題目列表(包括答案和解析)
小明同學(xué)為測某一遙控電動小車的有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了如下實驗：
①用天平測出電動小車的質(zhì)量為0.4kg；
②將電動小車、紙帶和打點計時器按如圖所示安裝；
③接通打點計時器（其打點周期為0.02s）；
④使電動小車以額定功率加速運動，達(dá)到最大速度一段時間后關(guān)閉電動小車的電源，待電動小車靜止時再關(guān)閉打點計時器（設(shè)電動小車在整個過程中所受的阻力恒定）。
在上述過程中，打點計時器在紙帶上所打的部分點跡記錄了小車停止之前的運動情況，如圖所示。
請分析紙帶數(shù)據(jù)，回答下列問題：
①該電動小車運動的最大速度為 m/s；
②該電動小車關(guān)閉電源后的加速度大小為 m/s2；
(以上各空均保留兩位有效數(shù)字)
(2)某學(xué)校課題研究小組收集了數(shù)碼相機、手機等用舊了的各種類型的電池及從廢舊收音機上拆下的電阻、電容、電感線圈等電路元件。現(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件，一是電阻R0（約為2kΩ），二是手機中常用的鋰電池（電動勢E標(biāo)稱值為3.7V，允許最大放電電流為100mA）。在操作臺上還準(zhǔn)備了如下實驗器材：
A．電壓表V（量程4V，電阻RV 約為4.0kΩ）
B．電流表A1（量程100mA，電阻RA1 約為5Ω）
C．電流表A2（量程2mA，電阻RA2 約為50Ω）
D．滑動變阻器R1（0～40Ω，額定電流1A）
E．電阻箱R2（0～999.9Ω）
F．開關(guān)S一只、導(dǎo)線若干
（1）為了測定電阻R0的阻值，小組的一位成員，設(shè)計了如圖所示的電路原理圖，所選取的相應(yīng)的器材（電源用待測的鋰電池）均標(biāo)在圖上，其他成員發(fā)現(xiàn)他在器材選取中有不妥之處，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣調(diào)整？
_______________________________。
（2）在實際操作過程中，發(fā)現(xiàn)滑動變阻器R1、電流表A1和A2均已損壞，請用余下的器材測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r。
①請你在方框中畫出實驗電路圖（標(biāo)注所用器材符號）
②為了便于分析，一般采用線性圖象(y=kx+b)處理數(shù)據(jù)，請寫出與線性圖象對應(yīng)的相關(guān)物理量間的函數(shù)關(guān)系式： 
_________。( 寫出
）
小明同學(xué)為測某一遙控電動小車的有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了如下實驗：
①用天平測出電動小車的質(zhì)量為0.4kg；
②將電動小車、紙帶和打點計時器按如圖所示安裝；
③接通打點計時器（其打點周期為0.02s）；
④使電動小車以額定功率加速運動，達(dá)到最大速度一段時間后關(guān)閉電動小車的電源，待電動小車靜止時再關(guān)閉打點計時器（設(shè)電動小車在整個過程中所受的阻力恒定）。
在上述過程中，打點計時器在紙帶上所打的部分點跡記錄了小車停止之前的運動情況，如圖所示。
請分析紙帶數(shù)據(jù)，回答下列問題：
①該電動小車運動的最大速度為 m/s；
②該電動小車關(guān)閉電源后的加速度大小為 m/s2；
(以上各空均保留兩位有效數(shù)字)
(2)某學(xué)校課題研究小組收集了數(shù)碼相機、手機等用舊了的各種類型的電池及從廢舊收音機上拆下的電阻、電容、電感線圈等電路元件。現(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件，一是電阻R0（約為2kΩ），二是手機中常用的鋰電池（電動勢E標(biāo)稱值為3.7V，允許最大放電電流為100mA）。在操作臺上還準(zhǔn)備了如下實驗器材：
A．電壓表V（量程4V，電阻RV 約為4.0kΩ）
B．電流表A1（量程100mA，電阻RA1 約為5Ω）
C．電流表A2（量程2mA，電阻RA2 約為50Ω）
D．滑動變阻器R1（0～40Ω，額定電流1A）
E．電阻箱R2（0～999.9Ω）
F．開關(guān)S一只、導(dǎo)線若干
（1）為了測定電阻R0的阻值，小組的一位成員，設(shè)計了如圖所示的電路原理圖，所選取的相應(yīng)的器材（電源用待測的鋰電池）均標(biāo)在圖上，其他成員發(fā)現(xiàn)他在器材選取中有不妥之處，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣調(diào)整？
_______________________________。
（2）在實際操作過程中，發(fā)現(xiàn)滑動變阻器R1、電流表A1和A2均已損壞，請用余下的器材測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r。
①請你在方框中畫出實驗電路圖（標(biāo)注所用器材符號）
②為了便于分析，一般采用線性圖象(y=kx+b)處理數(shù)據(jù)，請寫出與線性圖象對應(yīng)的相關(guān)物理量間的函數(shù)關(guān)系式： 
_________。( 寫出
）
_________。( 寫出
）| (s1+s2)f |
| 4 |
| (s1+s2)f |
| 4 |
| m(s1+s2)2f2 |
| 32 |
| m(s1+s2)2f2 |
| 32 |
D2-
|
D2-
|
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(fù)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(jìn)。
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。“命令”所有分子以相同的速率v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(biāo)。典型的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)t、華氏溫標(biāo)F（F = 
t + 32）和熱力學(xué)溫標(biāo)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(biāo)志。
c、熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)零度不可能達(dá)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
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