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1、全國中學(xué)生物理競賽集錦(熱學(xué))答案全國中學(xué)生物理競賽集錦(熱學(xué))答案第21屆預(yù)賽2004.一、1.e.2.71019第21屆復(fù)賽一、開始時U形管右管中空氣的體積和壓強分別為V2=HA(1)p2=p1經(jīng)過2小時,U形管右管中空氣的體積和壓強分別為AHHV)(2????(2)2222VVpp???(3)滲透室下部連同U形管左管水面以上部分氣體的總體積和壓強分別為(4)HAVV????11(5)HgppΔ221????式中??為水的密度,g為
2、重力加速度由理想氣體狀態(tài)方程可知,經(jīng)過2小時,nRTpV?薄膜下部增加的空氣的摩爾數(shù)(6)RTVpRTVpn1111?????在2個小時內(nèi),通過薄膜滲透過去的分子數(shù)(7)AnNN??式中NA為阿伏伽德羅常量滲透室上部空氣的摩爾數(shù)減少,壓強下降下降了?p(8)0VΔnRTp??經(jīng)過2小時滲透室上部分中空氣的壓強為(9)ppp????00測試過程的平均壓強差(10)??)(211010pp()ppp???????據(jù):倒水次數(shù)次1234平衡溫
3、度℃30.345.5056.865.2由于=65.2℃<66.0℃,所以如果將熱水等分后倒到構(gòu)件上,則倒出次數(shù)不能少于5次。4t評分標準:本題20分。設(shè)計操作方案10分。操作方案應(yīng)包含兩個要點:①將保溫瓶中的水分若干次倒到構(gòu)件上。②倒在構(gòu)件上的水與構(gòu)件達到熱平衡后,把與構(gòu)件接觸的水倒掉。驗證方案10分。使用的驗證計算方案可以與參考解答不同,但必需滿足兩條:①通過計算求出的構(gòu)件的最終溫度不低于66.0℃。②使用的熱水總量不超過1.200k
4、g。這兩條中任一條不滿足都不給這10分。例如,把1.200kg熱水分4次倒,每次倒出0.300kg,盡管驗算過程中的計算正確,但因構(gòu)件最終溫度低于66.0℃,不能得分。第20屆復(fù)賽二、參考解答在溫度為時,氣柱中的空氣的壓強和體積分別為1(27273)K=300KT??,(1)10pph??(2)1CVlS?當氣柱中空氣的溫度升高時,氣柱兩側(cè)的水銀將被緩慢壓入A管和B管。設(shè)溫度升高到時,氣柱右側(cè)水銀剛好全部壓到B管中,使管中水銀高度增大2
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