例题 01 相同水量的升温 自编例题
题目
0.50 kg水从20℃升至40℃,取,没有物态变化。水吸收多少热量?
答案与解析
解析
题给水质量0.50 kg、升温20℃,无物态变化,使用。代入得。比热容单位中的kg与质量单位一致。
本题结论
。
约 2353 字大约 8 分钟
“记住数值”应当连同物理量、单位和条件一起记。这里既有物理常量,也有物性近似值和器材标称值;它们不是同一种“不变”。题目另给数据时,先采用题给条件。
| 物理量 | 常用值 | 条件与含义 |
|---|---|---|
| 真空光速 | 约3.0×108m/s | 真空;空气中常近似使用,不直接套到水、玻璃 |
| 空气中声速 | 约340 m/s | 15℃空气,温度或介质改变须重新判断 |
| g | 9.8 N/kg,粗略取10 N/kg | 地面附近的教学近似,整题统一取值 |
| 标准大气压 | 约1.013×105Pa | 标准约定,不代表任何地点实测都相同 |
| 等效汞柱高度 | 760 mm | 对应标准条件下的汞柱,不是任何液体760 mm |
| 量 | 学校计算常用近似 | 不能忽略的条件 |
|---|---|---|
| 纯冰熔点 | 0℃ | 标准大气压等相应条件 |
| 纯水沸点 | 100℃ | 标准大气压;高海拔不能机械套用 |
| 水的比热容 | 4.2×103J/(kg⋅∘C) | 本课程常见液态水温度范围的近似 |
| 水的密度 | 1.0×103kg/m3 | 常见状态近似,非所有温度都精确相同 |
| 冰的密度 | 0.9×103kg/m3 | 0℃附近教学近似 |
| 酒精密度 | 0.8×103kg/m3 | 实际随温度、浓度等变化 |
| 铁的密度 | 7.9×103kg/m3 | 对应常见材料状态近似 |
| 铜的密度 | 8.9×103kg/m3 | 对应常见材料状态近似 |
| 水银密度 | 13.6×103kg/m3 | 用于教材题设,不安排接触水银实验 |
| 空气密度 | 约1.29 kg/m³ | 常见教材标准状态近似;实际必须看温度、气压 |
密度、比热容是物质的性质,不意味着离开状态、温度和成分后仍保持同一数值。
| 项目 | 常见教学值 | 怎样理解 |
|---|---|---|
| 一节普通干电池 | 1.5 V | 常见类型的标称,不代表一切电池 |
| 一节铅蓄电池单体 | 2 V | 不是所有可充电电池都为2 V |
| 我国家庭交流供电 | 标称220 V | 不是每时每刻同方向不变的瞬时电压 |
| 工业动力用电常见标称 | 380 V | 与家庭220 V的测量对象和供电方式不同,不用于自行接线 |
| 交流电频率 | 50 Hz | 每秒50个完整周期 |
| 对应周期 | 0.02 s | T=1/f=1/50s |
| 一个电子电荷量的大小 | 约1.6×10−19C | 电荷量不是电流;电子带负电 |
36 V不是无条件安全保证。 教材的一般安全口径不能覆盖潮湿、皮肤破损、不同接触方式等条件;不以任何表中电压值作为尝试触碰电源的依据。湖南省应急管理厅的条件说明。
同一符号在不同语境可能表示不同量:电流式中的Q是电荷量,热学式中的Q是热量。先认物理量,再代单位。
| 关系 | 一套相容单位 | 主要边界 |
|---|---|---|
| v=s/t | 路程m、时间s、速度m/s;也可km、h、km/h | 同一阶段总路程与总时间 |
| ρ=m/V | kg、m³、kg/m³;也可g、cm³、g/cm³ | 同一对象、相应状态 |
| G=mg | kg、N/kg、N | 按题给g取值 |
| 同线同向合力F1+F2,反向合力大小∣F1−F2∣ | 力都用N | 反向时还须判断方向 |
