高中物理试题精选热学部分
高中物理《热力学定律》练习题(附答案解析)
高中物理《热力学定律》练习题(附答案解析)学校:___________姓名:___________班级:___________一、单选题1.关于物体内能的变化,下列说法中正确的是( )A .物体吸收了热量,它的内能可以减小B .物体的机械能变化时,它的内能也一定随着变化C .外界对物体做功,它的内能一定增加D .物体既吸收热量,又对外界做功,它的内能一定不变2.一定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做了4810J ⨯的功,气体的内能减少了51.210J ⨯,则下列各式中正确的是( )A .454810J 1.210J 410J W U Q =⨯∆=⨯=⨯,,B . 455810J 1.210J 210J W U Q =⨯∆=-⨯=-⨯,,C . 454810J 1.210J 210J W U Q =-⨯∆=⨯=⨯,,D . 454810J 1.210J 410J W U Q =-⨯∆=-⨯=-⨯,,3.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4.关于固体、液体和气体,下列说法正确的是( )A .晶体一定有规则的几何形状,形状不规则的金属一定是非晶体B .把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力的缘故C .木船浮在水面上是由于表面张力D .外界对物体做功,物体的内能一定增加5.下列说法正确的是( )A .α射线、β射线和γ射线是三种波长不同的电磁波B .根据玻尔理论可知,氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能和动能之和不守恒C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先增大后减小D.只要对物体进行不断的冷却,就可以把物体的温度降为绝对零度6.关于能源,下列说法正确的是()A.根据能量守恒定律,我们不需要节约能源B.化石能源、水能和风能都是不可再生的能源C.华龙一号(核电技术电站)工作时,它能把核能转化为电能D.能量的转化、转移没有方向性7.关于热现象,下列说法正确的是()A.固体很难被压缩,是因为分子间存在斥力B.液体分子的无规则运动称为布朗运动C.气体吸热,其内能一定增加D.0°C水结成冰的过程中,其分子势能增加8.加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)()A.压强增大,内能减小B.压强减小,分子热运动的平均动能增大C.吸收热量,内能增大D.对外做功,分子热运动的平均动能减小二、多选题9.下列关于热力学第二定律的理解正确的是()A.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的B.空调既能制热又能制冷,说明热传递不存在方向性C.从微观的角度看,热力学第二定律表明一个孤立系统总是向无序度更大的方向发展D.没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失,热机可以把燃料产生的内能全部转化为机械能10.一定质量的理想气体,其状态变化过程的p-V图像如图所示。
高三物理热学试题答案及解析
高三物理热学试题答案及解析1.如图,一气缸水平固定在静止的小车上,一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内,平衡时活塞与气缸底相距L。
现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动,稳定时发,不计气缸和活塞间的摩擦,且小车运动时,现活塞相对于气缸移动了距离d。
已知大气压强为p大气对活塞的压强仍可视为p,整个过程中温度保持不变。
求小车的加速度的大小。
【答案】【解析】设小车加速度大小为a,稳定时气缸内气体的压强为,活塞受到气缸内外气体的压力分别为,由牛顿第二定律得:,小车静止时,在平衡情况下,气缸内气体的压强应为,由波伊尔定律得:式中,联立解得:2.下列说法中正确的是A.水可以浸润玻璃,水银不能浸润玻璃B.热管是利用升华和汽化传递热量的装置C.布朗运动是指在显微镜下直接观察到的液体分子的无规则运动。
D.一般说来物体的温度和体积变化时它的内能都要随之改变【答案】AD【解析】热管是利用热传导原理与致冷介质的快速热传递性质的装置,B错;布朗运动是固体小颗粒的运动,C错;3.(1)关于热力学定律和分子动理论,下列说法正确的是____。
(填选项前的字母)A.一定量气体吸收热量,其内能一定增大B.不可能使热量由低温物体传递到高温物体C.若两分子间距离增大,分子势能一定增大D.若两分子间距离减小,分子间引力和斥力都增大(2)空气压缩机的储气罐中储有1.0atm的空气6.0L,现再充入1.0 atm的空气9.0L。
设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,则充气后储气罐中气体压强为_____。
(填选项前的字母)A.2.5 atm B.2.0 atm C.1.5 atm D.1.0 atm【答案】(1)D (2)A【解析】(1) 改变内能有热传递和做功,如果吸热比对外做功要少得话,物体的内能会减小,所以答案A错;在引起变化的条件下,热量可以从低温传给高温如空调等所以答案B错;在分子力为排斥力时距离增大分子势能减小,答案C错,正确答案选D.(2)由等温变化可知代入数据可知答案A正确;4.关于热学现象和规律,下列说法中正确的是。
热学专题(2024高考真题及解析)
热学专题1.[2024·安徽卷] 某人驾驶汽车,从北京到哈尔滨.在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变,且没有漏气,可视为理想气体),于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气,使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中,轮胎内气体的温度与环境温度相同,且保持不变).已知该轮胎内气体的体积V0=30 L,从北京出发时,该轮胎内气体的温度t1=-3 ℃,压强p1=2.7×105 Pa.哈尔滨的环境温度t2=-23 ℃,大气压强p0取1.0×105 Pa.求:(1)在哈尔滨时,充气前该轮胎内气体压强的大小;(2)充进该轮胎的空气体积.1.(1)2.5×105 Pa(2)6 L[解析] (1)在哈尔滨时,设充气前该轮胎内气体压强的大小为p2.由查理定律可得p1T1=p2 T2其中p1=2.7×105 Pa,T1=(273-3) K=270 K,T2=(273-23) K=250 K解得p2=2.5×105 Pa(2)设充进该轮胎的空气体积为V.以充进的空气和该轮胎内原有的气体整体为研究对象,由玻意耳定律可得p2V0+p0V=p1V0解得V=6 L2.[2024·北京卷] 一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮,将气泡内的气体视为理想气体,且气体分子个数不变,外界大气压不变.在上浮过程中气泡内气体 ()A.内能变大B.压强变大C.体积不变D.从水中吸热2.D[解析] 上浮过程气泡内气体的温度不变,内能不变,故A错误;气泡内气体压强p=p0+ρ水gh,故上浮过程气泡内气体的压强减小,故B错误;由玻意耳定律pV=C知,气体的体积变大,故C错误;上浮过程气体体积变大,气体对外做功,由热力学第一定律ΔU=Q+W 知,气体从水中吸热,故D正确.3.[2024·甘肃卷] 如图所示,刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体,被隔板分成A 、B 两部分,隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连(忽略隔板厚度和弹簧体积).容器横截面积为S 、长为2l.开始时系统处于平衡态,A 、B 体积均为Sl ,压强均为p 0,弹簧为原长.现将B 中气体抽出一半,B 的体积变为原来的34.整个过程系统温度保持不变,气体视为理想气体.求: (1)抽气之后A 、B 的压强p A 、p B . (2)弹簧的劲度系数k.3.(1)45p 0 23p 0 (2)8p 0S15l[解析] (1)抽气前两部分的体积为V =Sl ,对A 分析,抽气后V A =2V -34V =54Sl 根据玻意耳定律得p 0V =p A ·54V 解得p A =45p 0对B 分析,若压强不变的情况下抽去一半的气体,则体积变为原来的一半,即V B =12V ,则根据玻意耳定律得p 0·12V =p B ·34V 解得p B =23p 0(2)由题意可知,弹簧的压缩量为l4,对活塞受力分析有p A S =p B S +F 根据胡克定律得F =k l4联立得k =8p 0S15l4.[2024·广东卷] 差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统.如图所示,A、B 两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B的体积不变.当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中;当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭.当环境温度T1=300 K时,A内气体体积V A1=4.0×10-2 m3;B 内气体压强p B1等于大气压强p0.已知活塞的横截面积S=0.10 m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105 Pa.重力加速度大小g取10 m/s2.A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与汽缸间的摩擦,差压阀与连接管道内的气体体积不计.当环境温度降低到T2=270 K时:(1)求B内气体压强p B2;(2)求A内气体体积V A2;(3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m.4.(1)9×104 Pa(2)3.6×10-2 m3(3)110 kg[解析] (1)当环境温度降低到T2=270 K时,B内气体压强降低.若此时差压阀没打开,设p B2'为差压阀未打开时B内气体的压强,B内气体体积不变,由查理定律得p0 T1=p B2' T2解得p B2'=9×104 Pa由于A、B内气体压强差p0-p B2'<Δp,故差压阀未打开,则p B2=p B2'即p B2=9×104 Pa(2)差压阀未打开时,A内气体的压强不变,由盖-吕萨克定律得V A1 T1=V A2 T2解得V A2=3.6×10-2 m3(3)倒入铁砂后,B内气体的温度和体积都不变,但压强增加,故可知A中气体通过差压阀进入B中,当B内气体压强为p0时,A内气体压强比B内气体压强高Δp,再根据A的活塞受力平衡可知(p0+Δp)S=p0S+mg解得m=110 kg5.[2024·广西卷] 如图甲,圆柱形管内封装一定质量的理想气体,水平固定放置,横截面积S =500 mm 2的活塞与一光滑轻杆相连,活塞与管壁之间无摩擦.静止时活塞位于圆管的b 处,此时封闭气体的长度l 0=200 mm .