高中物理3-3《热学》计算题专项练习题(含答案)
物理选修3-3热学 固体、液体、气体 练习题含答案
固体+液体+气体!"如图所示!两端开口的弯折玻璃管竖直放置!左管有一段高为$!的水银柱!中间一段水银柱$'将管内空气分为两段!右管有一段高为=的水银柱!三段水银柱均静止!则右管内水银柱的高度=为$ %#"$!3$'$"$'1$!%"$!3$''&"$'1$!''"$!%下列说法中正确的是"#"同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现$"从微观角度看!气体的压强仅取决于分子的平均动能%"液体具有流动性!说明液体分子间作用力比固体分子间作用力小&"物体的内能只与物体的体积有关$'%如图所示!一定质量的理想气体从状态%先后经过等压+等容和等温过程完成一个循环!%+&+8状态参量如图所示!气体在状态%的温度为'-W !求($气体在状态&的温度C &'%气体从% &8状态变化过程中与外界交换的总热量4"("如图所示为内径均匀的X 形管!其内部盛有水银!右端封闭空气柱长!'</!左端被一重力不计的轻质活塞封闭一段长!)</的空气柱"当环境温度"!*'-W 时!两侧水银面的高度差为'</"当环境温度变为"'时!两侧水银面的高度相等"已知大气压强7)*-0</R 9!求($!%温度"'的数值'$'%左端活塞移动的距离"+"如图所示!用轻质活塞在气缸内封闭一定质量理想气体!活塞与气缸壁间摩擦忽略不计!开始时活塞距气缸底高度$!*)"0)/"给气缸加热!活塞缓慢上升到距离气缸底$'*)"2)/处!同时缸内气体吸收4*+0)L 的热量"已知活塞横截面积H *0")M !)1(/'!大气压强7)*!")M !)0H B "求($!%缸内气体对活塞所做的功N '$'%此过程中缸内气体增加的内能#G "0"如图所示!导热材料制成的截面积相等!长度均为+0</的气缸%+&通过带有阀门的管道连接*初始时阀门关闭!厚度不计的光滑活塞8位于&内左侧!在%内充满压强7%*'"2M !)0H B 的理想气体!&内充满压强7&*!"+M !)0H B 的理想气体!忽略连接气缸的管道体积!室温不变"现打开阀门!求($!%平衡后活塞向右移动的距离和&中气体的压强'$'%自打开阀门到平衡!&内气体是吸热还是放热$简要说明理由%"."如图甲!一导热性能良好+内壁光滑的气缸水平放置!横截面积为H *'")M !)1(/'+质量为-*+69厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体!此时活塞与气缸底部之间的距离为'+</!在活塞的右侧!'</处有一对与气缸固定连接的卡环!气体的温度为())Y !大气压强7)*!")M !)0H B "现将气缸缓慢转动到开口向下竖直放置!如图乙所示!取#*!)/&,'"求($!%活塞与气缸底部之间的距离'$'%图乙中!要使活塞下降到与卡环接触位置则封闭气体的温度至少为多少)$(%加热缸中气体到0+)Y 时封闭气体的压强为多少)固体 液体 气体!"%!命题立意 本题考查气体的压强 平衡问题"难度中等" 解题思路 设大气压强为:) 则左侧高为A !的水银柱上方的气体压强为:左*:)1""A ! 右侧高为B 的水银柱下方的气体压强为:右*:)+""B "根据中间水银柱受力平衡 可得:左+""A $*:右 联立以上各式得B *A $1A !%正确"$" ! #'$ 解 #$到%过程是等压变化有1$,$*1%,%代入数据得,%*0))Y ($,X$根据热力学第一定律有!I *7+G 其中G *1$:)1)解得7*$:)1) 吸热命题立意 本题考查晶体 气体及物体的内能等概念 液体表面张力的意义 气体的实验定律 热力学第一定律"难度中等"解题思路 !晶体和非晶体在不同的条件下可相互转化 选项#正确 气体的压强不仅取决于分子的平均动能 还与单位体积内的分子数有关 选项%错误 由固体和液体的特点可知 选项'正确 物体的内能不仅与物体的体积有关 还与温度 质量等有关 选项&错误" $在水收缩过程中水的体积减小 表面张力做正功 表面张力能减小"("解 设Z 形管的截面积为L !对右端封闭空气柱有:!*,,92R I !1!*!$L !,!*())Y !:$*,.92R I !1$*!!L 由:!1!,!*:$1$,$解得,$*$06Y !即#$*1.X $对左端封闭空气柱1+!*!)L !,D !*())Y !,D $*$06Y !1+$*)+$L 由1+!,+!*1+$,+$解得)+$*6"492故活塞移动的距离!(* !)+!16"4 92*$"!92命题立意 本题考查的是理想气体状态方程"难度中等"3"解 !活塞缓慢上升 视为等压过程则气体对活塞做功G *'!A *:)L !A *!.)E $ 根据热力学定律!I *1G +7*())E命题立意 本题考查分子动理论基本概念的应用 油膜法估算分子的直径 热力学第一定律"难度中等"."解 ! 活塞向右运动后 对$气体 有:$)L *: )+( L 对%气体 有:%)L *: )1( L得(*!.92:*$0!5!).[? $活塞;向右移动 对%中气体做功 而气体作等温变化 内能不变 故%内气体放热命题立意 本题考查的是气体的等温变化和热力学第一定律"难度中等"0"解 ! :!*:)*!")5!).[?!1!*$3L 1$*)$L !:$*:)1/"L * !")5!).13)$5!)1( [?*)"65!).[?气体作等温变化 有:!1!*:$1$得)$*:!1!:$L *!0)5!).5$3L )065!).L 92*()92 $ 设活塞刚到卡环时温度为,(此时1(*(0L 由于等压变化 有1$,$*1(,(得,(*1(1$,$*(0L ()L5())Y *(0)Y ( 由(0)Y 到.3)Y 为等容变化由:(,(*:3,3和:(*:$得:3*,3,(:(*.3)(0)5)"65!).[?*!"$5!).[? 命题立意 本题考查等容变化 等温变化 等压变化"难度中等"。
高中物理选修3热力学第一定律计算题专项训练
高中物理选修3热力学第一定律计算题专项训练姓名：__________ 班级：__________考号：__________一、计算题（共15题）1、一定量的气体从外界吸收了4.7×105J的热量，同时气体对外做功2.5×105J,则气体的内能增加了___________J.2、如图所示为气体实验装置，开始时玻璃管内封闭的空气柱长度为3cm，此时气压表显示容器内气体的压强p=1.0×105Pa，现在将活塞缓慢向下推动，直到封闭空气柱的长度变为12cm。
试求：（1）这一过程中气体分子的平均动能如何变化？（2）最终气压表的示数是多少？（3）若在另一次快速压缩气体的过程中，气体内能增加1.5J，气体放出的热量为1.4J，那么活塞对气体做功是多少？3、一定质量的气体，从外界吸收了500J的热量，同时对外做了100J的功，问：物体的内能是增加还是减少？变化了多少？4、如图所示p―V图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，吸收热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200J.求：（1）ACB过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？（2）BDA过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？5、在一个恒定大气压P=1.0×105 Pa下，水沸腾时，1g的水由液态变成同温度的气态，其体积由1cm3变为1701cm3，此过程中气体吸收的热量为2264J。
求：⑴气体对外做的功W；⑵气体的内能变化量ΔU。
6、一定量的气体从外界吸收了2.6×J的热量，内能增加了4.2×J，是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少功？如果气体吸收的热量仍为2.6×J不变，但是内能只增加了1.6×J，这一过程做功情况怎样？7、一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。
2020届高考物理一轮复习专题17 选修3-3热学计算题名校试题汇编(教师版)
专题17 选修3-3热学计算题名校试题汇编1.(2019·山西省大同市模拟)如图所示，圆柱形喷雾器高为h ，内有高度为h2的水，上部封闭有压强为p 0、温度为T 0的空气.将喷雾器移到室内，一段时间后打开喷雾阀门K ，恰好有水流出.已知水的密度为ρ，大气压强恒为p 0，喷雾口与喷雾器等高.忽略喷雾管的体积，将空气看作理想气体.(室内温度不变)(1)求室内温度.(2)在室内用打气筒缓慢向喷雾器内充入空气，直到水完全流出，求充入空气与原有空气的质量比. 答案 (1)(1＋ρgh2p 0)T 0 (2)2p 0＋3ρgh 2p 0＋ρgh解析 (1)设喷雾器的横截面积为S ，室内温度为T 1，喷雾器移到室内一段时间后，封闭气体的压强 p 1＝p 0＋ρg ·h 2，V 0＝S ·h2气体做等容变化：p 0T 0＝p 0＋ρg ·h2T 1解得：T 1＝(1＋ρgh2p 0)T 0(2)以充气结束后喷雾器内空气为研究对象，排完水后，压强为p 2，体积为V 2＝hS .此气体经等温变化，压强为p 1时，体积为V 3 则p 2＝p 0＋ρgh ，p 1V 3＝p 2V 2 即(p 0＋ρg ·h2)V 3＝(p 0＋ρgh )hS同温度下同种气体的质量比等于体积比，设充入气体的质量为Δm 则Δm m 0＝V 3－V 0V 0代入得Δm m 0＝2p 0＋3ρgh 2p 0＋ρg h2.(2019·福建省漳州市期末调研)如图，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，在距汽缸底2h 处有固定卡环(活塞不会被顶出).质量为M 、横截面积为S 、厚度可忽略的绝热活塞可以无摩擦地上下移动，活塞下方距汽缸底h 处还有一固定的可导热的隔板将容器分为A 、B 两部分，A 、B 中分别封闭着一定质量的同种理想气体.初始时气体的温度均为27 ℃，B 中气体压强为1.5p 0，外界大气压为p 0，活塞距汽缸底的高度为1.5h .现通过电热丝缓慢加热气体，当活塞恰好到达汽缸卡环处时，求B 中气体的压强和温度.(重力加速度为g ，汽缸壁厚度不计)答案 3p 0 600 K解析 A 中气体做等压变化，其压强始终为p A ＝p 0＋MgSV A 1＝0.5Sh ，T 1＝300 K ，V A 2＝Sh 设活塞到达卡环处时气体温度为T 2 根据盖－吕萨克定律：V A 1T 1＝V A 2T 2解得：T 2＝600 K B 中气体做等容变化p B 1＝1.5p 0，T 1＝300 K ，T 2＝600 K 设加热后气体压强为p B 2 根据查理定律p B 1T 1＝p B 2T 2得p B 2＝3p 0.3.(2019·湖南省长沙市雅礼中学模拟二)空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥.某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V ＝1.0×103 cm 3.已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m 3、摩尔质量M ＝1.8×10－2 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol －1.试求：(结果均保留一位有效数字)(1)该液化水中含有水分子的总数N ； (2)一个水分子的直径d . 答案 (1)3×1025个 (2)4×10－10m解析 (1)V ＝1.0×103 cm 3，水的物质的量n ＝ρV M水分子数：N ＝nN A则得N ＝ρVM N A ＝1.0×103×1.0×103×10－61.8×10－2×6×1023个≈3×1025个. (2)建立水分子的球模型.每个水分子的体积为V 0＝V N ＝V ρV M N A ＝MρN A又V 0＝16πd 3故得水分子直径d ＝36MπρN A，联立解得d ≈4×10－10m.4.(2019·甘肃省兰州市三诊)一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化，问：(1)已知从A 到B 的过程中，气体的内能减少了300 J ，则从A 到B 气体吸收或放出的热量是多少； (2)试判断气体在状态B 、C 的温度是否相同.