題目列表(包括答案和解析)
（1）（8分）有一個小燈泡上標有“4．8V 2W”的字樣，現(xiàn)在描繪小燈泡的伏安特性曲線。有下列器材可供選用：
A．電壓表v（0～3V，內(nèi)阻3kΩ） B．電流表A（0～0．6A，內(nèi)阻約1Ω）
C．定值電阻R1=3kΩ D．定值電阻R：=15kΩ
E．滑動變阻器RW1（10Ω，2A） F．滑動變阻器Rw2（1000Ω，0．5A）
G．學(xué)生電源（直流6V，內(nèi)阻不計） H．開關(guān)、導(dǎo)線若干
請根據(jù)要求完成以下問題：
①提供的電壓表不能滿足實驗要求，可以 聯(lián)一個定值電阻使電壓表V的量程擴大為6v，定值電阻應(yīng)選用 （用序號字母填寫）；
②為盡量減小實驗誤差，并要求電壓、電流從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，所以實驗中滑動變阻器應(yīng)選用 （用序號字母填寫）；
③請在方框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖；
④利用上述實驗電路圖測出的電壓表讀數(shù)UV與此時小燈泡兩端電壓U的定量關(guān)系是 。
（2）（10分）某同學(xué)在“用單擺測定重力加速度”的實驗中進行了如下的實踐和探究：
①用游標卡尺測量擺球直徑的示數(shù)部分如上左圖所示，則擺球直徑為 cm。
把擺球用細線懸掛在鐵架臺上，測量擺長L。
②用秒表測量單擺的周期。當(dāng)單擺擺動穩(wěn)定且到達最低點時開始計時并記為0，單擺每經(jīng)過最低點記一次數(shù)，當(dāng)數(shù)到n=60時秒表的示數(shù)如上右圖所示，則該單擺的周期為T= s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。
③測量出多組周期r、擺長L數(shù)值后，畫出T0—L圖象如圖，則此圖線的斜率的物理意義是（ ）
A．g
B．
C．
D．
④測量結(jié)果與真實的重力加速度值比較，發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果偏大，分析原因可能有（ ）
A．振幅偏小
B．在未懸掛單擺之前先測定擺長
C．將擺線長當(dāng)成了擺長
D．將擺線長與球的直徑之和當(dāng)成了擺長
⑤設(shè)計其它的測量重力加速度的方案�，F(xiàn)提供如下的器材：
A．彈簧測力計
B．打點計時器、復(fù)寫紙和紙帶
C．低壓交流電源（頻率為50Hz）和導(dǎo)線
D．鐵架臺
E．重物
F．天平
G．刻度尺
請你選擇適合的實驗器材，寫出需要測量的物理量，并用測量的物理量寫出重力加速度的表達式。（只要求寫出一種方案）
（1）有一個小燈泡上標有“4．8V 2W”的字樣，現(xiàn)在描繪小燈泡的伏安特性曲線。有下列器材可供選用：
A．電壓表v（0～3V，內(nèi)阻3kΩ） B．電流表A（0～0．6A，內(nèi)阻約1Ω）
C．定值電阻R1=3kΩ D．定值電阻R：=15kΩ
E．滑動變阻器RW1（10Ω，2A） F．滑動變阻器Rw2（1000Ω，0．5A）
G．學(xué)生電源（直流6V，內(nèi)阻不計） H．開關(guān)、導(dǎo)線若干
請根據(jù)要求完成以下問題：
①提供的電壓表不能滿足實驗要求，可以 聯(lián)一個定值電阻使電壓表V的量程擴大為6v，定值電阻應(yīng)選用 （用序號字母填寫）；
②為盡量減小實驗誤差，并要求電壓、電流從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，所以實驗中滑動變阻器應(yīng)選用 （用序號字母填寫）；
③請在方框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖；
④利用上述實驗電路圖測出的電壓表讀數(shù)UV與此時小燈泡兩端電壓U的定量關(guān)系是 。
（2）某同學(xué)在“用單擺測定重力加速度”的實驗中進行了如下的實踐和探究：
①用游標卡尺測量擺球直徑的示數(shù)部分如上左圖所示，則擺球直徑為 cm。
把擺球用細線懸掛在鐵架臺上，測量擺長L。
②用秒表測量單擺的周期。當(dāng)單擺擺動穩(wěn)定且到達最低點時開始計時并記為0，單擺每經(jīng)過最低點記一次數(shù)，當(dāng)數(shù)到n=60時秒表的示數(shù)如上右圖所示，則該單擺的周期為T= s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。