推动轻杆先使活塞从b 处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为5 mm 的a 处,再使封闭气体缓慢膨胀,直至活塞回到b 处.设活塞从a 处向左移动的距离为x ,封闭气体对活塞的压力大小为F ,膨胀过程F -15+x曲线如图乙.大气压强p 0=1×105 Pa .(1)求活塞位于b 处时,封闭气体对活塞的压力大小; (2)推导活塞从a 处到b 处封闭气体经历了等温变化;(3)画出封闭气体等温变化的p -V 图像,并通过计算标出a 、b 处坐标值.5.(1)50 N (2)见解析 (3)如图所示[解析] (1)活塞位于b 处时,根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强p 0,故此时封闭气体对活塞的压力大小为 F =p 0S =1×105×500×10-6 N=50 N (2)根据题意可知F -15+x 图线为一条过原点的直线,设斜率为k ,可得F =k ·15+x 根据F =pS 可得气体压强为p =k(5+x )S故可知活塞从a 处到b 处对封闭气体由玻意耳定律得 pV =k(5+x )S·S ·(x +5)×10-3=k ·10-3故可知该过程中封闭气体的pV 值恒定不变,故可知a →b 过程封闭气体做等温变化.(3)分析可知全过程中气体做等温变化,开始在b 处时,有 p b V b =p 0Sl 0在b 处时气体体积为 V b =Sl 0=10×10-5 m 3 在a 处时气体体积为 V a =Sl a =0.25×10-5 m 3 根据玻意耳定律有 p a V a =p b V b =p 0Sl 0解得p a=40×105 Pa故封闭气体等温变化的p-V图像如图6.[2024·海南卷] 用铝制易拉罐制作温度计,一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)粗细均匀,吸管与罐密封性良好,罐内气体可视为理想气体,已知罐体积为330 cm3,薄吸管底面积为0.5 cm2,罐外吸管总长度为20 cm,当温度为27 ℃时,油柱离罐口10 cm,不考虑大气压强变化,下列说法正确的是()A.若在吸管上标注等差温度值,则刻度左密右疏B.该装置所测温度不高于31.5 ℃C.该装置所测温度不低于23.5 ℃D.其他条件不变,缓慢把吸管拉出来一点,则油柱离罐口距离增大6.B[解析] 设油柱离罐口的距离为x,由盖-吕萨克定律得V1T1=VT,其中V1=V0+Sl1=335cm3,T1=(273+27)K=300 K,V=V0+Sl=(330+0.5x)cm3,代入解得T=(3067x+1980067)K,根据T=(t+273) K可知t=(3067x+150967)℃,故若在吸管上标注等差温度值,则刻度均匀,故A错误;当x=20 cm时,该装置所测的温度最高,代入解得t max≈31.5 ℃,故该装置所测温度不高于31.5 ℃,当x=0时,该装置所测的温度最低,代入解得t min≈22.5 ℃,故该装置所测温度不低于22.5 ℃,故B正确,C错误;其他条件不变,缓慢把吸管拉出来一点,由盖-吕萨克定律可知,油柱离罐口距离不变,故D错误.7.(多选)[2024·海南卷] 一定质量的理想气体从状态a 开始经ab 、bc 、ca 三个过程回到原状态,已知ab 垂直于T 轴,bc 延长线过O 点,下列说法正确的是 ( )A .bc 过程外界对气体做功B .ca 过程气体压强不变C .ab 过程气体放出热量D .ca 过程气体内能减小7.AC [解析] 由理想气体状态方程pVT =C ,化简可得V =Cp ·T ,V -T 图线中,各点与原点连线的斜率的倒数表示气体的压强,则图线的斜率越大,压强越小,故p a <p b =p c ,bc 过程为等压变化,气体体积减小,外界对气体做功,故A 正确;由A 选项可知,ca 过程气体压强减小,故B 错误;ab 过程为等温变化,故气体内能不变,即ΔU =0,气体体积减小,外界对气体做功,故W >0,根据热力学第一定律ΔU =Q +W ,解得Q <0,故ab 过程气体放出热量,故C 正确;ca 过程,气体温度升高,内能增大,故D 错误.8.(多选)[2024·河北卷] 如图所示,水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分,左侧封闭一定质量的理想气体,右侧为真空,活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接.汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度,弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计.活塞初始时静止在汽缸正中间,后因活塞密封不严发生缓慢移动,活塞重新静止后 ( )A .弹簧恢复至自然长度B .活塞两侧气体质量相等C .与初始时相比,汽缸内气体的内能增加D .与初始时相比,活塞左侧单位体积内气体分子数减少8.ACD [解析] 初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力而处于平衡状态,弹簧处于压缩状态.因活塞密封不严,可知左侧气体向右侧真空散逸,左侧气体压强变小,右侧出现气体,对活塞有向左的压力,由于最终左、右两侧气体相通,故两侧气体压强相等,因此弹簧恢复原长,A 正确;由于活塞向左移动,最终两侧气体压强相等,左侧气体体积小于右侧气体体积,所以左侧气体质量小于右侧气体质量,B 错误;密闭的汽缸绝热,与外界没有能量交换,与初始时相比,弹簧弹性势能减少了,所以气缸内气体的内能增加,C 正确;初始时气体都在活塞左侧,最终气体充满整个汽缸,所以初始时活塞左侧单位体积内气体分子数应该是最终的两倍,D 正确.9.[2024·湖北卷] 如图所示,在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m 的活塞密封一部分理想气体,活塞横截面积为S ,能无摩擦地滑动.初始时容器内气体的温度为T 0,气柱的高度为h.当容器内气体从外界吸收一定热量后,活塞缓慢上升15h 再次平衡.已知容器内气体内能变化量ΔU 与温度变化量ΔT 的关系式为ΔU =C ΔT ,C 为已知常数,大气压强恒为p 0,重力加速度大小为g ,所有温度都为热力学温度.求: (1)再次平衡时容器内气体的温度. (2)此过程中容器内气体吸收的热量.9.(1)65T 0 (2)15h (p 0S +mg )+15CT 0[解析] (1)容器内气体进行等压变化,则由盖-吕萨克定律得V 0T 0=V1T 1即ℎS T 0=(ℎ+15ℎ)S T 1解得T 1=65T 0(2)此过程中容器内气体内能增加量ΔU =C (T 1-T 0) 容器内气体压强p =p 0+mgS气体体积增大,则气体对外做功,W =-pS ·15h 根据热力学第一定律得ΔU =W +Q 联立解得Q =15h (p 0S +mg )+15CT 010.[2024·湖南卷] 一个充有空气的薄壁气球,气球内气体压强为p 、体积为V.气球内空气可视为理想气体.(1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p 0,求此时气体的体积V 0(用p 0、p 和V 表示); (2)小赞同学想测量该气球内气体体积V 的大小,但身边仅有一个电子天平.将气球置于电子天平上,示数为m =8.66×10-3 kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响).小赞同学查阅资料发现,此时气球内气体压强p 和体积V 还满足:(p -p 0)(V -V B 0)=C ,其中p 0=1.0×105 Pa 为大气压强,V B 0=0.5×10-3 m 3为气球无张力时的最大容积,C =18 J 为常数.已知该气球自身质量为m 0=8.40×10-3 kg,外界空气密度为ρ0=1.3 kg/m 3,g 取10 m/s 2.求气球内气体体积V 的大小.10.(1)pVp0(2)5×10-3 m3[解析] (1)理想气体做等温变化,根据玻意耳定律有pV=p0V0解得V0=pVp0(2)设气球内气体质量为m气,则m气=ρ0V0对气球进行受力分析如图所示根据平衡条件有mg+ρ0gV=m气g+m0g结合题中p和V满足的关系(p-p0)(V-V B0)=C联立解得V=5×10-3 m311.[2024·江苏卷] 某科研实验站有一个密闭容器,容器内有温度为300 K、压强为105 Pa 的气体,容器内有一个面积为0.06 m2的观测台.现将这个容器移动到月球,容器内的温度变成240 K.整个过程可认为气体的体积不变,月球表面为真空状态.求:(1)气体现在的压强;(2)观测台对气体的压力.11.(1)8×104 Pa(2)4.8×103 N[解析] (1)由题知,整个过程可认为气体的体积不变,则根据查理定律得p1T1=p2 T2解得p2=8×104 Pa(2)根据压强的定义,观测台对气体的压力F=p2S=4.8×103 N12.[2024·江西卷] 可逆斯特林热机的工作循环如图所示.一定质量的理想气体经ABCDA 完成循环过程,AB和CD均为等温过程,BC和DA均为等容过程.已知T1=1200 K,T2=300 K,气体在状态A的压强p A=8.0×105 Pa,体积V1=1.0 m3,气体在状态C的压强p C=1.0×105 Pa.求:(1)气体在状态D的压强p D;(2)气体在状态B的体积V2.12.(1)2.0×105 Pa(2)2.0 m3[解析] (1)气体从状态D到状态A的过程发生等容变化,根据查理定律有p DT2=p A T1解得p D=2.0×105 Pa(2)气体从状态C到状态D的过程发生等温变化,根据玻意耳定律有p C V2=p D V1解得V2=2.0 m3气体从状态B到状态C发生等容变化,因此气体在状态B的体积也为V2=2.0 m313.[2024·山东卷] 一定质量理想气体经历如图所示的循环过程,a→b过程是等压过程,b→c过程中气体与外界无热量交换,c→a过程是等温过程.下列说法正确的是 ()A.a→b过程,气体从外界吸收的热量全部用于对外做功B.b→c过程,气体对外做功,内能增加C.a→b→c过程,气体从外界吸收的热量全部用于对外做功D.a→b过程,气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量13.C[解析] a→b过程是等压过程且体积增大,则W ab<0,由盖-吕萨克定律可知T b>T a,则ΔU ab>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功,另一部分用于增加内能,A错误;b→c过程中气体与外界无热量交换,即Q bc=0,由于气体体积增大,则W bc<0,由热力学第一定律ΔU=Q+W可知,ΔU bc<0,即气体内能减少,B错误;c→a过程是等温过程,即T c=T a,则ΔU ac=0,根据热力学第一定律可知a→b→c过程,气体从外界吸收的热量全部用于对外做功,C正确;由A项分析可知Q ab=ΔU ab-W ab,由B项分析可知W bc=ΔU bc,由C项分析可知0=W ca+Q ca,又ΔU ab+ΔU bc=0,联立解得Q ab-(-Q ca)=(-W ab-W bc)-W ca,根据p-V图像与坐标轴所围图形的面积表示外界与气体之间做的功,结合题图可知a→b→c过程气体对外界做的功大于c→a过程外界对气体做的功,即-W ab-W bc>W ca,则Q ab-(-Q ca)>0,即a→b过程气体从外界吸收的热量Q ab大于c→a过程放出的热量-Q ca,D错误.14.