| p=ρgh | kg/m³、N/kg、m,结果Pa | 静止液体、h为相应液面下深度 |
| p=F/S | N、m²、Pa | S为实际受力面积 |
| F浮=ρ液gV排 | kg/m³、N/kg、m³,结果N | 排液体积不是自动等于物体总体积 |
| W=Fs | N、m、J | 恒力、沿力方向的位移模型 |
| P=W/t | J、s、W;或kW·h、h、kW | 功与时间对应同一过程 |
| F1l1=F2l2 | 力N,力臂都用m | 力臂不是任意杆长,注意其他力矩 |
| η=W有用/W总 | 分子分母同一功单位 | 无单位,可写百分数 |
| 热、电、波的关系 | 一套相容单位 | 主要边界 |
|---|---|---|
| Q=mq或Q=Vq | kg与J/kg,或m³与J/m³,结果J | 完全燃烧,热值单位匹配 |
| Q=cmΔt | J/(kg·℃)、kg、℃,结果J | 相应无物态变化的温变过程,吸放热取对应温差 |
| I=Q/t | C、s、A | Q是通过同一截面的电荷量;稳恒时得电流值 |
| I=U/R | V、Ω、A | 同一电阻、温度等条件符合,不用电机线圈电阻算整机电流 |
| 串联总电阻R1+R2+⋯ | 所有电阻都用Ω | 按实际节点确认串联 |
| 并联总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和 | 所有电阻都用Ω | 按实际节点确认并联;两支路时才可用R1R2/(R1+R2) |
| W=UIt | V、A、s,结果J | 本课程相应稳定电压、电流条件 |
| P=UI | V、A、W | 相应工作状态,不随意将标称量与实际量混用 |
| Q=I2Rt | A、Ω、s,结果J | Q为电热,不能把电动机全部电能都当电热 |
| c=λf | m/s、m、Hz | c取真空光速;其他介质使用对应波速 |
| 类别 | 换算关系 |
|---|---|
| 时间 | 1 h=60 min;1 min=60 s |
| 长度 | 1 m=10³ mm;1 m=10⁶ μm;1 m=10⁹ nm |
| 面积 | 1 m²=10² dm²;1 m²=10⁴ cm²;1 m²=10⁶ mm² |
| 体积 | 1 m³=10³ L;1 m³=10⁶ mL;1 m³=10⁹ mm³ |
| 容积与体积 | 1 L=1 dm³;1 mL=1 cm³ |
| 密度 | 1 g/cm³=10³ kg/m³ |
| 速度 | 1 m/s=3.6 km/h |
| 电能 | 1度电=1 kW·h=3.6×10⁶ J |
题目
0.50 kg水从20℃升至40℃,取c=4.2×103J/(kg⋅∘C),没有物态变化。水吸收多少热量?
解析
题给水质量0.50 kg、升温20℃,无物态变化,使用Q=cmΔt。代入得Q=4.2×103×0.50×20=4.2×104J。比热容单位中的kg与质量单位一致。
本题结论
4.2×104J。
题目
某交流信号频率为50 Hz,一个完整周期多长?能否因为一个周期有正、负两个阶段,就说每秒只有25个完整周期?
解析
50 Hz表示每秒50个完整周期,一个周期的时间T=1/50=0.02s。一次正向、一次反向的变化不是把完整周期数再翻倍。
本题结论
0.02 s;不能把50 Hz解释为每秒只有25个完整周期。
沸点要看气压,密度要看材料状态,电池要看具体类型。缺失条件会改变结论时,应说明条件答案,不能强行把记忆表覆盖题目。
题目
甲说“纯水在任何地方都到100℃才沸腾”;乙说“声音在任何介质中都是340 m/s”。各漏了什么条件?
解析
水的沸点受气压影响,标准大气压下的100℃不能无条件外推。340 m/s对应15℃空气,不对应所有温度的空气,更不对应所有介质。
本题结论
两说法都不成立,分别漏掉气压和介质、温度条件。