如果知道气体在状态C 时的温度T C ＝300 K ，则气体在状态A 时的温度为多少. 答案 见解析解析 (1)从A 到B ，外界对气体做功， 有W ＝p ΔV ＝15×104×(8－2)×10－3J ＝900 J根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋QQ ＝ΔU －W ＝－1 200 J ，气体放出热量1 200 J (2)由题图可知p B V B ＝p C V C ，故T B ＝T C 根据理想气体状态方程有p A V A T A ＝p C V C T C代入题图中数据可得：T A ＝1 200 K.5.(2018·广东省汕头市第二次模拟)如图甲所示，一圆柱形绝热汽缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，活塞质量m ＝1 kg 、横截面积S ＝5×10－4 m 2，原来活塞处于A位置.现通过电热丝缓慢加热气体，直到活塞缓慢到达新的位置B ，在此过程中，缸内气体的V －T 图象如图乙所示，已知大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度g ＝10 m/s 2.(1)求缸内气体的压强和活塞到达位置B 时缸内气体的体积；(2)若缸内气体原来的内能U 0＝72 J ，且气体内能与热力学温度成正比.求缸内气体变化过程中从电热丝吸收的总热量.答案 (1)1.2×105 Pa 6×10－4m 3 (2)60 J解析 (1)活塞从A 位置缓慢到B 位置，活塞受力平衡，气体为等压变化，以活塞为研究对象：pS ＝p 0S ＋mg解得：p ＝p 0＋mgS ＝1.2×105 Pa由盖－吕萨克定律有：V A T A ＝V BT B，解得：V B ＝V A T B T A＝6×10－4 m 3(2)由气体的内能与热力学温度成正比：U B U 0＝T BT A ，解得：U B ＝108 J外界对气体做功：W ＝－p (V B －V A )＝－24 J 由热力学第一定律：ΔU ＝U B －U 0＝Q ＋W得气体变化过程中从电热丝吸收的总热量为Q ＝60 J.6.(2018·辽宁省大连市第二次模拟)一定质量的理想气体，状态从A →B →C →D →A 的变化过程可用如图所示的p －V 图线描述，其中D →A 为等温线，气体在状态A 时温度为T A ＝300 K ，求：(1)气体在状态C 时温度T C ；(2)若气体在A →B 过程中吸热1 000 J ，则在A →B 过程中气体内能如何变化？变化了多少？ 答案 (1)375 K (2)气体内能增加 增加了400 J解析 (1)D →A 为等温线，则T A ＝T D ＝300 K ，C 到D 过程由盖－吕萨克定律得：V C T C ＝V D T D所以T C ＝375 K (2)A →B 过程压强不变，W ＝－p ΔV ＝－2×105×3×10－3 J ＝－600 J由热力学第一定律，得：ΔU ＝Q ＋W ＝1 000 J －600 J ＝400 J 则气体内能增加，增加了400 J.7.(2018·河北省衡水中学模拟)如图所示，内壁光滑、足够高的圆柱形汽缸竖直放置，内有一质量为m 的活塞封闭一定质量的理想气体.已知活塞横截面积为S ，外界大气压强为p 0，缸内气体温度为T 1.现对汽缸内气体缓慢加热，使气体体积由V 1增大到V 2，该过程中气体吸收的热量为Q 1，停止加热并保持体积V 2不变，使其降温到T 1，已知重力加速度为g ，求：(1)停止加热时缸内气体的温度； (2)降温过程中气体放出的热量.答案 (1)V 2V 1T 1 (2)Q 1－(p 0＋mgS )(V 2－V 1)解析 (1)加热过程中气体等压膨胀，由V 1T 1＝V 2T 2，得：T 2＝V 2V 1T 1.(2)设加热过程中，封闭气体内能增加ΔU ，因气体体积增大，故此过程中气体对外做功，W <0. 由热力学第一定律知：ΔU ＝Q 1＋W 其中W ＝－p ΔV ＝－(p 0＋mgS)(V 2－V 1)由于理想气体内能只与温度有关，故再次降到原温度时气体放出的热量满足Q 2＝ΔU 整理可得：Q 2＝Q 1－(p 0＋mgS)(V 2－V 1).9.(2018·河南省濮阳市第二次模拟)一横截面积为S 的汽缸竖直倒放，汽缸内有一质量为m 的活塞，将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，气柱的长度为L ，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态，如图6甲所示，现保持温度不变，把汽缸倾斜，使汽缸侧壁与竖直方向夹角θ＝37°，重新达到平衡后，如图乙所示，设大气压强为p 0，汽缸导热良好，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度为g ，求：(1)此时气柱的长度；(2)分析说明汽缸从竖直倒放到倾斜过程，理想气体吸热还是放热. 答案 (1)5p 0S －5mg 5p 0S －4mgL (2)放热解析 (1)以活塞为研究对象，汽缸竖直倒放时，根据平衡条件有p 0S ＝mg ＋p 1S ，得p 1＝p 0－mgS汽缸倾斜后，根据平衡条件有p 0S ＝mg cos 37°＋p 2S ， 得p 2＝p 0－mg S cos 37°＝p 0－4mg 5S根据玻意耳定律有p 1LS ＝p 2xS ，解得x ＝5p 0S －5mg5p 0S －4mg L(2)由(1)得出气体体积减小，外界对气体做功，W >0，气体等温变化，ΔU ＝0，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，知Q <0，故气体放出热量.10. (2018·山西省吕梁市第一次模拟)如图所示，一根两端开口、横截面积为S ＝2 cm 2、足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深).管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长L ＝21 cm 的气柱，气体的温度为t 1＝7 ℃，外界大气压强取p 0＝1.0×105 Pa.(1)若在活塞上放一个质量为m ＝0.1 kg 的砝码，保持气体的温度t 1不变，则平衡后气柱为多长？ (g ＝10 m/s 2)(2)若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到t 2＝77 ℃，此时气柱为多长？ (3)若在(2)过程中，气体吸收的热量为10 J ，则气体的内能增加多少？ 答案 (1)20 cm (2)25 cm (3)8.95 J解析 (1)被封闭气体的初状态为p 1＝p 0＝1.0×105 Pa V 1＝LS ＝42 cm 3，T 1＝280 K 末状态为p 2＝p 0＋mgS ＝1.05×105 Pa ，V 2＝L 2S ，T 2＝T 1＝280 K根据玻意耳定律，有p 1V 1＝p 2V 2，即p 1L ＝p 2L 2，得L 2＝20 cm (2)对气体加热后，气体的压强不变，p 3＝p 2，V 3＝L 3S ，T 3＝350 K 根据盖－吕萨克定律，有V 2T 2＝V 3T 3，即L 2T 2＝L 3T 3，得L 3＝25 cm. (3)外界对气体做的功W ＝－p 2Sh ＝－p 2S (L 3－L 2)＝－1.05 J 根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 得ΔU ＝10 J ＋(－1.05 J)＝8.95 J ， 即气体的内能增加了8.95 J.11. (2018·全国卷Ⅲ·33(2))如图所示，在两端封闭、粗细均匀的U 形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气.当U 形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l 1＝18.0 cm 和l 2＝12.0 cm ，左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U 形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边.求U 形管平放时两边空气柱的长度.(在整个过程中，气体温度不变)答案 22.5 cm 7.5 cm解析 设U 形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p 1和p 2.U 形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p .此时原左、右两边气柱长度分别变为l 1′和l 2′.由力的平衡条件有p 1＝p 2＋ρg (l 1－l 2)① 式中ρ为水银密度，g 为重力加速度大小. 由玻意耳定律有p1l1＝pl1′②p2l2＝pl2′③两边气柱长度的变化量大小相等l1′－l1＝l2－l2′④由①②③④式和题给条件得l1′＝22.5 cml2′＝7.5 cm.12.(2018·山东省青岛市二模)竖直放置的粗细均匀的U形细玻璃管两臂分别灌有水银，水平管部分有一空气柱，各部分长度如图所示，单位为厘米.现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使右侧的水银全部进入竖直右管中，已知大气压强p0＝75 cmHg，环境温度不变，左管足够长.求：(1)此时右管封闭气体的压强；(2)左侧管中需要倒入水银柱的长度.答案(1)100 cmHg(2)49.2 cm解析设管内的横截面积为S，(1)对右管中封闭气体，水银刚好全部进入竖直右管后p0×40S＝p1×(40－10)S，解得：p1＝100 cmHg(2)对水平部分气体，末态压强：p′＝(100＋15＋10) cmHg＝125 cmHg，由玻意耳定律：(p0＋15)×15S＝p′LS解得：L＝10.8 cm所以加入水银柱的长度为：125 cm－75 cm＋10 cm－10.8 cm＝49.2 cm.13(2018·全国卷Ⅱ·33(2))如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体.已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦.开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处.求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功.(重力加速度大小为g)答案 ⎝⎛⎭⎫1＋h H ⎝⎛⎭⎫1＋mgp 0S T 0 (p 0S ＋mg )h 解析 开始时活塞位于a 处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动.设此时汽缸中气体的温度为T 1，压强为p 1，根据查理定律有 p 0T 0＝p 1T 1① 根据力的平衡条件有 p 1S ＝p 0S ＋mg ② 联立①②式可得 T 1＝⎝⎛⎭⎫1＋mgp 0S T 0③ 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b 处，设此时汽缸中气体的温度为T 2；活塞位于a 处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2.根据盖—吕萨克定律有 V 1T 1＝V 2T 2④ 式中 V 1＝SH ⑤ V 2＝S (H ＋h )⑥ 联立③④⑤⑥式解得 T 2＝⎝⎛⎭⎫1＋h H ⎝⎛⎭⎫1＋mgp 0S T 0⑦ 从开始加热到活塞到达b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为 W ＝(p 0S ＋mg )h .⑧14. (2018·全国卷Ⅰ·33(2))如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p 0.现将K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V 8时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g .求流入汽缸内液体的质量.