声明:以下仅个人观点 欢迎指正(但不欢迎找茬)

①[热力学].(多选)如图-1所示,a,b是航天员王亚平在"天宫一号"实验舱做水球实验时水球中形成的气泡.a,b两气泡温度相同且a的体积大,气泡内的气体视为理想气体,则下列说法正确的是()

A.水球呈球形时表面张力作用的结果

(资料图片仅供参考)

B.此时水球内的水分子之间只有引力

C.a内气体的内能比b的大

D.在水球表面滴一小滴红墨水且水球未破,最后水球将呈红色

这道题的问题在于C选项(ABD就不用说了吧,非常基础的概念题)

让我们先来看看参考答案的说法:

由于两气泡内的气体温度相同,故a,b中的气体分子平均动能相等,于是a内气体内能与b的相同,故C错.

这里存在的问题有2点:

a,b虽然均为理想气体,但气体种类不一定相同,因而能量自由度不一定相同.

根据定量计算,a内气体物质的量大于b内气体.

而显然,参考答案两个方面都没有考虑到,因此虽然结果正确,推理过程却是完完全全的错了.

有很多同学或是老师可能会觉得,这个显然a内气体物质的量更大,而温度相同又说明气体分子平均动能相同,所以a内气体内能更大没有问题,故C正确.

其实这里又出现一个高中物理常见误区:认为温度相同的理想气体分子平均动能相同,但实际上,根据大学物理教材,温度相同的理想气体分子平均平动动能相同,而内能还包括分子转动动能,振动动能与势能等.

这就造成了C选项在高中范围内正确,而实际上错误的情况.

下面附上关于a内气体物质的量更大的证明:

首先明确,可以把a,b之外的液体看作薄液体层,外圈为真空(如图1-a所示)

可在有液体表面取一微小面元,那么对于该面元有

所受表面张力大小为:Fσ=∮σ•dl=2σπrΔθ•Δθ=2σπr(Δθ)^2(这里外表面无张力)

所受气体压力大小为Fp=P•π(rΔθ)^2

由于面元受力平衡,有Fp=Fσ

∴P=2σ/r

对理想气体,由克拉伯龙方程,有:PV=nRT

其中V=4πr^3/3

所以有n=8πσr^2/3RT

设该理想气体的能量自由度为k,有气体内能为E=knRT/2=4πσkr^2/3

对于a,b,有Ea/Eb=(ra/rb)^2•(kb/ka)

且na/nb=(ra/rb)^2

可见a内气体物质的量更大,但内能不一定更大(看ka/kb与ra/rb的关系)

②[能量•应用题].地球上不同地区,不同季节,不同气象条件下到达地面的太阳辐射照度都是不相同的.下表(图-2)给出了热带,温带,和比较寒冷地带的他是杨平均辐射照度.若在上海地区安装一台太阳能热水器,已知其采光面积为2m^2,热转换效率为40％,水的比热容为4.2x10^3J/(kg•℃).

求:

(1)此太阳能热水器每天能吸收多少焦的太阳能?

(2)设热水器中水的温度升高20℃,则该热水器平均每天能提供多少热水?

这道题与上道题不同,不是因为高中物理课本上的阴间概念&定义导致选项理解出错的错题,属于让人不知所云的怪题.

首先,上海地区属于亚热带地区,那么到底将其归于温带还是热带呢?题干没有提供相关信息

其次,就算我们可以明显看出上海地区可以看作温带地区,那么太阳平均辐射照度表格里给一个范围,到底取多少呢?

参考答案的处理方式是直接取平均值.

这就很让人迷惑了.毕竟题目中完全没有相关信息.

③[热力学].理想气体等温膨胀时从单一热库吸收的热量全部用来对外做功,这一过程是否违反热力学第二定律?为什么?

先来看看课本上的开尔文表述:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变为功,而不产生其他影响.

再来看看参考答案:

这一过程不违反热力学第二定律,因为这一过程引起了其他变化,即气体状态(体积&压强)发生了变化. 

当然答案本身没有什么问题.

但是,许多老师在讲这道题的时候会陷入一个误区:

误认为这里的其他变化仅仅包括系统外界发生的变化,而不考虑系统本身的状态变化.因此认为等温膨胀的过程有外界参与,因此引起了外界的变化,所以不违反热力学第二定律.

这样的解释相当牵强附会.

究其原因,还是因为课本上的表述太过于模糊不清.

大学物理上的开尔文表述是这样的:不可能制成一种循环工作的热机，只从一个单一热源吸取热量，使之完全变为有用功，而不产生其他影响.

这里加上了循环工作这一条件,明确了系统本身的状态前后不变(否则不能叫做循环).这种表述就比课本上的表述清晰许多,不容易引起误解.

④[波动光学].(多选)如图-3表示两列同频率相干水波在t=0时刻的叠加情况,图中实现表示波峰,虚线表示波谷,已知两列波的政府均为2cm且在图中所示范围内振幅不变,波速均为2m/s,波长均为0.4m,E点为BD和AC的交点,下列叙述正确的是()

A.A,C两点都是振动减弱点

B.振动加强的点只有B,E,D

C.BD连线上的所有点都是振动加强点

D.B,D两点的在该时刻的竖直高度差为4cm

这道题的问题在于C选项(ABD没有问题,也很好判断)

先来看看参考答案的说法:

由于B是波谷与波谷相遇处,而D是波峰与波峰相遇处,因而B,D都是振动加强点,所以BD连线上所有的点都是振动加强点.

很显然,这里有1个问题:

干涉图样并不一定关于BD对称(实际上可以看出来,就是不对称的),因此不能认为BD直线是    振动加强线.实际上连接了B,D的振动加强线应该为双曲线(如图4-a)

总结一下,这道题陷入的主要误区在于认为振动加强(减弱)线是直线而不是双曲线.

⑤[电路].有两个电阻1和2,他们的阻值随所在电压的变化而改变,使得它们的伏安特性曲线即电压和电流不再呈正比关系(这种电阻称为非线性电阻)假设电阻1和电阻2的伏安特性曲线如图5所示.现先将这两个电阻并联,然后接在电动势E=9.0V,内阻r0=2.0Ω的电源上.试利用题给的数据和图线在题图中用作图法读得所需的数据,进而分别求出电阻1和电阻2上消耗的功率P1和P2,要求:

(1).在题图上画出所作的图线

(2).从图中读取所需物理量的数据(取两位有效数字),分别是 _____________________

(3).求出电阻R1消耗的功率P1= _______ ,电阻R2消耗的功率P2= _______ .

话不多说,直接上参考答案(见图5-a)(这道题也没什么好说的):

两电阻并联,总电流为分电流之和,可选择若干点,如U=1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0V等,在途中标出对应的In=I1n+I2n,然后以圆滑曲线连接,得到并联电阻的伏安特性曲线.如图5-a所示.

这样的过程看似没有什么问题,但仔细看图可以发现,在U=1.0V直至6.0V处,没有几个点是恰好在方格顶点处的,这意味着几乎所有点都要估读,非常恶心人

对这种题,我的看法是:不想给人写就别编出这种题来

To Be Continued