[2024·山东卷] 图甲为战国时期青铜汲酒器,根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器,如图乙所示.长柄顶部封闭,横截面积S1=1.0 cm2,长度H=100.0 cm,侧壁有一小孔A.储液罐的横截面积S2=90.0 cm2、高度h=20.0 cm,罐底有一小孔B.汲液时,将汲液器竖直浸入液体,液体从孔B进入,空气由孔A排出;当内外液面相平时,长柄浸入液面部分的长度为x;堵住孔A,缓慢地将汲液器竖直提出液面,储液罐内刚好储满液体.已知液体密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度大小g取10 m/s2,大气压p0=1.0×105 Pa.整个过程温度保持不变,空气可视为理想气体,忽略器壁厚度.(1)求x;(2)松开孔A,从外界进入压强为p0、体积为V的空气,使满储液罐中液体缓缓流出,堵住孔A,稳定后罐中恰好剩余一半的液体,求V.14.(1)2 cm(2)8.92×10-4 m3[解析] (1)在缓慢地将汲液器竖直提出液面的过程中,封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律有p1(H-x)S1=p2HS1根据题意可知p1=p0,p2+ρgh=p0联立解得x=2 cm(2)对新进入的气体和原有的气体整体分析,由玻意耳定律有S2)p0V+p2HS1=p3(HS1+ℎ2=p0又p3+ρg·ℎ2联立解得V=8.92×10-4 m315.(多选)[2024·新课标卷] 如图所示,一定量理想气体的循环由下面4个过程组成:1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量),2→3为等压过程,3→4为绝热过程,4→1为等容过程.上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程.下列说法正确的是()A.1→2过程中,气体内能增加B.2→3过程中,气体向外放热C.3→4过程中,气体内能不变D.4→1过程中,气体向外放热15.AD[解析] 1→2为绝热过程,则Q=0,由于气体体积减小,则外界对气体做功,即W>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知ΔU>0,即气体内能增加,故A正确;2→3为等压过程,气体体积增大,根据盖-吕萨克定律可知,气体温度升高,则气体内能增大,即ΔU>0,由于气体体积增大,则气体对外界做功,即W<0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q>0,即气体从外界吸热,故B错误;3→4为绝热过程,则Q=0,由于气体体积增大,则气体对外界做功,即W<0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知ΔU<0,即气体内能减小,故C错误;4→1为等容过程,压强减小,根据查理定律可知,气体温度降低,则气体内能减小,即ΔU<0,由于体积不变,则W=0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q<0,即气体向外放热,故D正确.16.[2024·浙江6月选考] 如图所示,测定一个形状不规则小块固体体积,将此小块固体放入已知容积为V0的导热效果良好的容器中,开口处竖直插入两端开口的薄玻璃管,其横截面积为S,接口用蜡密封.容器内充入一定质量的理想气体,并用质量为m的活塞封闭,活塞能无摩擦滑动,稳定后测出气柱长度为l1.将此容器放入热水中,活塞缓慢竖直向上移动,再次稳定后气柱长度为l2、温度为T2.已知S=4.0×10-4 m2,m=0.1 kg,l1=0.2 m,l2=0.3 m,T2=350 K,V0=2.0×10-4 m3.大气压强p0=1.0×105 Pa,环境温度T1=300 K,g取10 m/s2.(1)在此过程中器壁单位面积所受气体分子的平均作用力(选填“变大”“变小”或“不变”),气体分子的数密度(选填“变大”“变小”或“不变”);(2)求此不规则小块固体的体积V;(3)若此过程中气体内能增加10.3 J,求吸收的热量Q.16.(1)不变 变小 (2)4×10-5 m 3 (3)14.4 J[解析] (1)温度升高时,活塞缓慢上升,受力不变,故封闭气体压强不变,由p =F S 知器壁单位面积所受气体分子的平均作用力不变;由于气体体积变大,所以气体分子的数密度变小.(2)气体发生等压变化,有V 0-V+l 1S T 1=V 0-V+l 2S T 2 解得V =4×10-5 m 3(3)此过程中,外界对气体做功为W =-p 1S (l 2-l 1)对活塞受力分析,有p 1S =mg +p 0S由热力学第一定律得ΔU =W +Q其中ΔU =10.3 J联立解得Q =14.4 J。
46道高中物理33题热学热门大题整理大全
1\如图5所示,厚度和质量不计、横截面积为S=10 cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上,汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上,活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0=300 K,压强为p=0.5×105 Pa,活塞与汽缸底的距离为h=10 cm,活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气,大气压强为p0=1.0×105 Pa。
图5(1)求此时桌面对汽缸的作用力F N;(2)现通过电热丝将气体缓慢加热到T,此过程中气体吸收热量为Q=7 J,内能增加了ΔU=5 J,整个过程活塞都在汽缸内,求T的值。
解析(1)对汽缸受力分析,由平衡条件有F N+pS=p0S,解得F N=(p0-p)S=(1.0×105 Pa-0.5×105 Pa)×10×10-4 m2=50 N。
(2)设温度升高至T时活塞距离汽缸底距离为H,则气体对外界做功W=p0ΔV=p0S(H-h),由热力学第一定律得ΔU=Q-W,解得H=12 cm。
气体温度从T0升高到T的过程,由理想气体状态方程得pShT0=p0SHT,解得T=p0Hph T0=105×0.120.5×105×0.10×300 K=720 K。
答案(1)50 N(2)720 K(等压变化,W=pΔV;只要温度发生变化,其内能就发生变化。
(4)结合热力学第一定律ΔU=W+Q求解问题。
2.如图8所示,用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计,开始时活塞距离汽缸底部高度h 1=0.50 m ,气体的温度t 1=27 ℃。
给汽缸缓慢加热至t 2=207 ℃,活塞缓慢上升到距离汽缸底某一高度h 2处,此过程中缸内气体增加的内能ΔU =300 J ,已知大气压强p 0=1.0×105 Pa ,活塞横截面积S =5.0×10-3 m 2。
高中物理热学试题及答案
高中物理热学试题及答案一、选择题(每题3分,共30分)1. 热量的单位是()A. 焦耳B. 牛顿C. 瓦特D. 帕斯卡2. 热力学第一定律的数学表达式是()A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q - WC. ΔS = Q/TD. ΔG = Q + W3. 温度是物体冷热程度的度量,其单位是()A. 米B. 千克C. 开尔文D. 秒4. 热传导的微观解释是()A. 粒子的布朗运动B. 粒子的碰撞C. 粒子的扩散D. 粒子的波动5. 物体的比热容是指()A. 单位质量的物体温度升高1℃所吸收的热量B. 单位质量的物体温度升高1℃所放出的热量C. 单位质量的物体温度降低1℃所吸收的热量D. 单位质量的物体温度降低1℃所放出的热量6. 理想气体的内能只与()有关A. 体积B. 温度C. 压力D. 质量7. 热机效率是指()A. 热机输出功率与输入功率的比值B. 热机输出功率与输入功率的差值C. 热机输入功率与输出功率的比值D. 热机输入功率与输出功率的差值8. 热力学第二定律的开尔文表述是()A. 不可能从单一热源吸热使之完全变为功而不产生其他影响B. 不可能使热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响C. 不可能从单一热源吸热使之完全变为功并产生其他影响D. 不可能使热量从高温物体传到低温物体而不产生其他影响9. 绝对零度是()A. -273.15℃B. 0℃C. 273.15℃D. 100℃10. 热力学第三定律表明()A. 绝对零度不可能达到B. 绝对零度可以轻易达到C. 绝对零度是温度的极限D. 绝对零度是温度的起点二、填空题(每题2分,共20分)1. 热力学第一定律表明,能量在转化和转移过程中______。
2. 热力学第三定律指出,当温度趋近于绝对零度时,所有纯物质的______趋于零。
3. 热传导、热对流和热辐射是热传递的三种基本方式,其中热辐射不需要______。
4. 物体吸收或放出热量时,其温度不一定变化,例如冰在熔化过程中______。
高二物理热学试题答案及解析
高二物理热学试题答案及解析1.一位质量为60 kg的同学为了表演“轻功”,他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体),然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上,在气球的上方放置一轻质塑料板,如图所示。
(1)关于气球内气体的压强,下列说法正确的是_________A.大于大气压强B.是由于气体重力而产生的C.是由于气体分子之间的斥力而产生的D.是由于大量气体分子的碰撞而产生的(2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中,球内气体温度可视为不变。
下列说法正确的是_________A.球内气体体积变大B.球内气体体积变小C.球内气体内能变大D.球内气体内能不变(3) 为了估算气球内气体的压强,这位同学在气球的外表面涂上颜料,在轻质塑料板面和气球一侧表面贴上间距为2.0 cm的方格纸。
表演结束后,留下气球与方格纸接触部分的“印迹”如图所示。
若表演时大气压强为1.013105Pa,忽略气球张力和塑料板的重力,取g="10" m/s2,则气球内气体的压强 Pa。
(取3位有效数字)。