答案15p 0S 26g解析 设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V 1，压强为p 1，下方气体的体积为V 2，压强为p 2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得 p 0·V2＝p 1V 1 p 0·V2＝p 2V 2 由已知条件得 V 1＝V 2＋V 6－V 8＝1324VV 2＝V 2－V 6＝V 3设活塞上方液体的质量为m ，由力的平衡条件得 p 2S ＝p 1S ＋mg 联立以上各式得 m ＝15p 0S 26g.15.(2018·福建省泉州市模拟三)如图，在固定的汽缸A 和B 中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为S A ∶S B ＝1∶2.两活塞以穿过B 的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动.两个汽缸都不漏气.初始时，A 、B 中气体的体积皆为V 0，温度皆为T 0＝300 K ，A 中气体压强p A ＝1.5p 0，p 0是汽缸外的大气压强.现对A 加热，使其中气体的压强升到p A ′＝2.0p 0，同时保持B 中气体的温度不变.求此时A 中气体温度T A ′.答案 500 K解析 活塞平衡时，由平衡条件得： p A S A ＋p B S B ＝p 0(S A ＋S B ) p A ′S A ＋p B ′S B ＝p 0(S A ＋S B ) 已知S B ＝2S AB 中气体初、末态温度相等，设末态体积为V B ， 由玻意耳定律得：p B V 0＝p B ′V B设A 中气体末态的体积为V A ，因为两活塞移动的距离相等， 故有V A －V 0S A ＝V B －V 0S B对气体A ，由理想气体状态方程得：p A V 0T 0＝p A ′V AT A ′解得：T A ′＝500 K.16. (2018·福建省南平市适应性检测)如图所示，结构相同的绝热汽缸A 与导热汽缸B 均固定于地面，由水平刚性细杆连接横截面积相同的绝热活塞a 、b ，绝热活塞a 、b 与两汽缸间均无摩擦.将一定质量的气体封闭在两汽缸中，开始时活塞静止，活塞与各自汽缸底部距离均相等，B 汽缸中气体压强等于大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，A 汽缸中气体温度T A ＝300 K ，设环境温度始终不变.现通过电热丝缓慢加热A 汽缸中的气体，停止加热达到稳定后，汽缸B 中活塞距缸底的距离为开始状态的45，求：(1)B 汽缸气体的压强； (2)A 汽缸气体的温度.答案 (1)1.25×105 Pa (2)450 K解析 (1)对汽缸B 中的气体，由玻意耳定律： p 0V ＝p B 45V ①解得p B ＝1.25×105 Pa ②(2)加热前A 汽缸中的气体压强等于B 汽缸中的气体压强p 0＝1.0×105 Pa 由于通过刚性细杆连接活塞，加热稳定后有：p A ＝p B ③ V A ＝65V ④由气体状态方程得：p 0VT A ＝p A 65V T A ′⑤联立②③④⑤得：T A ′＝450 K.17.(2018·广东省茂名市第二次模拟)一位消防员在火灾现场发现一个容积为V 0的废弃的氧气罐(认为容积不变)，经检测，内部封闭气体压强为1.2p 0(p 0为1个标准大气压).为了消除安全隐患，消防队员拟用下面两种处理方案：(1)冷却法：经过合理冷却，使罐内气体温度降为27 ℃，此时气体压强降为p 0，求氧气罐内气体原来的温度是多少摄氏度？(2)放气法：保持罐内气体温度不变，缓慢地放出一部分气体，使罐内气体压强降为p 0，求氧气罐内剩余气体的质量与原来总质量的比值. 答案 (1)87 ℃ (2)56解析 (1)对气体由查理定律有p 0T 0＝p 1T 1，解得T 1＝p 1p 0T 0＝360 K ，气体原来温度为t ＝(360－273) ℃＝87 ℃.(2)假设将放出的气体先收集起来，并保持压强与氧气罐内相同，以全部气体为研究对象，由气体的玻意耳定律有p 1V 0＝p 0V ， 解得V ＝p 1p 0V 0＝1.2V 0，则剩余气体与原来气体的质量比为m 剩m 总＝ρV 0ρV ＝56.18.(2018·河南省郑州市第二次质量预测)如图所示为喷洒农药用的某种喷雾器.其药液桶的总容积为15 L ，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2 L ，打气筒活塞每次可以打进1 atm 、150 cm 3的空气，忽略打气和喷药过程气体温度的变化.(1)若要使气体压强增大到2.5 atm，应打气多少次？(2)如果压强达到2.5 atm时停止打气，并开始向外喷药，那么当喷雾器不能再向外喷药时，桶内剩下的药液还有多少升？答案(1)20(2)10 L解析(1)设应打气n次，初态为：p1＝1 atm，V1＝150 cm3·n＋2 L＝0.15n L＋2 L末态为：p2＝2.5 atm，V2＝2 L根据玻意耳定律得：p1V1＝p2V2解得：n＝20(2)由题意可知：p2′＝1 atm根据玻意耳定律得：p2V2＝p2′V2′代入数据解得：V2′＝5 L剩下的药液为：V＝15 L－5 L＝10 L.20.(2018·安徽省宣城市第二次调研)如图甲所示，左端封闭、内径相同的U形细玻璃管竖直放置，左管中封闭有长为L＝20 cm的空气柱，两管水银面相平，水银柱足够长.已知大气压强为p0＝75 cmHg.(1)若将装置缓慢翻转180°，使U形细玻璃管竖直倒置(水银未溢出)，如图乙所示.当管中水银静止时，求左管中空气柱的长度；(2)若将图甲中的阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，右管水银面下降了H＝35 cm，求左管水银面下降的高度.答案(1)20 cm或37.5 cm(2)10 cm解析(1)将装置缓慢翻转180°，设左管中空气柱的长度增加量为h，由玻意耳定律得p0L＝(p0－2h)(L ＋h)解得h＝0或h＝17.5 cm则左管中空气柱的长度为20 cm或37.5 cm(2)设左管水银面下降的高度为x，左、右管水银面的高度差为y，由几何关系：x＋y＝H，由玻意耳定律得p0L＝(p0－y)(L＋x)联立两式解得x2＋60x－700＝0解得：x＝10 cm，x＝－70 cm(舍去)，故左管水银面下降的高度为10 cm.21.(2018·江西省五市八校第二次联考)竖直平面内有一直角形内径处处相同的细玻璃管，A 端封闭，C 端开口，最初AB 段处于水平状态，中间有一段水银将气体封闭在A 端，各部分尺寸如图所示，外界大气压强p 0＝75 cmHg.(1)若从C 端缓慢注入水银，使水银与上端管口平齐，需要注入水银的长度为多少？(2)若在竖直平面内将玻璃管顺时针缓慢转动90°(水银未溢出)，最终AB 段处于竖直，BC 段处于水平位置时，封闭气体的长度变为多少？(结果保留三位有效数字)答案 (1)24 cm (2)23.4 cm解析 (1)以cmHg 为压强单位.设A 侧空气柱长度为l 1＝30 cm －10 cm ＝20 cm 时的压强为p 1； 当两侧水银面的高度差为h ＝25 cm 时，空气柱的长度为l 2，压强为p 2由玻意耳定律得p 1l 1＝p 2l 2其中p 1＝(75＋5) cmHg ＝80 cmHg ，p 2＝(75＋25) cmHg ＝100 cmHg解得l 2＝16 cm ，故需要注入的水银长度Δl ＝20 cm －16 cm ＋25 cm －5 cm ＝24 cm.(2)设顺时针转动90°后，水银未溢出，且AB 部分留有x 长度的水银，由玻意耳定律得p 1l 1＝(p 0－x )(30－x )解得x 1＝105－53372cm≈6.6 cm>0符合题意， x 2＝105＋53372cm 不合题意，舍去. 故最终封闭气体的长度为30－x ＝23.4 cm.22.(2018·山西省晋中市适应性调研)一端开口的长直圆筒，在开口端放置一个传热性能良好的活塞，活塞与筒壁无摩擦且不漏气.现将圆筒开口端竖直向下缓慢地放入27 ℃的水中.当筒底与水平面平齐时，恰好平衡，这时筒内空气柱长52 cm ，如图所示.当水温缓慢升至87 ℃时，试求稳定后筒底露出水面多少？(不计筒壁及活塞的厚度，不计活塞的质量，圆筒的质量为M ，水的密度为ρ水，大气压强为p 0)答案 10.4 cm解析 设气体压强为p ，活塞横截面积为S所以p ＝p 0＋ρ水gh ①以圆筒作为研究对象，有pS －p 0S ＝Mg ②联立①②两式，得ρ水ghS ＝Mg所以h ＝M ρ水S可见，当温度发生变化时，液面高度保持不变，气体发生等压变化以气体作为研究对象，设稳定后筒底露出水面的高度为x有V 1T 1＝V 2T 2代入数据，有52 cm·S 300 K ＝(52 cm ＋x )S 360 K解得x ＝10.4 cm.24.（2019·山东省高考模拟）如图所示，气缸放置在水平平台上，活塞质量为10 kg ，横截面积为50 cm 2，厚度为1 cm ，气缸全长为21 cm ，大气压强为1.0×105 Pa ，当温度为7 ℃时，活塞封闭的气柱 长10 cm ，若将气缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通。
人教版2020年高中物理选修3-3第十章《 热力学定律》测试试题有解析
人教版2020年高中物理选修3-3测试题第十章热力学定律一、选择题（共15小题，其中1-8小题为单项选择题，9-15小题为多项选择题。
）1.下列说法中正确的是（）A. 物体甲自发传递热量给物体乙，说明甲物体的内能一定比乙物体的内能大B. 温度相等的两个物体接触，它们各自的内能不变且内能也相等C. 若冰熔化成水时温度不变且质量也不变，则内能是增加的D. 每个分子的内能等于它的势能和动能之和2.下列有关热力学第二定律的说法正确的是（）A. 气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程B. 第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的C. 空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性D. 一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小3.某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列说法正确的是()A. 外界对胎内气体做功，气体内能减小B. 外界对胎内气体做功，气体内能增大C. 胎内气体对外界做功，内能减小D. 胎内气体对外界做功，内能增大4.根据分子运动论，物体分子之间距离为r0时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子势能的说法正确的是（）A. 当分子距离为r0时，分子具有最大势能；距离增大或减小时，势能都变小B. 当分子距离为r0时，分子具有最小势能；距离增大或减小时，势能都变大C. 分子距离越大，分子势能越大；分子距离越小，分子势能越小D. 分子距离越大，分子势能越小；分子距离越小，分子势能越大5.导热性能良好的气缸和活塞，密封一定质量的理想气体，气缸固定不动，保持环境温度不变，现用外力将活塞向下缓慢移动一段距离，则这一过程中（）A. 外界对缸内气体做功，缸内气体内能不变B. 缸内气体放出热量，内能增大C. 气缸内每个气体分子的动能保持不变D. 单位时间内撞击到器壁上单位面积的分子数减小6.对一些机械设备的科学性分析正确的是()A. 空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性B. 第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律C. 即使科学技术有长足进步，将来的热机的效率也达不到100%D. 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律7.一定质量的某种气体，在不同温度下的气体热运动速率的统计分布图如图所示，下列说法正确的是()A. 状态①的温度高于状态②的温度B. 气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率C. 不计分子势能，气体在状态①时具有的内能较大D. 温度升高时每个分子运动的动能都增大8.下列说法正确的是（）A. 温度是分子平均动能的宏观标志，所以两个物体只要温度相等，那么它们分子的平均速率就相等B. 热力学第二定律可描述为：“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”C. 