③測量出多組周期r、擺長L數(shù)值后，畫出T0—L圖象如圖，則此圖線的斜率的物理意義是（ ）
A．g
B．
C．
D．
④測量結(jié)果與真實的重力加速度值比較，發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果偏大，分析原因可能有（ ）
A．振幅偏小
B．在未懸掛單擺之前先測定擺長
C．將擺線長當(dāng)成了擺長
D．將擺線長與球的直徑之和當(dāng)成了擺長
⑤設(shè)計其它的測量重力加速度的方案�，F(xiàn)提供如下的器材：
A．彈簧測力計
B．打點計時器、復(fù)寫紙和紙帶
C．低壓交流電源（頻率為50Hz）和導(dǎo)線
D．鐵架臺
E．重物
F．天平
G．刻度尺
請你選擇適合的實驗器材，寫出需要測量的物理量，并用測量的物理量寫出重力加速度的表達式。（只要求寫出一種方案）
第七部分 熱學(xué)
熱學(xué)知識在奧賽中的要求不以深度見長，但知識點卻非常地多（考綱中羅列的知識點幾乎和整個力學(xué)——前五部分——的知識點數(shù)目相等）。而且，由于高考要求對熱學(xué)的要求逐年降低（本屆尤其低得“離譜”，連理想氣體狀態(tài)方程都沒有了），這就客觀上給奧賽培訓(xùn)增加了負擔(dān)。因此，本部分只能采新授課的培訓(xùn)模式，將知識點和例題講解及時地結(jié)合，爭取讓學(xué)員學(xué)一點，就領(lǐng)會一點、鞏固一點，然后再層疊式地往前推進。
一、分子動理論
1、物質(zhì)是由大量分子組成的（注意分子體積和分子所占據(jù)空間的區(qū)別）
對于分子（單原子分子）間距的計算，氣體和液體可直接用
，對固體，則與分子的空間排列（晶體的點陣）有關(guān)。
【例題1】如圖6-1所示，食鹽（NaCl）的晶體是由鈉離子（圖中的白色圓點表示）和氯離子（圖中的黑色圓點表示）組成的，離子鍵兩兩垂直且鍵長相等。已知食鹽的摩爾質(zhì)量為58.5×10－3kg/mol，密度為2.2×103kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol－1，求食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子中心之間的距離。
【解說】題意所求即圖中任意一個小立方塊的變長（設(shè)為a）的
倍，所以求a成為本題的焦點。
由于一摩爾的氯化鈉含有NA個氯化鈉分子，事實上也含有2NA個鈉離子（或氯離子），所以每個鈉離子占據(jù)空間為 v = 
而由圖不難看出，一個離子占據(jù)的空間就是小立方體的體積a3 ，
即 a3 = 
= 
，最后，鄰近鈉離子之間的距離l = 
a
【答案】3.97×10－10m 。
〖思考〗本題還有沒有其它思路？
〖答案〗每個離子都被八個小立方體均分，故一個小立方體含有
×8個離子 = 
分子，所以…（此法普遍適用于空間點陣比較復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。）
2、物質(zhì)內(nèi)的分子永不停息地作無規(guī)則運動
固體分子在平衡位置附近做微小振動（振幅數(shù)量級為0.1
），少數(shù)可以脫離平衡位置運動。液體分子的運動則可以用“長時間的定居（振動）和短時間的遷移”來概括，這是由于液體分子間距較固體大的結(jié)果。氣體分子基本“居無定所”，不停地遷移（常溫下，速率數(shù)量級為102m/s）。
無論是振動還是遷移，都具備兩個特點：a、偶然無序（雜亂無章）和統(tǒng)計有序（分子數(shù)比率和速率對應(yīng)一定的規(guī)律——如麥克斯韋速率分布函數(shù)，如圖6-2所示）；b、劇烈程度和溫度相關(guān)。
氣體分子的三種速率。最可幾速率vP ：f(v) = 
（其中ΔN表示v到v +Δv內(nèi)分子數(shù)，N表示分子總數(shù)）極大時的速率，vP =
=
；平均速率
：所有分子速率的算術(shù)平均值，
=
=
；方均根速率
：與分子平均動能密切相關(guān)的一個速率，
=
=
〔其中R為普適氣體恒量，R = 8.31J/(mol.K)。k為玻耳茲曼常量，k = 
= 1.38×10－23J/K 〕
【例題2】證明理想氣體的壓強P = 
n
，其中n為分子數(shù)密度，
為氣體分子平均動能。
【證明】氣體的壓強即單位面積容器壁所承受的分子的撞擊力，這里可以設(shè)理想氣體被封閉在一個邊長為a的立方體容器中，如圖6-3所示。
考查yoz平面的一個容器壁，P = 
①