(4)气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下“印迹”,这一“印迹”面积与方格纸上留下的“印迹”面积存在什么关系?【答案】(1) AD (2) BD (3)1.05×105(4)相等【解析】(1)气球内气体的压强大于大气压强,是由于大量气体分子的碰撞而产生的,AD对;(2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中,压强增大体积减小,温度不变内能不变,BD对;(3)略(4)略2.关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中,正确的是A.甲图中,由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知,当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力均为零B.乙图中,在固体薄片上涂上石蜡,用烧热的针接触其上一点,从石蜡熔化情况可判定固体薄片必为晶体C.丙图中,食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的D.丁图中,微粒的运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动【答案】B时,它们间相互作用的引力和斥力的合力为零,A错误;【解析】当两个相邻的分子间距离为r在乙图中可以看到固体薄板为晶体,B正确;晶体的特点各向异性,C错误;微粒的运动是液体分子无规则运动的反映,D错误;故选B.【考点】分子间的作用力、晶体和非晶体的特点、分子热运动。
高中物理经典题库-热学试题49个
五、热学试题集粹(15+5+9+20=49个)一、选择题(在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确)1.下列说法正确的是[]A.温度是物体内能大小的标志B.布朗运动反映分子无规则的运动C.分子间距离减小时,分子势能一定增大D.分子势能最小时,分子间引力与斥力大小相等2.关于分子势能,下列说法正确的是[]A.分子间表现为引力时,分子间距离越小,分子势能越大B.分子间表现为斥力时,分子间距离越小,分子势能越大C.物体在热胀冷缩时,分子势能发生变化D.物体在做自由落体运动时,分子势能越来越小3.关于分子力,下列说法中正确的是[]A.碎玻璃不能拼合在一起,说明分子间斥力起作用B.将两块铅压紧以后能连成一块,说明分子间存在引力C.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和,说明分子间存在的引力D.固体很难拉伸,也很难被压缩,说明分子间既有引力又有斥力4.下面关于分子间的相互作用力的说法正确的是[]A.分子间的相互作用力是由组成分子的原子内部的带电粒子间的相互作用而引起的B.分子间的相互作用力是引力还是斥力跟分子间的距离有关,当分子间距离较大时分子间就只有相互吸引的作用,当分子间距离较小时就只有相互推斥的作用C.分子间的引力和斥力总是同时存在的D.温度越高,分子间的相互作用力就越大5.用r表示两个分子间的距离,Ep表示两个分子间的相互作用势能.当r=r0时两分子间的斥力等于引力.设两分子距离很远时Ep=0 []A.当r>r0时,Ep随r的增大而增加B.当r<r0时,Ep随r的减小而增加C.当r>r0时,Ep不随r而变D.当r=r0时,Ep=06.一定质量的理想气体,温度从0℃升高到t℃时,压强变化如图2-1所示,在这一过程中气体体积变化情况是[]图2-1A.不变B.增大C.减小D.无法确定7.将一定质量的理想气体压缩,一次是等温压缩,一次是等压压缩,一次是绝热压缩,那么[]A.绝热压缩,气体的内能增加B.等压压缩,气体的内能增加C.绝热压缩和等温压缩,气体内能均不变D.三个过程气体内能均有变化8.如图2-2所示,0.5mol理想气体,从状态A变化到状态B,则气体在状态B时的温度为[]图2-2A.273KB.546KC.810KD.不知TA所以无法确定9.如图2-3是一定质量理想气体的p-V图线,若其状态由a→b→c→a(ab为等容过程,bc为等压过程,ca为等温过程),则气体在a、b、c三个状态时[]图2-3A.单位体积内气体分子数相等,即na=nb=ncB.气体分子的平均速度va>vb>vcC.气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞次数Na>Nb>NcD.气体分子在单位时间内对器壁单位面积作用的总冲量Ia>Ib=Ic10.一定质量的理想气体的状态变化过程如图2-4所示,MN为一条直线,则气体从状态M到状态N的过程中[]图2-4A.温度保持不变B.温度先升高,后又减小到初始温度C.整个过程中气体对外不做功,气体要吸热D.气体的密度在不断减小题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案BD BC BD C AB C A C CD BD11.一定质量的理想气体自状态A经状态B变化到状态C,这一过程在V-T图中的表示如图2-5所示,则[]A.在过程AB中,气体压强不断变大B.在过程BC中,气体密度不断变大C.在过程AB中,气体对外界做功D.在过程BC中,气体对外界放热12.如图2-6所示,一圆柱形容器上部圆筒较细,下部的圆筒较粗且足够长.容器的底是一可沿下圆筒无摩擦移动的活塞S,用细绳通过测力计F将活塞提着,容器中盛水.开始时,水面与上圆筒的开口处在同一水平面上(如图),在提着活塞的同时使活塞缓慢地下移.在这一过程中,测力计的读数[]图2-6A.先变小,然后保持不变B.一直保持不变C.先变大,然后变小D.先变小,然后变大13.如图2-7所示,粗细均匀的U形管,左管封闭一段空气柱,两侧水银面的高度差为h,U型管两管间的宽度为d,且d<h,现将U形管以O点为轴顺时针旋转90°至两个平行管水平,并保持U形管在竖直平面内,两管内水银柱的长度分别变为h1′和h2′.设温度不变,管的直径可忽略不计,则下列说法中正确的是[]图2-7A.h1增大,h2减小B.h1减小,h2增大,静止时h1′=h2′C.h1减小,h2增大,静止时h1′>h2′D.h1减小,h2增大,静止时h1′<h2′14.如图2-8所示,一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞,使气缸悬空而静止,设活塞与缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动,缸壁导热性能良好使缸内气体总能与外界大气温度相同,则下述结论中正确的是[]A.若外界大气压增大,则弹簧将压缩一些B.若外界大气压增大,则气缸上底面距地面的高度将减小C.若气温升高,则气缸上底面距地面的高度将减小D.若气温升高,则气缸上底面距地面的高度将增大15.如图2-9所示,导热气缸开口向下,内有理想气体,气缸固定不动,缸内活塞可自由滑动且不漏气.活塞下挂一个砂桶,砂桶装满砂子时,活塞恰好静止.现给砂桶底部钻一个小洞,细砂慢慢漏出,外部环境温度恒定,则[]图2-9A.气体压强增大,内能不变B.外界对气体做功,气体温度不变C.气体体积减小,压强增大,内能减小D.外界对气体做功,气体内能增加题号11 12 13 14 15答案ABD A A BD AB二、填空题1.估算一下,可知地球表面附近空气分子之间的距离约为________m(取一位有效数字);某金属的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常量为N.若把金属分子视为球形,经估算该金属的分子直径约为________.2.高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧,锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈,不会漏气.锅盖中间有一排气孔,上面套上类似砝码的限压阀,将排气孔堵住.当加热高压锅,锅内气体压强增大到一定程度时,气体就把限压阀顶起来,蒸汽即从排气孔中排出锅外.已知某高压锅限压阀的质量为0.1kg,排气孔直径为0.3cm,则锅内气体压强最大可达________Pa.3.圆筒内装有100升1atm的空气,要使圆筒内空气压强增大到10atm,应向筒内打入同温度下2atm的压缩气体________L.4.如图2-10所示为一定质量理想气体的状态变化过程的图线A→B→C→A,则B→C的变化是________过程,若已知TA=300K,TB=400K,则TC=________K.图2-105.一圆柱形的坚固容器,高为h,上底有一可以打开和关闭的密封阀门.现把此容器沉入水深为H 的湖底,并打开阀门,让水充满容器,然后关闭阀门.设大气压强为p0,湖水密度为ρ.则容器内部底面受到的向下的压强为________.然后保持容器状态不变,将容器从湖底移到湖面,这时容器内部底面受到的向下压强为________.填空题参考答案1.3×10-9 2.2.4×105 3.450 4.等压1600/3 5.p0+ρgHρgH1.如图2-14所示,有一热气球,球的下端有一小口,使球内外的空气可以流通,以保持球内外压强相等,球内有温度调节器,以便调节球内空气的温度,使气球可以上升或下降,设气球的总体积V0=500m3(不计算壳体积),除球内空气外,气球质量M=180kg.已知地球表面大气温度T0=280K,密度ρ0=1.20kg/m3,如果把大气视为理想气体,它的组成和温度几乎不随高度变化.问:为使气球从地面飘起,球内气温最低必须加热到多少开?图2-142.已知一定质量的理想气体的初始状态Ⅰ的状态参量为p1、V1、T1,终了状态Ⅱ的状态参量为p2、V2、T2,且p2>p1,V2>V1,如图2-15所示.试用玻意耳定律和查理定律推导出一定质量的理想气体状态方程.要求说明推导过程中每步的根据,最后结果的物理意义,且在p-V图上用图线表示推导中气体状态的变化过程.图2-153.在如图2-16中,质量为mA的圆柱形气缸A位于水平地面,气缸内有一面积S=5.00×10-3m2,质量mB=10.0kg的活塞B,把一定质量的气体封闭在气缸内,气体的质量比气缸的质量小得多,活塞与气缸的摩擦不计,大气压强=1.00×105Pa.活塞B经跨过定滑轮的轻绳与质量为mC=20.0kg的圆桶C相连.当活塞处于平衡时,气缸内的气柱长为L/4,L为气缸的深度,它比活塞的厚度大得多,现在徐徐向C桶内倒入细沙粒,若气缸A能离开地面,则气缸A的质量应满足什么条件?图2-164.如图2-17所示,一圆柱形气缸直立在水平地面上,内有质量不计的可上下移动的活塞,在距缸底高为2H0的缸口处有固定的卡环,使活塞不会从气缸中顶出,气缸壁和活塞都是不导热的,它们之间没有摩擦.活塞下方距缸底高为H0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中各封闭同种的理想气体,开始时A、B中气体的温度均为27℃,压强等于外界大气压强p0,活塞距气缸底的高度为1.6H0,现通过B中的电热丝缓慢加热,试求:图2-17(1)与B中气体的压强为1.5p0时,活塞距缸底的高度是多少?(2)当A中气体的压强为1.5p0时,B中气体的温度是多少?5.如图2-18所示是一个容积计,它是测量易溶于水的粉末物质的实际体积的装置,A容器的容积V3.S是通大气的阀门,C是水银槽,通过橡皮管与容器B相通.连通A、B的管道很细,容积A=300cm可以忽略.下面是测量的操作过程:(1)打开S,移动C,使B中水银面降低到与标记M相平.(2)关闭S,缓慢提升C,使B中水银面升到与标记N相平,量出C中水银面比标记N高h1=25cm.(3)打开S,将待测粉末装入容器A中,移动C使B内水银面降到M标记处.(4)关闭S,提升C使B内水银面升到与N标记相平,量出C中水银面比标记N高h2=75cm.(5)从气压计上读得当时大气压为p0=75cmHg.设整个过程温度保持不变.试根据以上数据求出A中待测粉末的实际体积.图2-186.某种喷雾器贮液筒的总容积为7.5L,如图2-19所示,现打开密封盖,装入6L的药液,与贮液筒相连的活塞式打气筒,每次能压入300cm3、1atm的空气,若以上过程温度都保持不变,则图2-19(1)要使贮气筒中空气压强达到4atm,打气筒应该拉压几次?