在自然界能的总量是守恒的，所以不存在能源危机D. 热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成9.一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p -T图象如图所示，下列判断正确的是()A. 过程ab中气体一定吸热B. 过程bc中气体既不吸热也不放热C. 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D. a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E. b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同10.下列有关热现象的说法正确的是（）A.分子力随分子间距离增大而增大B.没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能C.已知某物质的摩尔质量和密度，可求出阿伏加德罗常数D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同E.瓶中充满某理想气体，且瓶内压强高于外界压强，在缓慢漏气过程中内外气体的温度均不发生改变．则瓶内气体在吸收热量且分子平均动能不变11.下述做法不能改善空气质量的是()A. 以煤等燃料作为主要生活燃料B. 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C. 鼓励私人购买和使用汽车代替公交车D. 限制使用电动车E. 大量使用核能发电、风力发电和水力发电12.如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则()A. 气体体积膨胀，内能不变B. 气体分子势能减少，内能增加C. 气体分子势能增加，压强可能不变D. 气体分子势能可认为不变，气体分子的平均动能也不变E. Q中气体不可能自发地全部退回到P中13.下列说法中正确的是 .A. 布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规则运动B. 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性C. 分子质量不同的两种气体温度相同,它们分子的平均动能可能不相同D. 当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小E. 一定质量的理想气体,吸热的同时外界对其做功,其内能一定增加14.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力．a、b、c、d为x 轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则()A. 乙分子从a至b做加速运动，由b至c做减速运动B. 乙分子由a至c加速度先增大，后减小，到达c时加速度为零C. 乙分子由a至c做加速运动，到达c时速度最大D. 乙分子由a至b的过程中，分子力一直做正功E. 乙分子由b至d的过程中，分子力一直做负功15.下列说法正确的是()A. 铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能增大B. 物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C. A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B 的内能D. A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同E. 两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度二、填空题16.如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭者一定质量的理想气体，气体的温度为T。
(完整word版)高考选修3-3热学训练计算题
热学训练一解答热学计算题的基础知识1、热学计算题考查对象：一定质量的理想气体。
气体的研究对象一般为“一定质量”的“理想气体”。
理想气体具备以下特点：（1）气体分子本身无大小，可以认为是质点；（2）分子间的碰撞看成弹性碰撞，分子间除碰撞外不计分子间的相互作用力；（3）没有分子势能，只有分子动能，气体的热力学能（内能）是分子动能，只与温度有关；（4）满足三个实验定律和理想气体状态方程．2、近几年高考的热学计算题围绕理想气体的状态即体积、温度和压强的变化关系来考查，同时考查理想气体的内能变化与做功和热传递的关系。
3、描述理想气体状态的物理量：（1）体积V ：气体没有固定的体积，气体的体积由容器决定，容器的体积就是气体的体积（注意：气体可以充满整个容器，只要容器连通，气体都能扩散到每个空间，所以气体体积是连通的容器的总体积）。
若气体体积不变，那么气体分子密度不变、外界对气体做功为零（或不做功）；气体膨胀，体积增大，分子密度变小，对外做功；气体收缩，体积较小，分子密度增大，外界对气体做功。
（2）气体的温度：指气体的热力学温度，是气体平均动能的标志，同时也是内能的唯一决定因素（因为气体没有分子势能），温度越高，分子运动越激烈；（3）气体的压强：容器内气体压强处处相等，都是由于大量气体分子频繁撞击气壁产生的，与气体重力无关；两个容器只要有通道，气体分子可以自由流过，两个容器的压强一定相等；只要气体与大气相通，压强一定为大气压，气体和液体接触表面，压强相等。
液体的压强gh P ρ=，ρ表密度，g 表重力加速度，h 表液体的高度；对于水银来说，0P =76cmHG 代入上式刚好等于一个标准大气压；液体内部同一高度的地方，压强都相等；液体与气体相接触的地方压强也相等。
液体上部与大气相通，深为h 的地方压强gh P P ρ+=0。
固体的压强SF P =,F 表压力，S 表面积。
4、四个过程 指气体状态变化的四个过程：等温过程、等容过程、等压过程、绝热过程。
高考物理选考热学计算题(三)含答案与解析
高考物理选考热学计算题（三）评卷人得分一．计算题（共50小题）1．图示为一上粗下细且下端开口的薄壁玻璃管，管内有一段被水银密闭的气体，下管足够长，图中管的横截面积分别为S1=2cm2，S2=1cm2，管内水银长度为h1=h2=2cm，封闭气体长度L=10cm，大气压强为P0=76mHg，气体初始温度为300K，若缓慢升高气体温度，试求：（1）当粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度；（2）当气体温度为525K时，水银柱上端距离玻璃管底部的距离。
2．如图所示，气缸呈圆柱形，上部有挡板，内部高度为h．筒内一个很薄的质量不计的活塞封闭一定量的理想气体，开始时活塞处于离底部h的高度，外界大气压强为1×105Pa，温度为127℃，现对气体加热。
求：①当活塞刚好到达汽缸口时气体的温度；②气体温度达到607o C时气体的压强。
3．如图所示，竖直部分足够长的薄壁U形管竖直放置，左管中有一不漏气的轻质活塞可沿管上下滑动，最初左右两管水面等高，活塞恰好接触水面，已知管的横截面为正方形，左管横截面的边长l1=0.10m，右管横截面的边长l2=2l1，水的密度ρ=1.0×103kg/m3．大气压p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2．现用竖直向上的力F缓慢向上移动活塞，使活塞向上移动距离h=8.5m（右管中的水量足够多，不计摩擦）（1）试通过定量计算判断活塞是否一直和水面接触？（2）求力F所做的功？4．如图所示，足够长且粗细均匀的U形管两端都开口，管内有两段水银柱封闭着一段空气柱DE，当气体温度是7℃时，空气柱长为15cm，U形管底长BC=10cm，CD水银柱高为5cm，EF水银柱高为25cm，已知大气压强为75cmHg．求：（1）若保持气体的温度不变，从U形管右侧管口处缓慢地再注入5cm长的水银柱，求管内空气柱长度．（2）从U形管右侧管口处缓慢注入25cm长的水银柱，并将气体温度升到63℃，求管内空气柱的长度．（保留3位有效数字）5．如图甲所示，一只一端封闭的导热玻璃管开口竖直向上，用一段长度为h的水银柱封住一部分空气，玻璃管静止时空气柱长度为L．现将该玻璃管放在倾角为θ的长斜面上由静止释放，如图乙所示，已知玻璃管与斜面之间的动摩擦因素为μ，大气压强为P0．当玻璃管在斜面上运动稳定时，求玻璃管内空气柱的长度．6．氧气瓶A、B容积分别为V A=15L和V B=10L，室温下测得盛装氧气的匀强分别为P A=16atm和P B=4.5atm，现在需将A中的氧气抽出一部分注入B中，现有一容积V0=5L的抽气筒，从A中抽气后全部注入B中，求抽注1次后B中氧气的压强．（不计操作过程温度的变化）7．两端开口长为40cm的直玻璃管竖直向下插入水银槽中，水银面位于管的中点，现将玻璃管上端封闭后将管竖直向上提出水银槽，若气体温度始终不变，求提出玻璃管后封闭气体的长度（已知大气压P0=75cmHg）8．一个汽缸放在水平地面上，横截面积为S，汽缸上端有两个固定的凸起，可阻挡活塞向上运动，一个质量不计的活塞恰好处于凸起的下面，距离底面高度为h，活塞下封闭一定质量的气体，现将一些铁砂放在活塞上，活塞下降至距底面h 处，随后对活塞中的气体加热，使其热力学温度变为原来的2倍活塞回到最初位置，最终气体压强与初始状态相比只增大了由铁砂产生的附加压强，已知大气压强为p0，重力加速度为g，求放入铁砂的质量．9．某潜艇位于海面下200m深处，如图，潜艇上有一容积为3m3的贮气钢筒，筒内储有压缩气体，压缩气体的压强为2.0×107Pa．将贮气钢筒内一部分压缩气体通过节流阀压入水舱，排除海水10m3（节流阀可控制器两端气压不等，水舱有排水孔和海水相连），在这个过程中气体温度视为不变，海面大气压为 1.0×105Pa，海水密度取1.0×103kg/m3，重力加速度g=10m/s2．求：（i）海面下200m深处的压强p1；（ii）贮气钢筒内剩余气体的压强p2．10．图示为一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C过程的p﹣V 图象，且AB∥V轴，BC∥p轴，已知气体在状态C时的热力学温度为300K，在状态C时的内能比在状态A时的内能多1200J．①求气体在状态A、B时的热力学温度；②请通过计算判断气体从状态A变化到状态C的过程是吸热还是放热，同时求出传递的热量．11．如图所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面的面积为S=0.01m2，中间用两个活塞A与B堵住一定质量的理想气体，A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动，但不漏气，A的质量不计，B的质量为M，并与一劲度系数为K=l000N/m 较长的弹簧相连，已知大气压强p0=1×105Pa，平衡时两活塞间的距离l0=0.6m．现用力压A，使A缓慢向下移动一段距离后再次平衡，此时用于压A的力F=500N．假定气体温度保持不变．求：①活塞A向下移动的距离．②大气压对活塞A和活塞B做的总功．12．通电后汽缸内的电热丝缓慢加热，由于汽缸绝热使得汽缸内密封的气体吸收热量Q后温度由T1升高到T2，由于汽缸内壁光滑，敞口端通过一个质量m横截面积为S的活塞密闭气体．加热前活塞到汽缸底部距离为h．大气压用p0表示，①活塞上升的高度；②加热过程中气体的内能增加量．13．如图所示，一导热性能良好的气缸，横截面积为S，总长度为2L，一厚度不计，质量为m的活塞A恰好位于气缸正中间位置，现将一厚度不计、质量为2m的活塞B轻轻放在气缸顶端，两活塞与气缸密封良好，不计气缸与活塞间的摩擦，大气压为P0，且P0S=mg，求：①两活塞达到平衡时，活塞A下降的高度；②若将气缸缓慢转至水平，稳定时A到缸内的距离。
