内容正文:
2023年新教材新高考广东卷第13题
热学/光学计算题
今年是广东物理新教材新高考的第一年,热学和光学这部分知识目前是放在第13题,题型为计算题。高考对于这部分知识点的命题形式是以生产或生活中的情景为背景,强调情景与对应的热学知识和光学知识的有机融合,突出了应用性,巩固了基础性。考查学生的推理能力、综合分析能力和应用数学知识解决物理问题的能力。
命题的思路:热学涉及的生活情境有体积测量仪、抽水机、空调器等,以某个情景为基础,该情景包含多个物理过程,每一个过程可对应不同的物理模型,不同物理过程通过一个衔接点联系起来(找准衔接点往往是解题的突破口)。光学涉及的的情境主要是一些折射模型。
近几年广东高考的题目考点是:热学部分的考试内容是气体规律,气缸和活塞。光学部分的考试内容是光的折射和全反射。2023年的备考建议是:热学主要是气体规律和热力学规律综合,光学主要是折射和反射,几种常见的折射类型要清楚。
热学涉及的知识点主要有:
光学涉及的知识主要有:光的反射、光的折射和全反射。
必备知识点1:理想气体
1、理想气体的状态变化图象
类别
图象
特点
其他图象
等温线
pV=CT(其中C为恒量),pV之积越大,等温线温度越高,线离原点越远
p=CT,斜率k=CT,即斜率越大,温度越高
等容线
p=T,斜率k=,即斜率越大,体积越小
等压线
V=T,斜率k=,即斜率越大,压强越小
2、平衡状态下计算封闭气体的压强的方法
方法
说明
力平衡法
选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强。
等压面法
在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处的总压强p=p0+ρgh,p0为液面上方的压强。
液片法
选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强。
必备知识点2:液柱问题
1、理想气体状态方程分析液柱
2、 液柱移动方向的判断方法
用液柱或活塞隔开的两部分气体,当气体温度变化时,往往气体的状态参量p、V、T都要发生变化,直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难,可采用以下方法,
应用查理定律求解
先假设液柱或活塞不发生移动,两部分气体均做等容变化;对两部分气体分别应用查理定律的分比式ΔP=P,求出每部分气体压强的变化量ΔP,并加以比较,从而判断液柱的移动方向。
应用图像法求解
先假设液柱或活塞不发生移动,做出两个等容变化图线;判断相同量(温度或压强),比较另一量,确定两部分气体各自所对应的图线;结合斜率比较压强变化量大小,判断液柱的移动方向
必备知识点3: 气缸问题
1、平衡态的分析思路
两个或多个汽缸封闭着几部分气体,并且汽缸之间相互关联的问题,要对各部分气体独立进行状态分析,找出它们各自遵循的规律,写出相应的方程及各部分气体之间压强或体积的关系式,最后联立求解;若活塞可自由移动,一般要根据活塞的受力平衡条件确定两部分气体的压强关系。
3、非平衡态分析
非平衡状态下封闭气体压强的求法:选取汽缸、活塞整体为研究对象或选取和气体接触的活塞为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解。
必备知识点4:热力学定律与气体状态变化的综合
气体实验定律与热力学第一定律的结合量是气体的体积和温度,当温度变化时,气体的内能变化,当体积变化时,气体将伴随着做功,解题时要掌握气体变化过程的特点:
内能变化量ΔU
由气体温度变化分析ΔU,温度升高,内能增加,ΔU>0;温度降低,内能减少,ΔU<0;由公式ΔU=W+Q分析内能变化。
做功情况W
由体积变化分析气体做功情况,体积膨胀,气体对外界做功,W<0;体积被压缩,外界对气体做功,W>0。
气体吸、放热Q
一般由公式Q=ΔU-W分析气体的吸、放热情况,Q>0,吸热;Q<0,放热.
等温过程:理想气体内能不变,即ΔU=0;等容过程:W=0;绝热过程:Q=0。
必备知识点5:光的反射、折射和全反射
1、计算公式
折射率的定义式:n= ,折射率的计算公式:n=,全反射临界角的计算公式:sin C=。
2、几种常见的折射模型
类别
项目
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
光的折射图
说明
通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向,但要发生侧移。
通过三棱镜的光线经两次折射后,出射光线向棱镜底边偏折。
圆界面的法线是过圆心的直线,经过两次折射后向圆心偏折。
3、求解思路
4、解决全反射问题的方法
1.(2022·广东·高考真题)玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示,潜水员在水面上将水装入容积为的玻璃瓶中,拧紧瓶盖