(2)在贮气筒内气体压强达4atm,才打开喷嘴使其喷雾,直至内外气体压强相等,这时筒内还剩多少药液?7.(1)一定质量的理想气体,初状态的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1,经过某一变化过程,气体的末状态压强、体积和温度分别为p2、V2、T2.试用玻意耳定律及查理定律推证:p1V1/T1=p2V2/T2.(2)如图2-19,竖直放置的两端开口的U形管(内径均匀),内充有密度为ρ的水银,开始两管内的水银面到管口的距离均为L.在大气压强为p0=2ρgL时,用质量和厚度均不计的橡皮塞将U形管的左侧管口A封闭,用摩擦和厚度均不计的小活塞将U形管右侧管口B封闭,橡皮塞与管口A内壁间的最大静摩擦力fm=ρgLS(S为管的内横截面积).现将小活塞向下推,设管内空气温度保持不变,要使橡皮塞不会从管口A被推出,求小活塞下推的最大距离.图2-198.用玻马定律和查理定律推出一定质量理想气体状态方程,并在图2-20的气缸示意图中,画出活塞位置,并注明变化原因,写出状态量.图2-209.如图2-21所示装置中,A、B和C三支内径相等的玻璃管,它们都处于竖直位置,A、B两管的上端等高,管内装有水,A管上端封闭,内有气体,B管上端开口与大气相通,C管中水的下方有活塞顶住.A、B、C三管由内径很小的细管连接在一起.开始时,A管中气柱长L1=3.0m,B管中气柱长L2=2.0m,C管中水柱长L0=3m,整个装置处于平衡状态.现将活塞缓慢向上顶,直到C管中的水全部被顶到上面的管中,求此时A管中气柱的长度L1′,已知大气压强p0=1.0×105Pa,计算时取g=10m/s2.图2-2010.麦克劳真空计是一种测量极稀薄气体压强的仪器,其基本部分是一个玻璃连通器,其上端玻璃管A与盛有待测气体的容器连接,其下端D经过橡皮软管与水银容器R相通,如图2-22所示.图中K1、K2是互相平行的竖直毛细管,它们的内径皆为d,K1顶端封闭.在玻璃泡B与管C相通处刻有标记m.测量时,先降低R使水银面低于m,如图2-22(a).逐渐提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高,这时K1中水银面比顶端低h,如图2-22(b)所示.设待测容器较大,水银面升降不影响其中压强,测量过程中温度不变.已知B(m以上)的容积为V,K1的容积远小于V,水银密度为ρ.(1)试导出上述过(2)已知V=628cm3,毛细管的直径d=0.30mm,水银密度ρ=13.6×103程中计算待测压强p的表达式.kg/m3,h=40mm,算出待测压强p(计算时取g=10m/s2,结果保留2位数字).图2-2111.如图2-23所示,容器A和气缸B都是透热的,A放置在127℃的恒温箱中,而B放置在27℃、1atm的空气中,开始时阀门S关闭,A内为真空,其容器VA=2.4L;B内轻活塞下方装有理想气体,其体积为VB=4.8L,活塞上方与大气相通.设活塞与气缸壁之间无摩擦且不漏气,连接A和B的细管容积不计.若打开S,使B内封闭气体流入A,活塞将发生移动,待活塞停止移动时,B内活塞下方剩余气体的体积是多少?不计A与B之间的热传递.图2-22 图2-2312.如图2-23有一热空气球,球的下端有一小口,使球内外的空气可以流通,以保持球内外压强相等,球内有温度调节器,以便调节球内空气温度,使气球可以上升或下降,设气球的总体积V0=500 m3(不计球壳体积),除球内空气外,气球质量M=180kg.已知地球表面大气温度T0=280K,密度ρ0=1.20kg/m3,如果把大气视为理想气体,它的组成和温度几乎不随高度变化,问:为使气球从地面飘起,球内气温最低必须加热到多少开?13.如图2-25均匀薄壁U形管,左管上端封闭,右管开口且足够长,管的横截面积为S,内装密度为ρ的液体.右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上,卡口与左管上端等高,活塞与管壁间无摩擦且不漏气.温度为T0时,左、右管内液面高度相等,两管内空气柱长度均为L,压强均为大气压强p0.现使两边温度同时逐渐升高,求:(1)温度升高到多少时,右管活塞开始离开卡口上升?(2)温度升高到多少时,左管内液面下降h?图2-24 图2-2514.如图2-26所示的装置中,装有密度ρ=7.5×102kg/m3的液体的均匀U形管的右端与体积很大的密闭贮气箱相连通,左端封闭着一段气体.在气温为-23℃时,气柱长62cm,右端比左端低40cm.当气温升至27℃时,左管液面上升了2cm.求贮气箱内气体在-23℃时的压强为多少?(g取10m/s2)15.两端开口、内表面光滑的U形管处于竖直平面内,如图2-27所示,质量均为m=10kg的活塞A、B在外力作用下静止于左右管中同一高度h处,将管内空气封闭,此时管内外空气的压强均为p0=1.0×105Pa.左管和水平管横截面积S1=10cm2,右管横截面积S2=20cm2,水平管长为3h.现撤去外力让活塞在管中下降,求两活塞稳定后所处的高度.(活塞厚度略大于水平管直径,管内气体初末状态同温,g取10m/s2)图2-26 图2-27计算题参考答案1.解:设使气球刚好从地面飘起时球内空气密度为ρ,则由题意知ρ0gV0=Mg+ρgV0,设温度为T、密度为ρ、体积为V0的这部分气体在温度为T0,密度为ρ0时体积为V,即有ρV0=ρ0V.由等压变化有V0/T=V/T0,解得T=400K.2.解:设气体先由状态Ⅰ(p1、V1、T1),经等温变化至中间状态A(pA、V2、T1),由玻意耳定律,得p1V1=pAV2,①再由中间状态A(pA、V2、T1)经等容变化至终态Ⅱ(p2、V2、T2),由查理定律,得pA/T1=p2/T2,②由①×②消去pA,可得p1V1/T1=p2V2/T2,上式表明:一定质量的理想气体从初态(p1、V1、T1)变到终态(p2、V2、T2),压强和体积的乘积与热力学温度的比值是不变的.过程变化如图6所示.图63.解:取气缸内气柱长为L/4的平衡态为状态1,气缸被缓慢提离地面时的平衡态为状态2.以p1、p2表示状态1、2的压强,L2表示在状态2中气缸内气柱长度.由玻意耳定律,得p1L/4=p2L2,①在状态1,活塞B处于力学平衡状态,由力学平衡条件得到p1S+mCg=p0S+mBg,②在状态2,气缸A处于力学平衡状态,由力学平衡条件得到p2S+mAg=p0S,③由①、②、③三式解得mA=(p0S/g)-((p0S+mBg-mCg)/4g)(L/L2),以题给数据代入就得到mA=(50-10(L/L2))kg,由于L2最大等于L.故由⑤式得知,若想轻绳能把气缸A提离地面,气缸的质量应满足条件mA≤40kg.4.(1)B中气体做等容变化,由查理定律pB/p′B=TB/T′B,求得压强为1.5p0时气体的温度T′B=450K.A中气体做等压变化,由于隔板导热,A、B中气体温度相等,A中气体温度也为450K.对A中气体VA′/VA=TA′/TA,VA′=(TB′/TA)VA=0.9H0S,活塞距离缸底的高度为1.9H0.(2)当A中气体压强为1.5p0,活塞将顶在卡环处,对A中气体pAVA/TA=p″AV"A/T"A,得T"A=(p"AV"A/pAVA)TA=750K.即B中气体温度也为750K.5.解:对于步骤①②,以A、B中气体为研究对象.初态p1=p0,V1=VA+VB,末态p2=p0+h1,V2=VA,依玻意耳定律p1V1=p2V2,解得VB=100cm3.对于步骤③④,以A、B中气体为研究对象,初态p′1=p0,V′1=V,末态p′2=p0+h2,V′2=V-VB,依玻意耳定律p′1V′1=p′2V′2,解得V=200cm3,粉末体积V0=VA+VB-V=200cm3.6.解:(1)贮液筒装入液体后的气体体积V1=V总-V液①设拉力n次打气筒压入的气体体积V2=nV0,②根据分压公式:(温度T一定)pV1=p1V1+p1V2,③解①②③,可得n=(pV1-p1V1)/p1V0=15(次),④(2)对充好气的贮液筒中的气体,m,T一定喷雾后至内外压强相等,贮液筒内气体体积为V2,pV1=p2V2,⑤贮液筒内还剩有药液体积V剩=V总-V2⑥解⑤⑥得:V剩=1.5L.⑦7.(1)证明:在如图5所示的p-V图中,一定质量的气体从初状态A(p1,V1,T1)变化至末状态B(p2,V2,T2),假设气体从初状态先等温变化至C(pC,V2,T1),再等容变化至B(p2,V2,T2).第一个变化过程根据玻耳定律有,p1V1=pCV2.第二个变化过程根据查理定律有,pC/p2=T1/T2.由以上两式可解得:p1V1/T1=p2V2/T2.图5(2)解:设小活塞下推最大距离L1时,左管水银面上升的距离为x,以p0表示左右两管气体初态的压强,p1、p2表示压缩后左右两管气体的压强.根据玻意耳定律,左管内气体p0LS=p1(L-x)S,右管内气体p0LS=p2(L+x-L1)S,左、右两管气体末状态压强关系p2=p1+ρg·2x.橡皮塞刚好不被推出时,根据共点力平衡条件p1S=p0S+fm=3ρgLS,由上四式解得x=L/3,L1=26L/33.8.图略.由等温变化的玻意耳定律,得p1V2=pCV2,再由等容变化的查理定律,得pC/T1=p2/T2,两式联立,化简得:p1V1/T1=p2V2/T2.9.解:设活塞顶上后,A、B两管气柱长分别为L1′和L2′,则[p0+ρg(L1-L2)]L1=[p0+ρg(L1′-L2′)]L1′,且L1-L1′+L2-L2′=L0,解得L1′=2.5m.表明A管中进水0.5m,因C管中原有水3.0m,余下的2.5m水应顶入B管,而B管上方空间只有2.0m,可知一定有水溢出B管.按B管上方有水溢出列方程,对封闭气体p1=p0-ρg(L1-L2),p1′=p0+ρgL1′,p1L1=p1′L1′,联立解得L1′=2.62m.10.解:(1)水银面升到m时B中气体刚被封闭,压强为待测压强p.这部分气体末态体积为ah,a=πd2/4,压强为p+hρg,由玻意尔定律,得pV=(p+ρgh)πd2h/4,整理得p(V-πd2h/4)=ρghπd2h/4.根据题给条件,πd2h/4远小于V,得pV=(hρg)πd2h/4,化简得p=ρgh2πd2/4V.(2)代入数值解得p=2.4×10-2Pa.11.解:设原气缸中封闭气体初状态的体积VB分别为VB1和VB2两部分.打开S后,VB1最终仍留在B中,而VB2将全部流入容器A内.对于仍留在B中的这部分气体,因p、T不变,故VB1不变.对于流入A中的气体,由于p不变,据盖·吕萨克定律得VB2/T1=VA/T2,代入数据得VB2=1.8L,最后B内活塞下方剩余气体体积VB1=VB-VB2=3L.12.解:设使气球刚好从地面飘起时球内空气密度为ρ,则由题意知ρ0gV0=ρgV0+Mg.设温度为T、密度为ρ、体积为V0的这部分气体在温度为T0、密度为ρ0时体积为V,即有ρV0=ρ0V.由等压变化有V0/T=V/T0,联解得T=400K.13.解:(1)右管内气体为等容过程,p0/T0=p1/T1,p1=p0+mg/S,T1=T0(1+mg/p0S).(2)对左管内气体列出状态方程:p0LS/T0=p2V2/T2,p2=p0+mg/S+2ρgh,V2=(L+h)S,∴T2=T0L(p0+mg/S+2ρgh)(L+h)/p0.14.解:在下列的计算中,都以1cm液柱产生的压强作为压强单位.设贮气箱气体在-23℃时压强为p0,则U形管左侧气体在-23℃时压强p0′=p0-40.设贮气箱气体在27℃时压强为p,则U形管左侧气体在27℃时压强p′=p-44.对左侧气体据理想气体状态方程得p0′×62S/250=p′×60S/300.对贮气箱内的气体,据查理定律得p0/250=p/300.以上四式联立解出p0相当于140cm液柱的压强,故p0=7.5×102×10×1.40Pa=1.05×104Pa.15.解:撤去外力后左侧向下压强p左=p0+mg/S1=2×105Pa=2p0,右侧向下压强p右=p0+mg/S2=1.5×105Pa=1.5p0,故活塞均下降,且左侧降至水平管口.设右侧降至高为x处,此时封闭气体压强变为p′=1.5p0.对封闭气体p0(4hS1+hS2)=1.5p0(3hS1+xS2),∴x=h/2.。