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人教版高二物理选修3-3《热学》选择题专项练习题(含答案)人教版高二物理选修3-3《热学》选择题专项练习题（含答案）1．下列说法中正确的是 A. 当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而增大B. 气体压强的大小跟气体分子的平均动能有关，与分子的密集程度无关C. 食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的D. 由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势2．下列关于布朗运动的说法，正确的是 A. 布朗运动反映了分子在永不停息地做无规则运动 B. 布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动C. 悬浮颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体分子越多，布朗运动越显著D. 当物体温度达到0°C 时，物体分子的热运动就会停止3．如图所示描述了封闭在某容器里的理想气体在温度aT 和bT 下的速率分布情况，下列说法正确的是A. a b T TB. 随着温度升高，每一个气体分子的速率都增大C. 随着温度升高，气体分子中速率大的分子所占的比例会增加D. 若从a T 到 bT 气体的体积减小，气体一定从外界吸收热量4．由于分子间存在着分子力，而分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。
如图所示为分子势能E p随分子间距离r变化的图象，取r趋近于无穷大时E p为零。
通过功能关系可以从分子势能的图象中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是A. 假设将两个分子从r = r2处释放，它们将开始远离B. 假设将两个分子从r=r2处释放，它们将相互靠近C. 假设将两个分子从r=r1处释放，它们的加速度先增大后减小D. 假设将两个分子从r=r1处释放，当r=r2时它们的速度最大5．如图所示，一导热性能良好．．．．．的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计。
气缸内封闭了一定质量的气体，气体分子间的相互作用不计。
现缓慢地逐渐向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中A. 气体的内能增大B. 气缸内分子的平均动能增大C. 单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数一定增多D. 因为外界对气体做了功，所以气体的温度是升高的7．下列说法中正确的是A. 物体的温度升高时，其内部每个分子热运动的动能一定增大B. 气体压强的产生是大量气体分子对器壁持续频繁的碰撞引起的C. 物体的机械能增大，其内部每个分子的动能一定增大D. 分子间距离减小，分子间的引力和斥力一定减小8．关于热现象，下列说法不正确的是A. 若一定质量的理想气体在膨胀的同时放出热量，则气体分子的平均动能减小B. 悬浮在液体中的颗粒越小、温度越高，布朗运动越剧烈C. 液晶与多晶体一样具有各向同性D. 当分子间的引力与斥力平衡时，分子势能最小9．下列改变物体内能的物理过程中，不属于对物体做功来改变物体内能的有A. 用锯子锯木料，锯条温度升高B. 阳光照射地面，地面温度升高C. 锤子敲击钉子，钉子变热D. 擦火柴时，火柴头燃烧起来10．下列说法中正确的是A. 物体甲自发传递热量给物体乙，说明甲物体的内能一定比乙物体的内能大B. 温度相等的两个物体接触，它们各自的内能不变且内能也相等C. 若冰熔化成水时温度不变且质量也不变，则内能是增加的D. 每个分子的内能等于它的势能和动能之和11．快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，假设袋内气体与外界没有热交换，当充气袋的四周被挤压时A. 外界对袋内气体做功，气体内能增大，温度升高B. 外界对袋内气体做功，气体内能减小，温度降低C. 袋内气体对外界做功，气体内能增大，温度不变D. 袋内气体对外界做功，气体内能减小，温度降低12．下列说法正确的是A. 常温常压下，一定质量的气体，保持体积不变，压强将随温度的增大而增大B. 用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功3.5×105J同时空气的内能增加了2.5×105J，则空气从外界吸收热量1×105JC. 物体的温度为0℃时，分子的平均动能为零D. 热量从低温物体传到高温物体是不可能的13．下列说法中正确的是A. 当两分子间距离大于平衡距离r0时，分子间的距离越大，分子势能越小B. 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C. 在空气中一定质量的100ºC的水吸收热量后变成100ºC的水蒸汽，则吸收的热量大于增加的内能D. 对一定质量的气体做功，气体的内能不一定增加E. 热量不可以从低温物体向高温物体传递14．关于热现象，下列说法中正确的是A. 显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分于运动的无规则性B. 扩散现象说明分子之间存在空隙，同时分子在永不停息地做无规则运动C. 自然界中所有宏现过程都具有方向性D. 可利用高科技手段、将流散的内能全部收集加以利用，而不引起其他变化E. 对大量事实的分析表明，不论技术手段如何先进，热力学零度最终不可能达到15．下列说法中，表述正确的是A. 气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和.B. 理论上，第二类永动机并不违背能量守恒定律，所以随着人类科学技术的进步，第二类永动机是有可能研制成功的C. 外界对气体做功时，其内能可能会减少D. 给自行车打气，越打越困难主要是因为胎内气体压强增大，而与分子间的斥力无关16．关于布朗运动，下列说法中正确的是A. 布朗运动是分子的运动，牛顿运动定律不再适用B. 布朗运动是分子无规则运动的反映C. 悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动是布朗运动D. 布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动E. 布朗运动的明显程度与颗粒的体积和质量大小有关17．下列说法中正确的是A. 只知道水蒸气的摩尔体积和水分子的体积，不能计算出阿伏加德罗常数B. 硬币或者钢针能够浮于水面上，是由于液体表面张力的作用C. 晶体有固定的熔点，具有规则的几何外形，物理性质具有各向异性D. 影响蒸发快慢以及人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一气温下水的饱和汽压的差距E. 随着科技的发展，可以利用高科技手段，将散失在环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化18．18．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态。
高中物理选修3-3热学《气体》单元测试题（含答案）
高中物理选修3-3热学《气体》单元测试题（含答案）高中物理选修3-3热学《气体》单元测试题一、选择题（共8小题，每小题6分，共48分）1. 有下列几种说法，其中错误的是A. 气体体积等于各个气体分子体积之和B. 气体的压强由大量气体分子对器壁的频繁碰撞而产生C. 温度越高，气体分子平均速度越大D. 一定质量的气体，体积不变时，分子平均速度越大，气体压强也越大2. 如图1所示，在U 型管的封闭端A 内有一部分气体，管中标斜线部分均为水银，则A 内气体的压强应为下述关系式中的：A. p=h 2B.p=p 0－h 1－h 2C.p=p 0－h 2D. p=p 0+h 13. 关于摄氏温度与热力学温度的换算中，下面说法错误的是A. 10℃=283KB.升高10℃就是升高283KC.－10℃=263KD. 降低到－10℃就是降低到263K4、如图汽缸由不传热的活塞把缸内理想气体分成两部分，当Ⅰ、Ⅱ两部分气体的热力学温度之比为3：2，他们的体积之比为2：1，如图所示，如果把气体Ⅰ升温到127℃，气体Ⅱ降温到－73℃，不计活塞和汽缸间的摩擦，活塞达到平衡后，两部分气体体积之比为A. 2：1B. 3：2C.5：2D.8：215.将一端开口的均匀玻璃管，开口竖直向下放入水银槽中，管上端封闭有空气，开始时管内外水银高度差为h ，现用力F 将管缓慢即匀速的提起，如图8—3所示，则在匀速提升过程中，作用在管外竖直向上的拉力F 的变化情况为：（设管不离开水银面）A. 逐渐增大B.逐渐减小C. 不变D. 不能判定6.如图所示，一定质量理想气体经历ab 、bc 、cd 、da 四个过程，正确的是A. ab 过程中气体压强减小B. bc 过程中气体压强减小C. cd 过程中气体压强增大D. da 过程中气体压强增大7.如图所示，一段水银柱把部分空气封闭在粗细均匀的玻璃管里，在玻璃管里先通过封闭端口的水平轴，顺时针旋转一周，下列说法正确的是A. 封闭端内的空气压强由大变小，又由小变大，恢复原值B. 封闭端内的空气压强由小变大，又由大变小，恢复原值C. 封闭端的空气体积由大变小，又由小变大，恢复原值D. 封闭端的空气体积由小变大，又由小变大，恢复原值8.在两端封闭内径均匀的玻璃观中有一段水银柱，起两端是空气，当玻璃管水平放置时，两端的空气柱长恰好相等，压强为p 厘米汞柱高，当玻璃管竖直放置时，上段空气柱的长度是下段的2倍，则玻璃观中的水银长的厘米数是：A. PB.3p/4C. p/2D.p/4图8—3二、填空题（每题6分，共12分）9.如图，两端都开口的倒U形玻璃管，B端插入水银槽中，而在右边管内有一段长为5cm的水银柱处于平衡状态，则左管内外水银面高度差为_______ cm，若把该管缓慢竖直向上提起2cm，则左管内外水银面高度差将______，右管内水银柱将向____移动10.温度为273℃，压强为0.5atm的空气密度为kg/m3。
高中物理3-3热学练习题(含答案)
高中物理选修3-3热学（复习）试题一、单项选择题1、在测定分子大小的油膜实验中，下面的假设和该实验无关的是（）A．油膜的体积等于总的分子体积之和B．油膜为单层分子且都是球形C．分子是一个挨一个排列，它们间的间隙可忽略D．油膜中分子沿直线排列2、关于分子的热运动，下述正确的是（）A．分子的热运动就是布朗运动B．布朗运动是悬浮在液体中微粒的分子的无规则运动，它反映微粒分子的无规则运动C．温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越激烈D．物体的速度越大，内部分子的热运动越激烈3、右图为两分子系统的势能E p和两分子间距离r的关系曲线。
下列说法正确的是（）A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力C．当r等于r1时，分子间的作用力为零D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功4、气体的温度升高了30℃，在热力学温标中，温度升高了（）A. 30KB. 273+30KC. 243KD. 303K5、下列关于内能的说法中，正确的是（）A．不同的物体，若温度相等，则内能也相等B．物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大C．对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能D．冰熔解成水，温度不变，则内能也不变6、某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。
开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。
在此过程中，若缸内气体和外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体（）A．对外做正功，内能增大B．对外做正功，分子的平均动能减小C．对外做负功，分子的平均动能增大D．对外做负功，内能减小7、一定质量的气体，在体积不变时，温度每升高1℃，它的压强增加量（）1 / 3A. 相同B. 逐渐增大C. 逐渐减小D. 成正比例增大8、已知理想气体的内能和温度成正比。
