物理选修3-3经典题目.doc

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1、(室内空气的分子数变化及内能)我国北方需要对房间内空气加热。设有一房间面积为14m2，高度为3.0m，室内空气通过房间缝隙与外界大气相通，开始时室内温度为0℃，通过加热变为20℃(大气压强为1atm)。　　(1)已知空气在标准状况下的摩尔质量为29g/mol，试估算在上述过程中有多少空气分子从室内跑出。(保留两位有效数字)　　(2)已知气体分子热运动的平均动能跟热力学温度成正比，空气可以看做理想气体，试分析室内空气内能是否会发生变化。　　解析　(1)由于室内空气与外界大气相通，这个过程中室内空气压强保持不变，估算时按1atm来计算，温度为0℃时，室内空气摩尔数为　

2、　n1=，　　温度为20℃时，室内空气摩尔数为　　n2=，　　跑出的分子数为　　△N=(n1-n2)NA=　　　=×6.0×1023　　　　=2.2×1025个。　　(2)由于空气可看做理想气体，分子势能不计，则空气的内能等于所有分子动能之和。引入分子平均动能与热力学温度的比例常数k，则　　分子=kT，E=N分子=nNAkT。　　由第(1)问知，，即室内空气分子数跟热力学温度成反比，n1T0=n2T2。因此，室内空气的内能将不发生变化。　　评注　室内温度升高，空气分子平均平动动能增加，有人会因此得出室内空气内能增加的错误结论，错误原因是忽视了室内空气内能应是“室内

3、”所有空气分子动能之和？而对房间内空气加热后，室内已有部分空气分子跑出，室内空气分子总数减少了。例2(内燃机的平均功率)　一台四缸四冲程内燃机的活塞面积为300cm2，冲程是30cm,在做功的冲程中，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300r/min，这台内燃机的平均功率是多大？　　解析　内燃机的四个冲程分别是吸气、压缩、做功和排气。内燃机工作时，这四个冲程是周而复始循环进行的，称做一个工作循环。每一个工作循环活塞往复两次，曲轴带动飞轮转动两周。“四缸”是指这台内燃机由四个汽缸联动工作。　　

4、(1)做功冲程中燃气做的功为　　W=Fs，又F=pS，故　　W=pSs=4.5×106×300×10-4×30×10-2J　　=4.05×104J。　　(2)飞轮每转两周，每个汽缸中燃气做功一次，四个汽缸做功共四次。现飞轮转速是300r/min，即每秒转动5周，四个汽缸做功共10次。因此，这台内燃机的平均功率为　　W　　=4.05×105W。　　评注　热机是把内能转化为机械能的一类机器。在各种热机中，燃料燃烧释放出内能，这些内能又传递给工作物质－水蒸气或燃气；工作物质获得内能后，膨胀做功，把一部分内能转化为机械能，同时，工作物质的内能减少，温度降低。明确四缸四冲程

5、内燃机的工作流程是求解本题的关键。　　例3(地球表面的年平均降雨量)太阳与地球的距离为1.5×1011m，太阳光以平行光束入射到地面，地球表面的面积被水面所覆盖。太阳在一年的时间内辐射到地球表面的水面部分的总能量W约为1.87×1024J，设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%能量重新辐射出去。太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×106J的能量)，而后凝结成雨滴降落至地面。　　(1)估算整个地球表面的年平均降雨量(以毫米表示，球面积为4πR2)　　(2)太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，这是为什么？请说明两

6、个理由。(2001年高考上海物理试题)　　解析　(1)设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，W=1.87×1024J，则每年凝结成雨滴降落到地面的水的总质量为　　m=kg=5.14×1017kg使地球表面覆盖一层水的厚度为　　h==1.01×103mm　　即整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103mm。　　(2)太阳辐射到地球的能量不能全部到达地面的原因有大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等原因。　　评注　本题要求估算地球表面的年平均降雨量，要求说明太阳辐射到地球的能量不能全部到达地面的原因，是一道紧密联系自然现象的估算、说理题，求解时所用物理概

7、念和公式并不复杂，题中的多余条件“太阳与地球的距离为1.5×1011m，太阳光以平行光束入射到地面，地球表面的面积被水面覆盖”等，会干扰解题思路。例4(高压锅内的气压和温度)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，上面可套上类似砝码的限压阀将排气孔堵住，当加热高压锅(锅内有水)，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，排气孔的直径为0.3cm，则锅内气体的压强最大可达多少？设压强每增加3.6×103Pa，水的沸点相应增加1℃

8、，则锅内的