高中物理竞赛热学部分优题选
高中物理竞赛——热学题选1.一个老式的电保险丝,由连接在两个端纽之间的一根细而均匀的导线构成。
导线按斯特藩定律从其表面散热。
斯特藩定律指出:辐射功率P 跟辐射体表面积S 以及一个与温度有关的函数成正比,即(),44外辐T T S P -∞试说明为什么用保险丝时并不需要准确的长度。
2.有两根长度均为50cm 的金属丝A 和B 牢固地焊在一起,另两端固定在牢固的支架上(如图21-3)。
其线胀系数分别为αA =1.1×10-5/℃,αB =1.9×10-5/℃,倔强系数分别为K A =2×106N/m ,K B =1×106N/m ;金属丝A 受到450N 的拉力时就会被拉断,金属丝B 受到520N 的拉力时才断,假定支架的间距不随温度改变。
问:温度由+30°C 下降至-20°C 时,会出现什么情况?(A 、B 丝都不断呢,还是A 断或者B 断呢,还是两丝都断呢?)不计金属丝的重量,在温度为30°C 时它们被拉直但张力为零。
3.长江大桥的钢梁是一端固定,另一端自由的。
这是为什么?如果在-10℃时把两端都固定起来,当温度升高到40℃时,钢梁所承担的胁强(压强)是多少?(钢的线胀系数为12×10-6/℃,弹性模量为2.0×105N/mm 2,g=10m/s 2)4.厚度均为a=0.2毫米的钢片和青铜片,在T 1=293开时,将它们的端点焊接起来,成为等长的平面双金属片,若钢和青铜的线膨胀系数分别为10-5/度和2×10-5/度,当把它们的温度升高到T 2=293开时,它们将弯成圆弧形,试求这圆弧的半径,在加热时忽略厚度的变化。
5.在负载功率P 1=1kW ,室温t 0=20℃时,电网中保险丝的温度达到t 1=120℃,保险丝的材料的电阻温u C 图21-13度系数α=4×10-3K-1,保险丝的熔断温度t2=320℃,其所释放的热量与温度差成正比地增加,请估计电路中保险丝熔断时负载的功率。
高中物理《热学实验》练习题(附答案解析)
高中物理《热学实验》练习题(附答案解析)学校:___________姓名:___________班级:___________一、单选题1.把n 滴石油滴在水面上,石油在水面上形成一层单分子油膜,测得油膜的面积为S ,设每滴石油的体积为V ,则可以估算出该石油分子的直径为 ( ) A ./nS VB ./nV SC ./S VD ./V S2.某同学在做油膜法估测分子直径的实验,滴下油酸酒精溶液后,发现痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案,可能是由于( )A .盆中水太多B .痱子粉撒得太多,且厚度不均匀C .盆太小,导致油酸无法形成单分子层D .油酸酒精溶液浓度过大3.在“用油膜法估测分子大小”的实验中,配制好适当比例的油酸酒精溶液,用注射器和量筒测得1mL 含上述溶液50滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开,测出油膜的面积,便可算出油酸分子的直径。
某同学计算出的油酸分子的直径结果明显偏大,可能的原因是( ) A .油酸未完全散开 B .油酸中含有大量酒精C .计算油膜面积时将所有不足一格的方格均记为了一格D .求每滴溶液中纯油酸的体积时,1mL 溶液的滴数多记了几滴4.在“油膜法估测分子的直径”实验中将油酸分子看成是球形的,所采用的方法是( ) A .等效替代法B .控制变量法C .理想模型法D .比值定义法5.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,用到了“数格子”的方法,是为了估算( ) A .一滴油酸的体积B .一滴油酸酒精溶液中纯油酸形成的油膜的面积C .一个油酸分子的体积D .一个油酸分子的面积6.分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质。
根据分子动理论,判断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,这反映了炭粒分子运动的无规则性B.磁铁可以吸引铁屑,这一事实说明分子间存在引力C.压缩气体比压缩液体容易得多,这是因为气体分子间距离远大于液体分子间距离D.将体积为V的油酸酒精溶液滴在平静的水面上,扩展成面积为S的单分子油膜,则该油酸分子直径为V S7.在做“用油膜法估测分子的大小”实验时,配制好浓度为0.06%的油酸酒精溶液(单位体积溶液中含有纯油酸的体积),1 mL上述溶液用注射器刚好滴75滴;在撒有均匀痱子粉的水面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液,水面上形成油酸薄膜,下图为油膜稳定后的形状,每个正方形小方格的边长为10 mm。
高三物理热学全部题型练习题
高三物理热学全部题型练习题1. 题目:热量和功的关系题目描述:做功时,系统释放了20 J的热量,求该系统的净功。
解答:根据热力学第一定律可知,系统净功等于系统所做的功减去释放的热量。
所以,净功 = 做的功 - 释放的热量。
净功 = 0 J - 20 J = -20 J。
因此,该系统的净功为-20 J。
2. 题目:温度和热量的转移题目描述:一杯水的温度为20℃,将放在室温为25℃的房间内,经过一段时间,杯中水的温度变为22℃。
求该过程中水释放了多少热量。
解答:根据热力学第一定律可知,传热时系统释放的热量等于所吸收的热量。
所以,所释放的热量 = 所吸收的热量。
根据温度的变化可知,水从20℃降到22℃,吸收了25℃的热量。
所释放的热量 = 25 J。
因此,该过程中水释放了25 J的热量。
3. 题目:理想气体的升压等温过程题目描述:一摩尔理想气体初时体积为1 L,压强为1 atm,最后体积变为2 L,求该过程中系统吸收的热量。
解答:根据理想气体的状态方程 PV = nRT,其中P为压强,V为体积,n为物质的摩尔数,R为气体常数,T为温度。
由于该过程为等温过程,所以温度保持不变。
即T1 = T2。
根据理想气体的状态方程可得,P1V1 = P2V2。
代入已知数据可得,1 atm × 1 L = P2 × 2 L。
解得P2 = 0.5 atm。
由于等温过程中吸收的热量等于外界对系统所做的功,而理想气体的等温过程的功为:W = nRT × ln(V2/V1)。
代入已知数据可得,W = (1 mol × 0.0821 atm L/mol K × T) × ln(2/1)。
由于T1 = T2,所以T取任意值均可。
假设T = 300 K,代入可得W ≈ 0.08 J/mol。
因此,该过程中系统吸收的热量约为0.08 J/mol。
4. 题目:热机的效率题目描述:一台热机从高温热源吸收300 J的热量,向低温热源释放150 J的热量。
高考物理热学练习题及答案
高考物理热学练习题及答案一、选择题1.以下哪个选项表示物体温度的单位?A. JB. WC. ℃D. m答案:C2.将100g的水加热,当水温从25℃升高到50℃时,已吸收的热量为3000J,求水的比热容。
A. 2J/g℃B. 4J/g℃C. 6J/g℃D. 8J/g℃答案:A3.以下哪种情况能使物体的温度降低?A. 吸热B. 放热C. 等热D. 绝热答案:B4.一块物体受到300J的热量,使其温度升高10℃,求该物体的热容量。
A. 3J/℃B. 10J/℃C. 30J/℃D. 3000J/℃答案:C5.以下情况中,将加热器和冷凝器内的水混合会发生温度变化的是:A. 两器内水温度相同B. 加热器内水较热C. 冷凝器内水较热 D. 两器内水温度不同答案:D二、填空题1.物体放热的方式有两种,分别是_____________和______________。
答案:传导,传播2.热量的单位是______________。
答案:焦耳(J)3.热平衡是指处于同一温度下的物体之间没有_____________。
答案:能量交换4.若一个物体的热容量为100J/℃,已知该物体温度变化为5℃,则吸收或放出的热量为_____________。
答案:500J5.热传导的方式包括_____________、_____________、_____________。
答案:导热、对流、辐射三、计算题1.一块200g的铁块温度为20℃,将其放入100g的水中,水的温度由15℃升高到30℃,求铁和水的热平衡温度。
解答:设最终热平衡温度为x℃。
根据热平衡定律,有:[m(Fe) * c(Fe) * (Tf - 20)] + [m(water) * c(water) * (Tf - 30)] = 0其中,m(Fe)为铁的质量,c(Fe)为铁的比热容,m(water)为水的质量,c(water)为水的比热容。
代入已知数据,得:[200 * 0.45 * (x - 20)] + [100 * 4.18 * (x - 30)] = 0化简方程,得:90(x - 20) + 418(x - 30) = 0解方程,得:90x - 1800 + 418x - 12540 = 0508x - 14340 = 0x = 28.22所以,铁和水的热平衡温度约为28.22℃。
高中物理热学实验试题及答案
高中物理热学实验试题及答案一、选择题1. 温度是描述物体冷热程度的物理量,它与物体的哪个属性有关?A. 压力B. 体积C. 分子热运动的快慢D. 质量答案:C2. 热力学第一定律表明能量守恒,其数学表达式为:A. ΔU = Q + WB. ΔU = Q - WC. ΔU = W - QD. ΔU = Q / W答案:B3. 以下哪种情况下,物体的内能会增加?A. 吸收热量同时对外做功B. 放出热量同时对外做功C. 吸收热量同时不做功D. 放出热量同时不做功答案:C二、填空题4. 热力学第二定律表明了热的传导具有________方向性,即热量只能自发地从高温物体传递到低温物体。
答案:单向5. 理想气体状态方程为 PV = nRT,其中P代表压强,V代表体积,n代表物质的量,R是________常数,T代表温度。
答案:气体三、简答题6. 简述热力学温度与摄氏温度的关系,并给出转换公式。
答案:热力学温度与摄氏温度的关系是T = t + 273.15 K,其中T是热力学温度,单位是开尔文(K),t是摄氏温度,单位是摄氏度(°C)。
四、计算题7. 一个理想气体在等压过程中,体积从V1 = 2m³变化到V2 = 3m³,压强P = 1 atm。
求气体在这个过程中所做的功W。
答案:根据理想气体做功的公式W = PΔV,首先计算体积变化ΔV = V2 - V1 = 3m³ - 2m³ = 1m³。
由于是等压过程,压强P = 1 atm = 101325 Pa。
带入公式得W = 101325 Pa × 1m³ = 101325 J。
五、实验题8. 实验目的:探究气体的等容变化过程中温度与压强的关系。
实验器材:定容容器、温度计、压强计、加热器。
实验步骤:a. 将一定量的气体充入定容容器中,并记录初始压强和温度。