如图，实线是汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能（）A、先增大后减小B、先减小后增大C、单调变化D、保持不变9、两个容器A、B用截面均匀的水平玻璃管相通，如图所示，A、B中所装气体温度分别为100ºC和200ºC，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高100ºC，则水银将（）A．向左移动 B．向右移动C．不动 D．无法确定10、在密闭的四壁绝热的房间里，使房里长期没工作的电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，经过一段较长时间之后（）A．房间内的温度将降低 B．房间内的温度将不变C．房间内的温度将升高 D．无法判断房间内温度的变化，铝的摩尔质量为M，铝的密度为ρ，则下列说法13、已知阿伏伽德罗常数为NA正确的是( )A．1kg铝所含原子数为ρN A B．1个铝原予的质量为M/N A/(ρM) D．1个铝原子所占的体积为M/(ρN A) C．1m3铝所含原子数为NA14、一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（）A．物体机械能减小，内能增大B．物体机械能减小，内能不变C．机械能和内能总量减小D．机械能和内能总量不变15、下列说法正确的是（）A．第二类永动机和第一类永动机一样违背了能量守恒定律B．自然界中的能量是守恒的，所以能量永不枯竭，不必节约能源C．热力学第二定律反映了自然界中任何宏观过程都具有方向性D．不可能让热量由低温物体传递给高温物体而不引起其它任何变化16、如图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气（视为理想气体）。
高中物理 专题14 选修3-3热学 Word版含答案
（1）（6分）(2013河北邯郸高三12月质检)下列说法正确的是A．一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点C．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体D．当分子间的距离增大时，分子之间的引力和斥力均同时减小，而分子势能一定增大E．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成（2）（9分）(2013河北邯郸高三12月质检)如图，圆柱形气缸的上部有小挡板，可以阻止活塞滑离气缸，气缸内部的高度为d，质量不计的薄活塞将一定质量的气体封闭在气缸内。
开始时活塞离底部高度为23d ，温度为t 1=27℃，外界大气压强为p Ｏ=1atm ，现对气体缓缓加热。
求：（i ）气体温度升高到t 2=127℃时，活塞离底部的高度；（ii ）气体温度升高到t 3=357℃时，缸内气体的压强。
（2）【答案】（i ）d h 982 ；（ii ）p=1.4atm3.（2013天星调研卷）下列说法正确的是A ．晶体不一定都具有规则的形状和确定的熔点B ．外界对物体做功，物体内能一定增加C ．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子间斥力大于引力的缘故D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大答案：D解析：单晶体都具有规则的形状，多晶体不具有规则的形状，但单晶体和多晶体都具有确定的熔点，选项A错误；外界对物体做功，若散热，物体内能不一定增加，选项B错误；气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子无规则运动的缘故，选项C错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项D正确。
4.（2013天星调研卷）夏天将密闭有空气的矿泉水瓶放进低温的冰箱中会变扁，假设大气压强不变，此过程中瓶内空气（可看成理想气体）A．压强减小，温度降低B．压强不变，体积减小C．内能增加，对外界做功D．内能增加，放出热量5（6分）（2013云南昆明调研）下列说法中正确的是____（填入正确选项前的字母。
高中物理3-3《热学》计算题专项练习题(含答案)
热学计算题（二）1.如图所示，一根长L=100cm、一端封闭的细玻璃管开口向上竖直放置，管内用h=25cm长的水银柱封闭了一段长L1=30cm的空气柱．已知大气压强为75cmHg，玻璃管周围环境温度为27℃．求：Ⅰ．若将玻璃管缓慢倒转至开口向下，玻璃管中气柱将变成多长？Ⅱ．若使玻璃管开口水平放置，缓慢升高管内气体温度，温度最高升高到多少摄氏度时，管内水银不能溢出．2.如图所示，两端开口、粗细均匀的长直U形玻璃管内由两段水银柱封闭着长度为15cm的空气柱，气体温度为300K时，空气柱在U形管的左侧．（i）若保持气体的温度不变，从左侧开口处缓慢地注入25cm长的水银柱，管内的空气柱长为多少？（ii）为了使空气柱的长度恢复到15cm，且回到原位置，可以向U形管内再注入一些水银，并改变气体的温度，应从哪一侧注入长度为多少的水银柱？气体的温度变为多少？（大气压强P0=75cmHg，图中标注的长度单位均为cm）3.如图所示，U形管两臂粗细不等，开口向上，右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76cmHg。
左端开口管中水银面到管口距离为11cm，且水银面比封闭管内高4cm，封闭管内空气柱长为11cm。
现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求：①粗管中气体的最终压强；②活塞推动的距离。
4.如图所示，内径粗细均匀的U形管竖直放置在温度为7℃的环境中，左侧管上端开口，并用轻质活塞封闭有长l1=14cm，的理想气体，右侧管上端封闭，管上部有长l2=24cm的理想气体，左右两管内水银面高度差h=6cm，若把该装置移至温度恒为27℃的房间中（依然竖直放置），大气压强恒为p0=76cmHg，不计活塞与管壁间的摩擦，分别求活塞再次平衡时左、右两侧管中气体的长度．5.如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑气缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m的密闭活塞，活塞A导热，活塞B绝热，将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动且处于平衡状态，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l0，温度为T0．设外界大气压强为P0保持不变，活塞横截面积为S，且mg=P0S，环境温度保持不变．求：在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m时，两活塞在某位置重新处于平衡，活塞B下降的高度．6.如图，在固定的气缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为S A：S B=1：2，两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动．两个气缸都不漏气．初始时，A、B 中气体的体积皆为V0，温度皆为T0=300K．A中气体压强P A=1.5P0，P0是气缸外的大气压强．现对A加热，使其中气体的体积增大V0/4，,温度升到某一温度T．同时保持B中气体的温度不变．求此时A中气体压强（用P0表示结果）和温度（用热力学温标表达）7.如图所示为一简易火灾报警装置.其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声.27℃时，空气柱长度L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为10cm，管内水银柱的高度h为13cm，大气压强P0=75cmHg. （1）当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？8.如图所示，导热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的导热活塞与两气缸间均无摩擦，两活塞面积S A、S B的比值4：1，两气缸都不漏气；初始状态系统处于平衡，两气缸中气体的长度皆为L，温度皆为t0=27℃，A中气体压强P A=7P0/8，P0是气缸外的大气压强；（Ⅰ）求B中气体的压强；（Ⅱ）若使环境温度缓慢升高，并且大气压保持不变，求在活塞移动位移为L/2时环境温度为多少摄氏度？9.如图，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热．两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的1/4，活塞b在气缸的正中央．（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度；（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的1/16时，求氧气的压强．10.A 、B 汽缸的水平长度均为20 cm 、截面积均为10 cm 2，C 是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D 为阀门．整个装置均由导热材料制成．起初阀门关闭，A 内有压强A P ＝4.0×105 Pa 的氮气．B 内有压强=B P 2.0×105 Pa 的氧气．阀门打开后，活塞C 向右移动，最后达到平衡．求活塞C 移动的距离及平衡后B 中气体的压强．11.如图所示，内壁光滑长度为4l 、横截面积为S 的汽缸A 、B ，A 水平、B 竖直固定，之间由一段容积可忽略的细管相连，整个装置置于温度27℃、大气压为p 0的环境中，活塞C 、D 的质量及厚度均忽略不计．原长3l 、劲度系数03p S k l=的轻弹簧，一端连接活塞C 、另一端固定在位于汽缸A 缸口的O 点．开始活塞D 距汽缸B 的底部3l ．后在D 上放一质量为0p S m g =的物体．求： （1）稳定后活塞D 下降的距离；（2）改变汽缸内气体的温度使活塞D 再回到初位置，则气体的温度应变为多少？热学计算题（二）答案解析1.解：Ⅰ．以玻璃管内封闭气体为研究对象，设玻璃管横截面积为S，初态压强为：P1=P0+h=75+25=100cmHg，V1=L1S=30S，倒转后压强为：P2=P0﹣h=75﹣25=50cmHg，V2=L2S，由玻意耳定律可得：P1L1=P2L2 ，100×30S=50×L2S，解得：L2=60cm；Ⅱ．T1=273+27=300K，当水银柱与管口相平时，管中气柱长为：L3=L﹣h=100﹣25cm=75cm，体积为：V3=L3S=75S，P3=P0﹣h=75﹣25=50cmHg，由理想气体状态方程可得：代入数据解得：T3=375K，t=102℃2.解：（ⅰ）由于气柱上面的水银柱的长度是25cm，所以右侧水银柱的液面的高度比气柱的下表面高25cm，所以右侧的水银柱的总长度是25+5=30cm，试管的下面与右侧段的水银柱的总长45cm，所以在左侧注入25cm长的水银后，设有长度为x的水银处于底部水平管中，则 50﹣x=45解得 x=5cm即5cm水银处于底部的水平管中，末态压强为75+（25+25）﹣5=120cmHg，由玻意耳定律p1V1=p2V2代入数据，解得：L2=12.5cm（ⅱ）由水银柱的平衡条件可知需要也向右侧注入25cm长的水银柱才能使空气柱回到A、B之间．这时空气柱的压强为：P3=（75+50）cmHg=125cmHg由查理定律，有： =解得T3=375K3.①88cmHg；②4．5cm①设左管横截面积为S，则右管横截面积为3S，以右管封闭气体为研究对象．初状态p1＝80 cmHg，V1＝11×3S＝33S，两管液面相平时，Sh1＝3Sh2，h1＋h2＝4 cm，解得h2＝1 cm，此时右端封闭管内空气柱长l＝10 cm，V2＝10×3S＝30S气体做等温变化有p1V1＝p2V2即80×33S＝p2×30S 解得p2＝88cmHg②以左管被活塞封闭气体为研究对象p1′＝76 cmHg，V1′＝11S，p2＝p2′＝88 cmHg气体做等温变化有p1′V1′＝p2′V2′解得V2′＝9．5S活塞推动的距离为L＝11 cm＋3 cm－9．5 cm＝4．5cm4.解：设管的横截面积为S，活塞再次平衡时左侧管中气体的长度为l′，左侧管做等压变化，则有：其中，T=280K，T′=300K，解得：设平衡时右侧管气体长度增加x，则由理想气体状态方程可知：其中，h=6cmHg解得：x=1cm所以活塞平衡时右侧管中气体的长度为25cm．5.