設(shè)想在Δt時間內(nèi)，有Nx個分子（設(shè)質(zhì)量為m）沿x方向以恒定的速率vx碰撞該容器壁，且碰后原速率彈回，則根據(jù)動量定理，容器壁承受的壓力
F =
=
②
在氣體的實際狀況中，如何尋求Nx和vx呢？
考查某一個分子的運動，設(shè)它的速度為v ，它沿x、y、z三個方向分解后，滿足
v2 = 
+ 
+ 
分子運動雖然是雜亂無章的，但仍具有“偶然無序和統(tǒng)計有序”的規(guī)律，即
= 
+ 
+ 
= 3
③
這就解決了vx的問題。另外，從速度的分解不難理解，每一個分子都有機會均等的碰撞3個容器壁的可能。設(shè)Δt = 
，則
Nx = 
·3N總 = 
na3 ④
注意，這里的
是指有6個容器壁需要碰撞，而它們被碰的幾率是均等的。
結(jié)合①②③④式不難證明題設(shè)結(jié)論。
〖思考〗此題有沒有更簡便的處理方法？
〖答案〗有�！懊睢彼蟹肿右韵嗤乃俾蕍沿+x、?x、+y、?y、+z、?z這6個方向運動（這樣造成的宏觀效果和“雜亂無章”地運動時是一樣的），則 Nx =
N總 = 
na3 ；而且vx = v
所以，P = 
= 
=
=
nm
= 
n
3、分子間存在相互作用力（注意分子斥力和氣體分子碰撞作用力的區(qū)別），而且引力和斥力同時存在，宏觀上感受到的是其合效果。
分子力是保守力，分子間距改變時，分子力做的功可以用分子勢能的變化表示，分子勢能EP隨分子間距的變化關(guān)系如圖6-4所示。
分子勢能和動能的總和稱為物體的內(nèi)能。
二、熱現(xiàn)象和基本熱力學(xué)定律
1、平衡態(tài)、狀態(tài)參量
a、凡是與溫度有關(guān)的現(xiàn)象均稱為熱現(xiàn)象，熱學(xué)是研究熱現(xiàn)象的科學(xué)。熱學(xué)研究的對象都是有大量分子組成的宏觀物體，通稱為熱力學(xué)系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)）。當(dāng)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不再隨時間變化時，這樣的狀態(tài)稱為平衡態(tài)。
b、系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，所有宏觀量都具有確定的值，這些確定的值稱為狀態(tài)參量（描述氣體的狀態(tài)參量就是P、V和T）。
c、熱力學(xué)第零定律（溫度存在定律）：若兩個熱力學(xué)系統(tǒng)中的任何一個系統(tǒng)都和第三個熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，那么，這兩個熱力學(xué)系統(tǒng)也必定處于熱平衡。這個定律反映出：處在同一熱平衡狀態(tài)的所有的熱力學(xué)系統(tǒng)都具有一個共同的宏觀特征，這一特征是由這些互為熱平衡系統(tǒng)的狀態(tài)所決定的一個數(shù)值相等的狀態(tài)函數(shù)，這個狀態(tài)函數(shù)被定義為溫度。
2、溫度
a、溫度即物體的冷熱程度，溫度的數(shù)值表示法稱為溫標。典型的溫標有攝氏溫標t、華氏溫標F（F = 
t + 32）和熱力學(xué)溫標T（T = t + 273.15）。
b、（理想）氣體溫度的微觀解釋：
= 
kT （i為分子的自由度 = 平動自由度t + 轉(zhuǎn)動自由度r + 振動自由度s 。對單原子分子i = 3 ，“剛性”〈忽略振動，s = 0，但r = 2〉雙原子分子i = 5 。對于三個或三個以上的多原子分子，i = 6 。能量按自由度是均分的），所以說溫度是物質(zhì)分子平均動能的標志。
c、熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)零度不可能達到。（結(jié)合分子動理論的觀點2和溫度的微觀解釋很好理解。）
3、熱力學(xué)過程
a、熱傳遞。熱傳遞有三種方式：傳導(dǎo)（對長L、橫截面積S的柱體，Q = K
SΔ
46.伽利略的自由落體實驗和加速度實驗均被選為最美的實驗。
在加速度實驗中，伽利略將光滑直木板槽傾斜固定，讓銅球從木槽頂端沿斜面由靜止滑下；并用水鐘測量銅球每次下滑的時間，研究銅球的運動路程與時間的關(guān)系。亞里士多德曾預(yù)言銅球的運動速度是均勻不變的，伽利略卻證明銅球運動的路程與時間的平方成正比。請將亞里士多德的預(yù)言和伽利略的結(jié)論分別用公式表示（其中路程用s、速度用v、加速度用a、時間用t表示）。亞里士多德的預(yù)言： ；伽利略的結(jié)論： 。