b. 使用加热器对容器内的气体进行加热,观察并记录压强的变化。
(完整word版)热学高考大题
热学高考大题10分)如图所示,一开口气缸内盛有密度为的某种液体;一长为的粗细均匀的小平底朝上漂浮在液体中,平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为。
现用活塞将气缸封闭(图中未画出),使活塞缓慢向下运动,各部分气体的温度均保持不变。
当小瓶的底部恰好与液面相平时,进入小瓶中的液柱长度为,求此时气缸内气体的压强。
大气压强为,重力加速度为。
(2010·山东)36.(8分)[物理—物理3—3]一太阳能空气集热器,底面及侧面为隔热材料,顶面为透明玻璃板,集热器容积为V 0,开始时内部封闭气体的压强为0p 。
经过太阳曝晒,气体温度由K T 3000=升至K T 3501=。
(1)求此时气体的压强。
(2)保持K T 3501=不变,缓慢抽出部分气体,使气体压强再变回到0p 。
求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。
判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热,并简述原因。
(2)(8分)如图,容积为1V 的容器内充有压缩空气。
容器与水银压强计相连,压强计左右两管下部由软胶管相连。
气阀关闭时,两管中水银面等高,左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为2V 。
打开气阀,左管中水银下降;缓慢地向上提右管,使左管中水银面回到原来高度,此时右管与左管中水银面的高度差为h 。
已知水银的密度为ρ,大气压强为O P ,重力加速度为g ;空气可视为理想气体,其温度不变。
求气阀打开前容器中压缩空气的压强P 1。
ρl 4l2l0ρg(2011·全国卷)33.【物理——选修3-3】(15分)(1)(6分)对于一定量的理想气体,下列说法正确的是______。
(选对一个给3分,选对两个给4分,选对3个给6分。
每选错一个扣3分,最低得分为0分)A.若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变B.若气体的内能不变,其状态也一定不变C.若气体的温度随时间不段升高,其压强也一定不断增大D.气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关E.当气体温度升高时,气体的内能一定增大(2)(9分)如图,一上端开口,下端封闭的细长玻璃管,下部有长l1=66cm的水银柱,中间封有长l2=6.6cm的空气柱,上部有长l3=44cm的水银柱,此时水银面恰好与管口平齐。
高中物理热学试题 及答案
热学试题一选择题:1.只知道下列那一组物理量,就可以估算出气体中分子间的平均距离A.阿伏加徳罗常数,该气体的摩尔质量和质量B.阿伏加徳罗常数,该气体的摩尔质量和密度C.阿伏加徳罗常数,该气体的质量和体积D.该气体的质量、体积、和摩尔质量2.关于布朗运动下列说法正确的是A.布朗运动是液体分子的运动B.布朗运动是悬浮微粒分子的运动C.布朗微粒做无规则运动的原因是由于它受到水分子有时吸引、有时排斥的结果D.温度越高,布朗运动越显著3.铜的摩尔质量为μ(kg/ mol),密度为ρ(kg/m3),若阿伏加徳罗常数为N A,则下列说法中哪个是错误..的A.1m3铜所含的原子数目是ρN A/μ B.1kg铜所含的原子数目是ρN AC.一个铜原子的质量是(μ / N A)kg D.一个铜原子占有的体积是(μ / ρN A)m3 4.分子间同时存在引力和斥力,下列说法正确的是A.固体分子间的引力总是大于斥力B.气体能充满任何仪器是因为分子间的斥力大于引力C.分子间的引力和斥力都随着分子间的距离增大而减小D.分子间的引力随着分子间距离增大而增大,而斥力随着距离增大而减小5.关于物体内能,下列说法正确的是A.相同质量的两种物体,升高相同温度,内能增量相同B.一定量0℃的水结成0℃的冰,内能一定减少C.一定质量的气体体积增大,既不吸热也不放热,内能减少D.一定质量的气体吸热,而保持体积不变,内能一定减少6.质量是18g的水,18g的水蒸气,32g的氧气,在它们的温度都是100℃时A.它们的分子数目相同,分子的平均动能相同B.它们的分子数目相同,分子的平均动能不相同,氧气的分子平均动能大C.它们的分子数目相同,它们的内能不相同,水蒸气的内能比水大D.它们的分子数目不相同,分子的平均动能相同7.有一桶水温度是均匀的,在桶底部水中有一个小气泡缓缓浮至水面,气泡上升过程中逐渐变大,若不计气泡中空气分子的势能变化,则A.气泡中的空气对外做功,吸收热量 B.气泡中的空气对外做功,放出热量C.气泡中的空气内能增加,吸收热量 D.气泡中的空气内能不变,放出热量8.关于气体压强,以下理解不正确的是A.从宏观上讲,气体的压强就是单位面积的器壁所受压力的大小B.从微观上讲,气体的压强是大量的气体分子无规则运动不断撞击器壁产生的C.容器内气体的压强是由气体的重力所产生的D.压强的国际单位是帕,1Pa=1N/m29.一定质量的理想气体处于平衡状态Ⅰ,现设法使其温度降低而压强升高,达到平衡状态Ⅱ,则( )A .状态Ⅰ时气体的密度比状态Ⅱ时的大B .状态Ⅰ时分子的平均动能比状态Ⅱ时的大C .状态Ⅰ时分子的平均距离比状态Ⅱ时的大D .状态Ⅰ时每个分子的动能都比状态Ⅱ时分子平均动能大10.如图所示,气缸内装有一定质量的气体,气缸的截面积为S ,其活塞为梯形,它的一个面与气缸成θ角,活塞与器壁间的摩擦忽略不计,现用一水平力F 推活塞,汽缸不动,此时大气压强为P 0,则气缸内气体的压强P 为A .P=P 0+θcos S F B .P=P 0+S FC .P=P 0+S F θcosD .P=P 0+SF θsin11.如图所示,活塞质量为m ,缸套质量为M ,通过弹簧吊在天花板上,气缸内封住一定质量的空气 ,缸套与活塞无摩擦,活塞截面积为S ,大气压强为p 0,则 A. 气缸内空气的压强为p 0-Mg /S B .气缸内空气的压强为p 0+mg /SC .内外空气对缸套的作用力为(M +m )gD .内外空气对活塞的作用力为Mg12.关于热力学温度的下列说法中, 不正确的是( ) A. B.热力学温度的零度等于-273.15 C. D.气体温度趋近于绝对零度时,13.若在水银气压计上端混入少量空气, 气压计的示数与实际大气压就不一致, 在这种情况下( )A.气压计的读数可能大于外界大B.C.只要外界大气压不变,D.14、根据分子动理论,下列关于气体的说法中正确的是 A .气体的温度越高,气体分子无规则运动越剧烈 B .气体的压强越大,气体分子的平均动能越大 C .气体分子的平均动能越大,气体的温度越高D .气体的体积越大,气体分子之间的相互作用力越大15. .如图所示,绝热隔板K 把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分,K 与气缸壁的接触是光滑的。
高一物理热学基础练习题及答案
高一物理热学基础练习题及答案1.选择题:1) 以下哪个物理量与热平衡无关?A. 热容B. 热温度C. 热量D. 内能答案:A. 热容2) 单位质量物质升高1摄氏度所需的热量称为:A. 热容B. 热比热容C. 内能D. 热传导答案:B. 热比热容3) 热平衡是指两个物体:A. 温度相等B. 热量相等C. 热容相等D. 内能相等答案:A. 温度相等4) 以下哪个选项是正确的?A. 温度是物体的固有属性B. 温度是热量的度量C. 温度只能用温度计来测量D. 温度是物体内能的度量答案:D. 温度是物体内能的度量5) 热量是一个:A. 宏观物理量B. 微观物理量C. 化学物理量D. 学院物理量答案:A. 宏观物理量2.填空题:1) 定容状态下若物体的体积变小,则温度___。
答案:升高2) 0摄氏度与摄氏度的冷热程度相同。
答案:相同3) 理想气体在等压过程中热容与()相等。
答案:等压热容4) 热量可以用___来度量。
答案:焦耳5) 热平衡是指两个物体之间没有___流动。
答案:热量3.计算题:1) 质量为0.5kg的物体热容为400J/kg·°C,现有一物体温度由20°C 升高到40°C,需要吸收多少热量?答案:ΔQ = mcΔθΔQ = 0.5kg × 400J/kg·°C × (40°C - 20°C)ΔQ = 400J2) 一瓶装满水的热水袋的质量为0.8kg,其初始温度为80°C,现要将其温度升高到100°C,需要吸收多少热量?(水的比热容为4200J/kg·°C)答案:ΔQ = mcΔθΔQ = 0.8kg × 4200J/kg·°C × (100°C - 80°C)ΔQ = 6720J3) 一个物体的质量为2kg,它的比热容为1000J/kg·°C,将其温度由20°C升高到60°C,需要吸收多少热量?(不考虑相变)答案:ΔQ = mcΔθΔQ = 2kg × 1000J/kg·°C × (60°C - 20°C)ΔQ = 80000J总结:本篇文章涵盖了高一物理热学基础练习题及答案,分为选择题、填空题和计算题三个部分。
高中物理热学部分--_理想气体状态方程
高中物理热学部分-- 理想气体状态方程一、单选题1.一定质量的理想气体,在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p 1、V 1、T 1,在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p 2、V 2、T 2,下列关系正确的是A .p 1 =p 2,V 1=2V 2,T 1=21T 2 B .p 1 =p 2,V 1=21V 2,T 1= 2T 2C .p 1 =2p 2,V 1=2V 2,T 1= 2T 2D .p 1 =2p 2,V 1=V 2,T 1= 2T 22.已知理想气体的内能与温度成正比。
如图所示的实线为汽缸内一定 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3.地面附近有一正在上升的空气团,它与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低,则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能) A.体积减小,温度降低 B.体积减小,温度不变 C.体积增大,温度降低 D.体积增大,温度不变4.下列说法正确的是A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C. 气体分子热运动的平均动能减少,气体的压强一定减小D. 单位面积的气体分子数增加,气体的压强一定增大5.气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和,其大小与气体的状态有关,分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的 A .温度和体积 B .体积和压强 C .温度和压强 D .压强和温度6.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。
气体开始处于状态a ,然后经过过程ab 到达状态b 或进过过程ac 到状态c ,b 、c 状态温度相同,如V-T 图所示。