解：对I气体，初状态，末状态由玻意耳定律得：所以，对 II气体，初状态，末状态由玻意耳定律得：所以，l2=l0B活塞下降的高度为： =l0；6.解：活塞平衡时，由平衡条件得：P A S A+P B S B=P0（S A+S B）①，P A′S A+P B′S B=P0（S A+S B）②，已知S B =2S A ③，B 中气体初、末态温度相等，设末态体积为V B ，由玻意耳定律得：P B ′V B =P B V 0 ④，设A 中气体末态的体积为V A ，因为两活塞移动的距离相等， 故有=⑤，对A 中气体，由理想气体状态方程得：⑥， 代入数据解得：P B =，P B ′=，P A ′=2P 0，V A =，V B =，T A ==500K ，7.①177℃②8 cm ①封闭气体做等压变化，设试管横截面积为S ，则初态：V 1=20S ，T 1=300K ，末态：V 2=30S ，由盖吕萨克定律可得：1v T =22v T ，解得T 2=450K ，所以t 2=177℃． ②设当有xcm 水银柱注入时会在87℃报警，由理想气体状态方程可得：111p v T =222p v T ， 代入数据解得x=8 cm ．8.解：（1）设初态汽缸B 内的压强为p B ，对两活塞及刚性杆组成的系统由平衡条件有：p A S A +p 0S B =p B S B +p 0S A …①据已知条件有：S A ：S B =4：1…②联立①②有：p B =；（2）设末态汽缸A 内的压强为p A '，汽缸B 内的压强为p B '，环境温度由上升至的过程中活塞向右移动位移为x ，则对汽缸A 中的气体由理想气体状态方程得：…③对汽缸B 中的气体，由理想气体状态方程得：…④对末态两活塞及刚性杆组成的系统由平衡条件有：p A 'S A +p 0S B =p B 'S B +p 0S A …⑤联立③④⑤得：t=402℃．9.解：（ⅰ）活塞b 升至顶部的过程中，活塞a 不动，活塞a 、b 下方的氮气经历等压过程．设气缸A 的容积为V 0，氮气初态体积为V 1，温度为T 1，末态体积为V 2，温度为T 2，按题意，气缸B 的容积为V 0，则得：V 1=V 0+•V 0=V 0，①V 2=V 0+V 0=V 0，②根据盖•吕萨克定律得： =，③由①②③式和题给数据得：T 2=320K ； ④（ⅱ）活塞b 升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a 开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的时，活塞a 上方的氧气经历等温过程，设氧气初态体积为V 1′，压强为P 1′，末态体积为V 2′，压强为P 2′，由题给数据有，V 1′=V 0，P 1′=P 0，V 2′=V 0，⑤由玻意耳定律得：P 1′V 1′=P 2′V 2′，⑥由⑤⑥式得：P 2′=P 0．⑦ 10.7.6cm 3×105Pa 解析：由玻意耳定律，对A 部分气体有 S x L P LS P A )(+= ① 对B 部分气体有S x L P LS P B )(-= ②代入相关数据解得x ＝320=7.6cm ，P ＝3×105 Pa11.解：（1）开始时被封闭气体的压强为，活塞C 距气缸A 的底部为l ，被封气体的体积为4lS ，重物放在活塞D 上稳定后，被封气体的压强为：活塞C 将弹簧向左压缩了距离，则活塞C 受力平衡，有：根据玻意耳定律，得：解得：x=2l活塞D 下降的距离为：（2）升高温度过程中，气体做等压变化，活塞C 的位置不动，最终被封气体的体积为，对最初和最终状态，根据理想气体状态方程得解得：。
高中物理《热学》练习题(附答案解析)
高中物理《热学》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（ ）A ．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B ．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C ．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D ．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的2．下列关于系统是否处于平衡态的说法，正确的是（ ）A ．将一根铁丝的一端插入100℃的水中，另一端插入0℃的冰水混合物中，经过足够长的时间，铁丝处于平衡态B ．两个温度不同的物体相互接触时，这两个物体组成的系统处于非平衡态C ．0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，冰水混合物处于平衡态D ．压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态3．分子直径和分子的质量都很小，它们的数量级分别为（ ）A ．102610m,10kg d m --==B ．102910cm,10kg d m --==C ．102910m,10kg d m --==D ．82610m,10kg d m --==4．下列现象中，通过传热的方法来改变物体内能的是（ ）A ．打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加B ．太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高C ．用磨刀石磨刀时，刀片的温度升高，内能增加D ．打击铁钉，铁钉的温度升高，内能增加5．图甲是一种导热材料做成的“强力吸盘挂钩”，图乙是它的工作原理图。
使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（图乙1），吸盘中的空气（可视为理想气体）被挤出一部分。
然后把锁扣缓慢扳下（图乙2），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出。
在拉起吸盘的同时，锁扣对盘盖施加压力，致使盘盖以很大的压力压住吸盘，保持锁扣内气体密闭，环境温度保持不变。
下列说法正确的是（ ）A ．锁扣扳下后，吸盘与墙壁间的摩擦力增大B ．锁扣扳下后，吸盘内气体分子平均动能增大C ．锁扣扳下过程中，锁扣对吸盘中的气体做正功，气体内能增加D ．锁扣扳下后吸盘内气体分子数密度减小，气体压强减小6．以下说法正确的是（ ）A ．气体对外做功，其内能一定减小B ．分子势能一定随分子间距离的增加而增加C ．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体D ．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体7．在汽缸右侧封闭一定质量的理想气体，压强与大气压强相同。
(完整版)高中物理选修3-3热学部分测试题
高中物理选修3-3热学部分测试题第Ⅰ卷(选择题共60分)一、选择题(共15小题，共60分，每小题至少有一项是正确的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
)1.关于分子动理论，下列说法正确的是:A. 气体扩散的快慢与温度无关B. 布朗运动是液体分子的无规则运动C. 分子间同时存在着引力和斥力D. 分子间的引力总是随分子间距增大而增大2.如图所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中．纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度．当空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则:A. 空气的相对湿度减小B. 空气中水蒸汽的压强增大C. 空气中水的饱和气压减小D. 空气中水的饱和气压增大3.如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-V图中从a 到b的直线所示。
在此过程中:A．气体温度一直降低B．气体内能一直增加C．气体一直对外做功D．气体一直从外界吸热E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功4.对于实际的气体，下列说法正确的是:A．气体的内能包括气体分子的重力势能B．气体的内能包括分子之间相互作用的势能C．气体的内能包括气体整体运动的动能D．气体体积变化时，其内能可能不变E．气体的内能包括气体分子热运动的动能5.以下关于热运动的说法正确的是:A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大6.一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其VT图像如图所示．下列说法正确的有:A．A→B的过程中，气体对外界做功B．A→B的过程中，气体放出热量C．B→C的过程中，气体压强不变D．A→B→C的过程中，气体内能增加7.氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是:A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大8.如图，一定质量的理想气体从状态a 出发，经过等容过程ab 到达状态b ，再经过等温过程bc 到达状态c ，最后经等压过程ca 回到初态a .下列说法正确的是:A ．在过程ab 中气体的内能增加B ．在过程ca 中外界对气体做功C ．在过程ab 中气体对外界做功D ．在过程bc 中气体从外界吸收热量E ．在过程ca 中气体从外界吸收热量9.在高原地区烧水需要使用高压锅，水烧开后，锅内水面上方充满饱和汽，停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却，在冷却过程中，锅内水蒸汽的变化情况为:A ．压强变小B ．压强不变C ．一直是饱和汽D ．变为未饱和汽10.某气体的摩尔质量为M ，分子质量为m 。
高三物理3-3复习+计算题练习
高中物理3-3复习一、分子动理论1、物体是由大量分子组成的微观量：分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0宏观量：物质体积V 、摩尔体积V A 、物体质量m 、摩尔质量M 、物质密度ρ。
联系桥梁：阿伏加德罗常数（N A ＝6.02×1023mol －1） AV M V m ==ρ （1）分子质量：AA 0N V N MN m m A ρ===（2）分子体积：AA 0N M N V N V V A ρ＝＝=（对气体，V 0应为气体分子占据的空间大小） （3）分子大小：(数量级10-10m) ○1球体模型．30)2(34dN M N V V A A A πρ=== 直径306πV d =（固、液体一般用此模型）油膜法估测分子大小：SVd = S —单分子油膜的面积，V —滴到水中的纯油酸的体积 ○2立方体模型．30=V d （气体一般用此模型；对气体，d 应理解为相邻分子间的平均距离）注意：固体、液体分子可估算分子质量、大小(认为分子一个挨一个紧密排列)；气体分子间距很大，大小可忽略，不可估算大小，只能估算气体分子所占空间、分子质量。
（4）分子的数量：A A N MV N M m nN N A ρ=== 2、分子永不停息地做无规则运动（1）扩散现象：不同物质彼此进入对方的现象。
温度越高，扩散越快。
直接说明了组成物体的分子总是不停地做无规则运动，温度越高分子运动越剧烈。
（2）布朗运动：悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动。
发生原因是固体微粒受到包围微粒的液体分子无规则运动地撞击的不平衡性造成的．因而间接．．说明了液体分子在永不停息地做无规则运动．① 布朗运动是固体微粒的运动而不是固体微粒中分子的无规则运动． ②布朗运动反映液体分子的无规则运动但不是液体分子的运动．③课本中所示的布朗运动路线，不是固体微粒运动的轨迹． ④微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显． 3、分子间存在相互作用的引力和斥力①分子间引力和斥力一定同时存在，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力变化快，实际表现出的分子力是分子引力和分子斥力的合力③分子力的表现及变化，对于曲线注意两个距离，即平衡距离r 0（约10－10m ）与10r 0。
