以下是一份高中物理热学高考计算题及其相关例题:
高考计算题:
【例题】一个质量为$5kg$的物体,放置在面积为$1m^{2}$的水平桌面上。物体与桌面的接触面积为$0.5m^{2}$,取$g = 10N/kg$。求:
(1)物体对桌面的压强;
(2)若将该物体放在面积为$2m^{2}$的纸面上,物体对纸面的压强是多少?
【分析】
(1)根据压强的定义式$p = frac{F}{S}$求解压力,再根据$p = frac{F}{S}$求解压强;
(2)根据压强的定义式$p = frac{F}{S}$求解压力,再根据$p = frac{F}{S}$求解压强。
【解答】
(1)物体对桌面的压力:$F = G = mg = 5kg times 10N/kg = 50N$,物体对桌面的压强:$p = frac{F}{S} = frac{50N}{0.5m^{2}} = 100Pa$;
(2)物体对纸面的压力:$F^{prime} = G = 50N$,物体对纸面的压强:$p^{prime} = frac{F^{prime}}{S^{prime}} = frac{50N}{2m^{2}} = 25Pa$。
相关例题:
【例题】一个质量为$3kg$的木块,放在水平桌面上,用$1N$的水平拉力能够拉着它匀速运动,此时木块受到的摩擦力是_____;如果改用$3N$的水平拉力拉着它继续在桌面滑动,此时木块受到的摩擦力_____(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【分析】
木块在水平桌面上做匀速直线运动时,水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用,滑动摩擦力和拉力是一对平衡力,大小相等;当水平拉力增大时,压力大小不变,但是接触面粗糙程度改变了,所以滑动摩擦力大小也改变。
【解答】
解:木块受到$1N$的水平拉力在水平桌面上进行匀速直线运动,木块水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用,这两个力是平衡力,大小相等,所以滑动摩擦力大小为$1N$;改用$3N$的水平拉力拉着它继续在桌面滑动,压力大小和接触面粗糙程度不变,所以滑动摩擦力大小保持不变。故答案为:$1N$;不变。
木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力作用是平衡力,其大小相等;当水平拉力增大时,木块受到的滑动摩擦力不变。
以下是一份高中物理热学高考计算题及例题:
高考计算题:
【例题】一个容积为2L的保温杯,里面装有温度为25℃的水,水的质量为1kg。如果用某电水壶给这些水加热,使水温升高到100℃,需要多长时间?已知保温杯的热效率为80%,电水壶的热功率为1500W。
分析与解:
(1)根据热平衡方程得:$Q_{吸} = Q_{放}$,即:$cmDelta t = W_{电}$
(2)保温杯的保温效率为80%,则电水壶消耗的电能转化为水的内能占到总内能的80%,即:$W_{电} = 80% times Q_{吸}$
(3)由(1)(2)可得:$W_{电} = 80% times cm(t - t_{0})$
(4)已知水的质量为1kg,初温为25℃,末温为100℃,代入数据可得:$t = 360s$
答案:需要360s的时间。
【解析】
这道题考察了热量的计算、保温效率的计算以及时间计算等知识点,需要学生综合运用所学知识才能解答。解题的关键是要理解热平衡方程、保温效率和电功等概念,并能够根据题目中的数据代入公式进行计算。
高中物理热学高考计算题和相关例题常见问题主要包括以下几类:
1. 气体压强的计算:需要考生能够根据气体压强的微观解释,结合气体实验定律进行计算。
2. 气体分子速度和热运动的计算:需要考生能够根据气体分子的运动规律和统计物理的知识,计算气体分子在不同时刻的速度,以及分子热运动的平均动能。
3. 气体做功和热传递的判断:需要考生能够根据气体做功和热传递的原理,判断气体在压缩或膨胀过程中,外界或系统对气体做功还是放热,以及做功或放热的多少。
4. 理想气体状态方程的应用:理想气体状态方程是高中热学部分的重要内容,需要考生能够根据理想气体状态方程,求解气体压强、体积、温度等参数。
以下是一道高中物理热学高考计算题的例题和解答,供您参考:
例题:一个容积为10L的容器,里面装着压强为1.0×10^7Pa的空气。如果容器突然破裂成两个大小为2mm的小孔,求空气会从容器中喷出多长时间?
解答:根据理想气体状态方程,可得到空气在破裂前后的状态参数:
p1 = 1.0×10^7Pa,V1 = 10L,T1为常数
p2 = 0,V2 = 2×10^-6L
由于空气从容器中喷出时,其体积会迅速膨胀,因此可以认为其温度不变。根据气体动理论的知识,可得到空气分子在破裂前后速度的变化:
v2 = (p1V1/m)√(2m/m+ρ) = (1.0×10^7Pa × 10L × 10^-3kg/mol)√(2 × 6.0 × 10^-27 × 2 × 1.293 × 10^(-3)kg/mol) = 5.6 × 10^4m/s
由于空气喷出时速度很大,因此需要用能量守恒定律来求解时间:
ΔE = ΔW + Q = ΔpV = (p2V2 - p1V1)V = (0 - 1.0×10^7Pa × 2×10^-6L × 10L) × (2×10^-6L) = -4.8×10^-6J
t = ΔE/v2 = (4.8×10^-6J)/(5.6 × 10^4m/s) = 8×10^-9s
因此,空气会从容器中喷出约8×10^-9秒的时间。需要注意的是,这只是一个简单的例题和解答,实际的高考计算题可能会更加复杂,需要考生具备扎实的知识基础和灵活的解题能力。