在高考數(shù)學(xué)中,熱學(xué)估算題是必考的題型之一,分值為7至8分。通常設(shè)置3個(gè)小問(wèn)題,第1、2小問(wèn)屬基礎(chǔ)題型,難度不大,第3小問(wèn)難度稍大。從近幾年閱卷結(jié)果來(lái)看,熱學(xué)估算題的得分率很低。經(jīng)剖析,得分低的誘因不僅題干信息閱讀量大、隱含條件不易挖掘、考生沒(méi)有分配好答題時(shí)間等外,還存在題目綜合性強(qiáng)、電學(xué)估算公式繁雜的誘因。正由于這般,好多考生對(duì)熱學(xué)估算題是沒(méi)有膽氣的。事實(shí)上,上述障礙常常都是“紙老虎”,只要考生在備考時(shí)多注意歸納總結(jié),一定能找到破解的方式,筆者為考生介紹一種輕松解題的好方式。
在高中數(shù)學(xué)熱學(xué)的主干知識(shí)中,有4個(gè)重要的數(shù)學(xué)量:電壓、電壓、電阻和電功率。在純內(nèi)阻電路中,電壓、電壓和內(nèi)阻兩者之間的關(guān)系滿足歐姆定理,考生只要謹(jǐn)記歐姆定理的表達(dá)式,曉得其中兩個(gè)數(shù)學(xué)量,就可以求出第三個(gè)化學(xué)量。電功率P是描述電壓做功快慢的數(shù)學(xué)量,等于電流U除以電壓I。
電壓I、電壓U、電阻R和電功率P四個(gè)化學(xué)量中任意已知兩個(gè)數(shù)學(xué)量物理電學(xué)計(jì)算題帶答案,就可以導(dǎo)入另外兩個(gè)未知化學(xué)量相對(duì)應(yīng)的估算多項(xiàng)式。諸如:1.已知I和U,求解R和P時(shí),對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式是R=U/I和P=U×I;2.已知I和R,求解U和P時(shí),對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式是U=I×R和P=i2×R;3.已知I和P,求解U和R時(shí),對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式是U=P/I和R=P/i2;4.已知U和R,求解I和P時(shí),對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式是I=U/R和P=U2/R;5.已知U和P,求解I和R時(shí),對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式是I=P/U和R=U2/P;6.已知R和P,求解I和U時(shí),對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式是I=U/R和U=P/I。綜上,可以簡(jiǎn)單地歸納為“知二求二”原則,解題時(shí)認(rèn)真審題,獲得兩個(gè)數(shù)學(xué)量的信息,即可快速對(duì)應(yīng)化學(xué)多項(xiàng)式輕松求解剩余兩個(gè)數(shù)學(xué)量,以下邊兩個(gè)題為例。
【例1】(2021年四川省高考第25題8分)交通安全要求廣大司機(jī)“開(kāi)車不抽煙,飲酒不駕車”,醉酒駕駛存在許多安全隱患。某科技興趣小組設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易的酒精檢查儀,其電路原理如圖甲所示。電源電流為12V;R1是氣敏阻值,其電阻隨呼氣酒精含量K的變化關(guān)系,如圖乙所示,R2為滑動(dòng)變阻器。檢查前對(duì)測(cè)量?jī)x進(jìn)行“調(diào)零”;即調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表的示數(shù)為0.1A,調(diào)零后變阻器滑片位置保持不變。查閱到相關(guān)資料如右圖:
(1)求“調(diào)零”后變阻器R2接入電路的電阻;
(2)測(cè)量前R2工作10s消耗的電能;
(3)對(duì)某司機(jī)進(jìn)行檢查時(shí),電壓表示數(shù)為0.16A,根據(jù)信息窗資料,通過(guò)估算判定該司機(jī)屬于非酒駕、酒駕還是醉駕。
【解題思路】(1)按照“知二求二”原則,要求R2接入電路的電阻,必須要求流過(guò)R2的電壓、R2兩端的電流、R2的電功率這3個(gè)化學(xué)量中要曉得其中2個(gè)。依照電路圖,R2與R1串聯(lián),流過(guò)它們的電壓大小相等,均為0.1A;按照題設(shè)條件,總電流為12V,可以估算出電路中的總內(nèi)阻R=12V/0.1A=120Ω,按照?qǐng)D乙,未進(jìn)行酒精檢查時(shí)R1=100Ω,可估算出R2=R-R1=20Ω。
(2)要求R2工作10s消耗的電能,需先求出R2的電功率,按照“知二求二”原則,應(yīng)先求出電流、電流、電阻其中的2個(gè),而第(1)問(wèn)早已求出電壓和內(nèi)阻。
(3)依據(jù)信息窗所給信息,判定司機(jī)屬于哪一種駕駛行為的根據(jù)是看他的血液酒精含量,因而這個(gè)問(wèn)題又轉(zhuǎn)化為要找到此時(shí)對(duì)應(yīng)的R2的值,解題思路又回到第(1)問(wèn)的方式。
【例2】(2022年四川省高考第25題8分)如圖所示,電源電流恒定,R1=30Ω,當(dāng)S閉合,S1斷掉時(shí),電壓表的示數(shù)為0.2A;當(dāng)S、S1都閉合時(shí),電壓表的示數(shù)為0.5A。求:
(1)電源電流;
(2)R2的電阻;
(3)S、S1都閉合時(shí),通電1min電壓通過(guò)R2做的功。
解題思路:(1)按照題意,當(dāng)S閉合,S1斷掉時(shí),電源電流等于R1兩端的電流,按照“知二求二”原則,需曉得流過(guò)R1的電壓、R1的電阻、R1消耗的電功率其中的兩個(gè),由題設(shè)條件,流過(guò)R1的電壓和R1的電阻已知,即可求解。
(2)當(dāng)S、S1都閉合時(shí)物理電學(xué)計(jì)算題帶答案,R1和R2并聯(lián)在電路中,兩端電流等于電源電流,要求R2的電阻,按照“知二求二”原則,只需再求出流過(guò)R2的電壓或R2的電功率一個(gè)量即可,按照電壓關(guān)系,流過(guò)R2的電壓I2=I-I1。
(3)要求S、S1都閉合時(shí),通電1min電壓通過(guò)R2做的功,需先求出R2的電功率,按照“知二求二”原則,需先求出R2兩端的電流、流過(guò)R2的電壓或R2的電阻,曉得其一即可,依據(jù)第(1)(2)問(wèn),電流和電壓已知。
通過(guò)前面兩題的剖析,考生應(yīng)當(dāng)可以感遭到,熱學(xué)題有好多的推論公式,但只要捉住其中最核心的兩個(gè),按照“知二求二”原則,按照題設(shè)條件進(jìn)行剖析,能夠很快找到解題思路,輕松拿分了。