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高中物理3-3《热学》计算题专项练习题(含答案)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN热学计算题（二）1.如图所示，一根长L=100cm、一端封闭的细玻璃管开口向上竖直放置，管内用h=25cm长的水银柱封闭了一段长L1=30cm的空气柱．已知大气压强为75cmHg，玻璃管周围环境温度为27℃．求：Ⅰ．若将玻璃管缓慢倒转至开口向下，玻璃管中气柱将变成多长？Ⅱ．若使玻璃管开口水平放置，缓慢升高管内气体温度，温度最高升高到多少摄氏度时，管内水银不能溢出．2.如图所示，两端开口、粗细均匀的长直U形玻璃管内由两段水银柱封闭着长度为15cm的空气柱，气体温度为300K时，空气柱在U形管的左侧．（i）若保持气体的温度不变，从左侧开口处缓慢地注入25cm长的水银柱，管内的空气柱长为多少？（ii）为了使空气柱的长度恢复到15cm，且回到原位置，可以向U形管内再注入一些水银，并改变气体的温度，应从哪一侧注入长度为多少的水银柱气体的温度变为多少（大气压强P0=75cmHg，图中标注的长度单位均为cm）3.如图所示，U形管两臂粗细不等，开口向上，右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76cmHg。
左端开口管中水银面到管口距离为11cm，且水银面比封闭管内高4cm，封闭管内空气柱长为11cm。
现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求：①粗管中气体的最终压强；②活塞推动的距离。
4.如图所示，内径粗细均匀的U形管竖直放置在温度为7℃的环境中，左侧管上端开口，并用轻质活塞封闭有长l1=14cm，的理想气体，右侧管上端封闭，管上部有长l2=24cm的理想气体，左右两管内水银面高度差h=6cm，若把该装置移至温度恒为27℃的房间中（依然竖直放置），大气压强恒为p0=76cmHg，不计活塞与管壁间的摩擦，分别求活塞再次平衡时左、右两侧管中气体的长度．5.如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑气缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m的密闭活塞，活塞A导热，活塞B绝热，将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动且处于平衡状态，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l0，温度为T0．设外界大气压强为P0保持不变，活塞横截面积为S，且mg=P0S，环境温度保持不变．求：在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m时，两活塞在某位置重新处于平衡，活塞B下降的高度．6.如图，在固定的气缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为S A：S B=1：2，两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动．两个气缸都不漏气．初始时，A、B 中气体的体积皆为V0，温度皆为T0=300K．A中气体压强P A=1.5P0，P0是气缸外的大气压强．现对A加热，使其中气体的体积增大V0/4，,温度升到某一温度T．同时保持B中气体的温度不变．求此时A中气体压强（用P 0表示结果）和温度（用热力学温标表达）7.如图所示为一简易火灾报警装置.其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声.27℃时，空气柱长度L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为10cm，管内水银柱的高度h为13cm，大气压强P0=75cmHg. （1）当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？8.如图所示，导热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的导热活塞与两气缸间均无摩擦，两活塞面积S A、S B的比值4：1，两气缸都不漏气；初始状态系统处于平衡，两气缸中气体的长度皆为L，温度皆为t0=27℃，A中气体压强P A=7P0/8，P0是气缸外的大气压强；（Ⅰ）求B中气体的压强；（Ⅱ）若使环境温度缓慢升高，并且大气压保持不变，求在活塞移动位移为L/2时环境温度为多少摄氏度？9.如图，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热．两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的1/4，活塞b在气缸的正中央．（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度；（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的1/16时，求氧气的压强．10.A 、B 汽缸的水平长度均为20 cm 、截面积均为10 cm 2，C 是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D 为阀门．整个装置均由导热材料制成．起初阀门关闭，A 内有压强A P ＝4.0×105 Pa 的氮气．B 内有压强=B P 2.0×105 Pa 的氧气．阀门打开后，活塞C 向右移动，最后达到平衡．求活塞C 移动的距离及平衡后B 中气体的压强．11.如图所示，内壁光滑长度为4l 、横截面积为S 的汽缸A 、B ，A 水平、B 竖直固定，之间由一段容积可忽略的细管相连，整个装置置于温度27℃、大气压为p 0的环境中，活塞C 、D 的质量及厚度均忽略不计．原长3l 、劲度系数03p S k l=的轻弹簧，一端连接活塞C 、另一端固定在位于汽缸A 缸口的O 点．开始活塞D 距汽缸B 的底部3l ．后在D 上放一质量为0p S m g =的物体．求： （1）稳定后活塞D 下降的距离；（2）改变汽缸内气体的温度使活塞D 再回到初位置，则气体的温度应变为多少？热学计算题（二）答案解析1.解：Ⅰ．以玻璃管内封闭气体为研究对象，设玻璃管横截面积为S，初态压强为：P1=P0+h=75+25=100cmHg，V1=L1S=30S，倒转后压强为：P2=P0﹣h=75﹣25=50cmHg，V2=L2S，由玻意耳定律可得：P1L1=P2L2 ，100×30S=50×L2S，解得：L2=60cm；Ⅱ．T1=273+27=300K，当水银柱与管口相平时，管中气柱长为：L3=L﹣h=100﹣25cm=75cm，体积为：V3=L3S=75S，P3=P0﹣h=75﹣25=50cmHg，由理想气体状态方程可得：代入数据解得：T3=375K，t=102℃2.解：（ⅰ）由于气柱上面的水银柱的长度是25cm，所以右侧水银柱的液面的高度比气柱的下表面高25cm，所以右侧的水银柱的总长度是25+5=30cm，试管的下面与右侧段的水银柱的总长45cm，所以在左侧注入25cm长的水银后，设有长度为x的水银处于底部水平管中，则 50﹣x=45解得 x=5cm即5cm水银处于底部的水平管中，末态压强为75+（25+25）﹣5=120cmHg，由玻意耳定律p1V1=p2V2代入数据，解得：L2=12.5cm（ⅱ）由水银柱的平衡条件可知需要也向右侧注入25cm长的水银柱才能使空气柱回到A、B之间．这时空气柱的压强为：P3=（75+50）cmHg=125cmHg由查理定律，有： =解得T3=375K3.①88cmHg；②4．5cm①设左管横截面积为S，则右管横截面积为3S，以右管封闭气体为研究对象．初状态p1＝80 cmHg，V1＝11×3S＝33S，两管液面相平时，Sh1＝3Sh2，h1＋h2＝4 cm，解得h2＝1 cm，此时右端封闭管内空气柱长l＝10 cm，V2＝10×3S＝30S气体做等温变化有p1V1＝p2V2即80×33S＝p2×30S 解得p2＝88cmHg②以左管被活塞封闭气体为研究对象p1′＝76 cmHg，V1′＝11S，p2＝p2′＝88 cmHg气体做等温变化有p1′V1′＝p2′V2′解得V2′＝9．5S活塞推动的距离为L＝11 cm＋3 cm－9．5 cm＝4．5cm4.解：设管的横截面积为S，活塞再次平衡时左侧管中气体的长度为l′，左侧管做等压变化，则有：其中，T=280K，T′=300K，解得：设平衡时右侧管气体长度增加x，则由理想气体状态方程可知：其中，h=6cmHg解得：x=1cm所以活塞平衡时右侧管中气体的长度为25cm．5.解：对I气体，初状态，末状态由玻意耳定律得：所以，对 II气体，初状态，末状态由玻意耳定律得：所以，l2=l0B活塞下降的高度为： =l0；6.解：活塞平衡时，由平衡条件得：P A S A +P B S B =P 0（S A +S B ） ①，P A ′S A +P B ′S B =P 0（S A +S B ） ②，已知S B =2S A ③，B 中气体初、末态温度相等，设末态体积为V B ，由玻意耳定律得：P B ′V B =P B V 0 ④，设A 中气体末态的体积为V A ，因为两活塞移动的距离相等， 故有=⑤，对A 中气体，由理想气体状态方程得：⑥， 代入数据解得：P B =，P B ′=，P A ′=2P 0，V A =，V B =，T A ==500K ，7.①177℃②8 cm ①封闭气体做等压变化，设试管横截面积为S ，则初态：V 1=20S ，T 1=300K ，末态：V 2=30S ，由盖吕萨克定律可得：1v T =22v T ，解得T 2=450K ，所以t 2=177℃． ②设当有xcm 水银柱注入时会在87℃报警，由理想气体状态方程可得：111p v T =222p v T ， 代入数据解得x=8 cm ．8.解：（1）设初态汽缸B 内的压强为p B ，对两活塞及刚性杆组成的系统由平衡条件有：p A S A +p 0S B =p B S B +p 0S A …①据已知条件有：S A ：S B =4：1…②联立①②有：p B =；（2）设末态汽缸A 内的压强为p A '，汽缸B 内的压强为p B '，环境温度由上升至的过程中活塞向右移动位移为x ，则对汽缸A 中的气体由理想气体状态方程得：…③对汽缸B 中的气体，由理想气体状态方程得：…④对末态两活塞及刚性杆组成的系统由平衡条件有：p A 'S A +p 0S B =p B 'S B +p 0S A …⑤联立③④⑤得：t=402℃．9.解：（ⅰ）活塞b 升至顶部的过程中，活塞a 不动，活塞a 、b 下方的氮气经历等压过程．设气缸A 的容积为V 0，氮气初态体积为V 1，温度为T 1，末态体积为V 2，温度为T 2，按题意，气缸B 的容积为V 0，则得：V 1=V 0+•V 0=V 0，①V 2=V 0+V 0=V 0，②根据盖•吕萨克定律得： =，③由①②③式和题给数据得：T 2=320K ； ④（ⅱ）活塞b 升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a 开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的时，活塞a 上方的氧气经历等温过程，设氧气初态体积为V 1′，压强为P 1′，末态体积为V 2′，压强为P 2′，由题给数据有，V 1′=V 0，P 1′=P 0，V 2′=V 0，⑤由玻意耳定律得：P 1′V 1′=P 2′V 2′，⑥由⑤⑥式得：P 2′=P 0．⑦ 10.7.6cm 3×105Pa 解析：由玻意耳定律，对A 部分气体有 S x L P LS P A )(+= ① 对B 部分气体有S x L P LS P B )(-= ②代入相关数据解得x ＝320=7.6cm ，P ＝3×105 Pa11.解：（1）开始时被封闭气体的压强为，活塞C 距气缸A 的底部为l ，被封气体的体积为4lS ，重物放在活塞D 上稳定后，被封气体的压强为：活塞C 将弹簧向左压缩了距离，则活塞C 受力平衡，有：根据玻意耳定律，得：解得：x=2l活塞D 下降的距离为：（2）升高温度过程中，气体做等压变化，活塞C 的位置不动，最终被封气体的体积为，对最初和最终状态，根据理想气体状态方程得解得：。