温杯中的水会吸收多少热量?jIj物理好资源网(原物理ok网)

计算:根据热量的计算公式,可以得知热量Q = cmΔt,其中c为水的比热容,m为水的质量,Δt为水的温度变化。由于两个保温杯中的水质量相同,初始温度不同,最终温度也不同,因此可以分别计算出两个保温杯中吸收的热量。jIj物理好资源网(原物理ok网)

答案:假设水的比热容为4.2×10^3 J/(kg·℃),则两个保温杯中吸收的热量分别为Q1 = 4.2×10^3 J/(kg·℃) × V kg × (75℃ - 35℃) = 2.1×10^5 J,Q2 = 4.2×10^3 J/(kg·℃) × V kg × (75℃ - 75℃) = 0 J。因此,第一个保温杯会吸收更多的热量。jIj物理好资源网(原物理ok网)

以上例题仅供参考,具体计算和答案需要根据题目中的条件进行。jIj物理好资源网(原物理ok网)

高中物理热学大题的常见问题包括:jIj物理好资源网(原物理ok网)

1. 气体等温变化时,如何根据已知条件求出体积或压强?jIj物理好资源网(原物理ok网)

2. 气体不等温变化时,如何根据已知条件求出气体做功或热传递量?jIj物理好资源网(原物理ok网)

3. 气体对容器壁的压强的计算方法有哪些?jIj物理好资源网(原物理ok网)

4. 如何根据气体分子速率分布规律,求出某种速率范围内的气体分子数?jIj物理好资源网(原物理ok网)

5. 气体混合物的计算问题,如何求出混合气体的平均动能、平均速率、平均自由程等?jIj物理好资源网(原物理ok网)

下面给出一个高中物理热学大题的例题:jIj物理好资源网(原物理ok网)

【例题】一个容积为3×10^-2m^3的容器内装有1kg温度为30℃、压强为1.5×10^5Pa的理想气体。现在对容器进行加热,使气体温度升高到80℃,并使气体压强不变。求:jIj物理好资源网(原物理ok网)

(1)气体吸收的热量;jIj物理好资源网(原物理ok网)

(2)气体对容器壁的压强;jIj物理好资源网(原物理ok网)

(3)气体体积膨胀后气体对器壁单位面积上的压力。jIj物理好资源网(原物理ok网)

【分析】jIj物理好资源网(原物理ok网)

(1)根据理想气体的状态方程可以求出气体的末态体积,再根据热力学第一定律求出气体吸收的热量。jIj物理好资源网(原物理ok网)

(2)根据理想气体的状态方程可以求出气体的末态压强,再根据压强的定义求出气体对容器壁的压强。jIj物理好资源网(原物理ok网)

(3)根据压强的定义求出气体体积膨胀后气体对器壁单位面积上的压力。jIj物理好资源网(原物理ok网)

【解答】jIj物理好资源网(原物理ok网)

(1)由理想气体状态方程可得:pV = nRT,其中n = m/M = 1kg/44g/mol = 0.22mol,T1 = 30℃,T2 = 80℃,V1 = 3×10^-2m^3,V2 = V(t),由题意知V(t) > V1,则V(t) = pV/T = 4.5×10^-2m^3,Q = mcΔT = 1×4.18×(80℃-30℃) = 137.6J。jIj物理好资源网(原物理ok网)

(2)由理想气体状态方程可得:pV = nRT,p = nRT/V = RT/V(t),其中V(t) = 4.5×10^-2m^3,T = 80℃,p = p(t),则p(t) = 6.67 × 10^4Pa。jIj物理好资源网(原物理ok网)

(3)由压强的定义可得:F/S = p(t),其中S为容器底面积,F为气体对容器壁单位面积上的压力,则F = p(t)S = 6.67 × 10^4Pa × 3×10^-2m^2 = 2 × 10^-2N。jIj物理好资源网(原物理ok网)

答案:(1)气体吸收了137.6J的热量;(2)气体对容器壁的压强为6.67 × 10^4Pa;(3)气体体积膨胀后气体对器壁单位面积上的压力为2 × 10^-2N。jIj物理好资源网(原物理ok网)

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