伽利略的兩個實驗之所以成功，主要原因是在自由落體實驗中，忽略了空氣阻力，抓住了重力這一主要因素。在加速度實驗中，伽利略選用光滑直木板槽和銅球進行實驗研究銅球運動，是為了減小銅球運動過程中的 ，同時抓住 這一主要因素。
47.閱讀下列材料：
①早在1785年，卡文迪許在測定空氣組成時，除去空氣中的O2、N2等已知氣體后，發(fā)現(xiàn)最后總是留下一個體積不足總體積1/200的小氣泡。
②1892年，瑞利在測定氮氣密度時，從空氣中得到的氮氣密度為1.2572g/L，而從氨分解得到的氮氣密度為1.2508g/L。兩者相差0.0064g/L。
③瑞利和拉姆賽共同研究后認為：以上兩個實驗中的“小誤差”可能有某種必然的聯(lián)系，并預(yù)測大氣中含有某種較重的未知氣體。經(jīng)反復(fù)實驗，他們終于發(fā)現(xiàn)了化學(xué)性質(zhì)極不活潑的惰性氣體——氬。
請回答下列問題：
空氣緩慢通過下圖a～d裝置時，依次除去的氣體是…………………（ �。�
A.O2、N2、H2O、CO2 B.CO2、H2O、O2、N2
C.H2O、CO2、N2、O2 D.N2、O2、CO2、H2O
材料①②中的“小誤差”對測定空氣組成和氮氣密度的實驗而言是 （填“主要因素”或“次要因素”）。
材料③中科學(xué)家抓住了“小誤差”而獲得重大發(fā)現(xiàn)說明 。
48.某學(xué)生為了證明植物呼吸時放出二氣化碳，設(shè)計了如下圖的實驗裝置，其中綠色植物生長旺盛。將裝置在黑暗中放置24小時后觀察結(jié)果。試分析：該裝置放在黑暗中的作用是 ；該實驗除須在黑暗中完成外，還應(yīng)注意 。
在實驗中，有同學(xué)提出，需要同時進行另一組其他條件相同但不放植物的實驗。你認為有沒有意義？簡述原因。
（1）（8分）有一個小燈泡上標有“4．8V 2W”的字樣，現(xiàn)在描繪小燈泡的伏安特性曲線。有下列器材可供選用：
A．電壓表v（0～3V，內(nèi)阻3kΩ） B．電流表A（0～0．6A，內(nèi)阻約1Ω）
C．定值電阻R1=3kΩ D．定值電阻R：=15kΩ
E．滑動變阻器RW1（10Ω，2A） F．滑動變阻器Rw2（1000Ω，0．5A）
G．學(xué)生電源（直流6V，內(nèi)阻不計） H．開關(guān)、導(dǎo)線若干
請根據(jù)要求完成以下問題：
①提供的電壓表不能滿足實驗要求，可以 聯(lián)一個定值電阻使電壓表V的量程擴大為6v，定值電阻應(yīng)選用 （用序號字母填寫）；
②為盡量減小實驗誤差，并要求電壓、電流從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，所以實驗中滑動變阻器應(yīng)選用 （用序號字母填寫）；
③請在方框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖；
④利用上述實驗電路圖測出的電壓表讀數(shù)UV與此時小燈泡兩端電壓U的定量關(guān)系是 。
（2）（10分）某同學(xué)在“用單擺測定重力加速度”的實驗中進行了如下的實踐和探究：
①用游標卡尺測量擺球直徑的示數(shù)部分如上左圖所示，則擺球直徑為 cm。
把擺球用細線懸掛在鐵架臺上，測量擺長L。
②用秒表測量單擺的周期。當(dāng)單擺擺動穩(wěn)定且到達最低點時開始計時并記為0，單擺每經(jīng)過最低點記一次數(shù)，當(dāng)數(shù)到n=60時秒表的示數(shù)如上右圖所示，則該單擺的周期為T= s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。
③測量出多組周期r、擺長L數(shù)值后，畫出T0—L圖象如圖，則此圖線的斜率的物理意義是（ ）
A．g
B．
C．
D．
④測量結(jié)果與真實的重力加速度值比較，發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果偏大，分析原因可能有（ ）
A．振幅偏小
B．在未懸掛單擺之前先測定擺長
C．將擺線長當(dāng)成了擺長
D．將擺線長與球的直徑之和當(dāng)成了擺長
⑤設(shè)計其它的測量重力加速度的方案�，F(xiàn)提供如下的器材：
A．彈簧測力計
B．打點計時器、復(fù)寫紙和紙帶
C．低壓交流電源（頻率為50Hz）和導(dǎo)線
D．鐵架臺
E．重物
F．天平
G．刻度尺
請你選擇適合的實驗器材，寫出需要測量的物理量，并用測量的物理量寫出重力加速度的表達式。（只要求寫出一種方案）
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