设气体在状态b 和状态c 的压强分别为Pb 、和PC ,在过程ab 和ac 中吸收的热量分别为Qab 和Qac ,则A. Pb >Pc ,Qab>QacB. Pb >Pc ,Qab<QacC. Pb <Pc ,Qab>QacD. Pb <Pc ,Qab<Qac7.下列说法中正确的是A.气体的温度升高时,分子的热运动变得剧烈,分子的平均动能增大,撞击器壁时对器壁的作用力增大,从而气体的压强一定增大B.气体的体积变小时,单位体积的分子数增多,单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多,从而气体的压强一定增大C.压缩一定量的气体,气体的内能一定增加D.分子a 从远处趋近固定不动的分子b ,当a 到达受b 的作用力为零处时,a 的动能一定最大8.对一定量的气体,若用N 表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数,则A 当体积减小时,V必定增加B 当温度升高时,N必定增加C 当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化D 当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变二、双选题9.一位质量为60 kg的同学为了表演“轻功”,他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体),然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上,在气球的上方放置一轻质塑料板,如图所示。
高中物理热学试题及答案
高中物理热学试题及答案一、选择题1. 热力学第一定律的数学表达式是:A. ΔU = Q + WB. ΔU = Q - WC. ΔU = W - QD. ΔU = Q / W答案:B2. 理想气体的内能只与温度有关,这是因为:A. 气体分子的平动动能B. 气体分子的转动动能C. 气体分子的振动动能D. 气体分子的平动和转动动能答案:D3. 根据热力学第二定律,下列哪种情况是不可能发生的?A. 在没有外界影响的情况下,热量从低温物体自发地传递到高温物体B. 热量从高温物体传递到低温物体C. 气体自发地从高压区扩散到低压区D. 气体自发地从低压区扩散到高压区答案:A二、填空题4. 热力学温度T与气体的压强P、体积V和物质的量n之间的关系可以用_________定律来描述。
答案:理想气体状态5. 当气体发生绝热膨胀时,气体的内能_________,温度_________。
答案:减小;降低三、简答题6. 什么是熵?熵在热力学第二定律中扮演着什么角色?答案:熵是热力学中表示系统无序程度的物理量,通常用符号S表示。
熵在热力学第二定律中扮演着核心角色,第二定律可以表述为在孤立系统中,熵总是倾向于增加,这意味着自发过程总是朝着熵增的方向进行。
四、计算题7. 一个理想气体在等压过程中,从体积V1=2m³增加到V2=4m³,压强P=1atm,气体常数R=8.31J/(mol·K),求气体的温度变化。
答案:首先,根据盖-吕萨克定律,PV/T = 常数。
由于是等压过程,我们有V1/T1 = V2/T2。
将已知数值代入,得到2/T1 = 4/T2,解得T1 = 0.5T2。
又因为T1 = P1V1/(nR),T2 = P2V2/(nR),由于是等压过程,P1 = P2 = P,所以T1 = T2。
将T1 = 0.5T2代入T1 = P1V1/(nR),解得T1 = 283K,T2 = 566K。
高中物理热学综合试题及答案
高中物理热学综合试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 温度是表示物体冷热程度的物理量,其单位是____。
A. 米B. 千克C. 开尔文D. 牛顿2. 热力学第一定律可以表示为△U = Q + W,其中Q代表____。
A. 功B. 热量C. 温度D. 压强3. 热机的效率是指____。
A. 热机输出的功与输入的热量之比B. 热机输入的热量与输出的功之比C. 热机输入的热量与消耗的燃料量之比D. 热机消耗的燃料量与输入的热量之比4. 根据热力学第二定律,下列说法正确的是____。
A. 热量可以自发地从低温物体传向高温物体B. 热量不能自发地从低温物体传向高温物体C. 热量可以自发地从高温物体传向低温物体D. 热量不能自发地从高温物体传向低温物体5. 理想气体的内能仅仅与温度有关,而与体积和压强无关。
这是因为理想气体分子之间的____。
A. 距离很小B. 距离很大C. 作用力很强D. 作用力很弱二、填空题(每题2分,共10分)6. 绝对零度是温度的下限,其数值为________开尔文。
7. 根据理想气体状态方程 PV = nRT,当压强不变,温度升高时,气体的体积将________。
8. 热传导、热对流和热辐射是热传递的三种基本方式,其中热辐射不需要________介质。
9. 热机的效率不可能达到100%,这是由于热力学第二定律的限制。
10. 根据热力学第三定律,当温度趋近于绝对零度时,系统的熵趋近于________。
三、简答题(每题10分,共20分)11. 简述热力学第一定律和第二定律的基本内容。
12. 解释什么是熵,并简述熵增原理。
四、计算题(每题15分,共30分)13. 一个理想气体从初始状态(P1, V1, T1)开始等压膨胀到最终状态(P2, V2, T2)。
如果P1 = 1 atm,V1 = 2 m³,T1 = 300 K,P2 = 1.5 atm,求气体的最终体积V2。
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。
高考物理专练题热学(试题部分)
高考物理专练题热学(试题部分)考点一分子动理论1.[2018河南八市第一次测评,16(1)](多选)关于热现象和热学规律,以下说法正确的有()A.随分子间的距离增大,分子间的斥力减小,分子间的引力增大B.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,液体表面存在张力C.晶体熔化时吸收热量,分子平均动能不变D.自然界中的能量虽然是守恒的,但并非所有的能量都能利用E.气体的温度升高时,分子的热运动变得剧烈,分子的平均动能增大,撞击器壁时对器壁的作用力增大,从而气体的压强一定增大答案BCD2.(多选)关于布朗运动,下列说法正确的是()A.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动B.液体温度越高,液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈C.在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸,都会发生布朗运动D.布朗运动是液体分子永不停息地做无规则运动E.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的答案ABE3.[2020届河南五校联考,33(1)]在“用油膜法估测分子的大小”实验中,用amL的纯油酸配制成bmL的油酸酒精溶液,再用滴管取1mL油酸酒精溶液,让其自然滴出,共n滴。
现在让其中一滴落到盛水的浅盘内,待油膜充分展开后,测得油膜的面积为Scm2,则:(1)估算油酸分子的直径大小是cm。
(2)用油膜法测出油酸分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油酸的。
A.摩尔质量B.摩尔体积C.质量D.体积(2)B答案(1)abSn考点二固体、液体、气体1.[2019广西梧州联考,33(1)](多选)以下说法正确的是()A.当一定量气体吸热时,其内能可能减小B.单晶体有固定的熔点,多晶体和非晶体都没有固定的熔点C.一定量的理想气体在等温变化的过程中,随着体积减小,气体压强增大D.已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度,可估算出该气体分子间的平均距离E.给自行车打气时越往下压,需要用的力越大,是因为压缩气体使得分子间距减小,分子间作用力表现为斥力导致的答案ACD2.[2015课标Ⅰ,33(1),5分](多选)下列说法正确的是()A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体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E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变答案BCD3.[2016课标Ⅲ,33(2),10分]一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。
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高中物理最新试题精选热学部分一、在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.1.下列说法中正确的是[]A.物体的温度升高,物体所含的热量就增多B.物体的温度不变,内能一定不变C.热量和功的单位与内能的单位相同,所以热量和功都作为物体内能的量度D.热量和功是由过程决定的,而内能是由物体的状态决定的2.下列说法中正确的是[]A.布朗运动说明分子之间存在相互作用力B.物体的温度越高,其分子的平均动能越大C.水和酒精混合后总体积会减小,说明分子间有空隙D.物体内能增加,一定是物体从外界吸收了热量3.关于分子力,下列说法中正确的是[]A.碎玻璃不能拼合在一块,说明分子间存在斥力B.将两块铅压紧以后能连成一块,说明分子间存在引力C.水和酒精混合后的体积小于原来二者的体积之和,说明分子间存在引力D.固体很难拉伸,也很难被压缩,说明分子间既有引力,又有斥力4.当两个分子间的距离r=r0时,分子处于平衡状态.设r1<r0<r2,则当两个分子间的距离由r1变到r2的过程中,分子势能[]A.一直减小B.一直增大C.先减小后增大D.先增大后减小5.对于一定质量的某种理想气体,如果与外界没有热交换,则[]A.若气体分子的平均动能增大,则气体的压强一定增大B.若气体分子的平均动能增大,则气体的压强一定减小C.若气体分子的平均距离增大,则气体分子的平均动能一定增大D.若气体分子的平均距离增大,则气体分子的平均动能一定减小6.已知某理想气体的内能E与该气体分子总数N和热力学温度T的乘积成正比,即E=kNT.现对一有孔的金属容器加热,加热前后容器内气体的质量分别为m1、m2,则加热前后容器内气体的内能E之比为[]A.m1/m2B.m2/m1C.1D.无法确定7.一定质量的理想气体,从状态R出发,分别经历如图2-1所示的三种不同过程的状态变化到状态A、B、C.有关A、B、C三个状态的物理量的比较,下列说法中正确的是[]图2-1A.气体分子的平均速率vA>vB>vCB.单位体积内气体分子数nA<nB<nCC.气体分子在单位时间内对器壁单位面积的总冲量IA<IB<ICD.单位体积内气体分子数nA<nR,nB<nR,nC<nR8.如图2-2所示,一定质量的理想气体由状态a沿闭合路径abcd又回到a,已知bc垂直于OT轴,下述说法中正确的是[]图2-2A.a→b过程中气体放热B.b→c过程中气体放热C.c→d过程中外界对气体做功D.d→a过程中外界对气体做功9.封闭在容器中的气体,当温度升高时,下列说法中正确的是(容器本身的膨胀忽略不计)[]A.密度和压强均增大B.密度不变,压强增大C.密度和压强均减小D.密度增大,压强不变10.一定质量的理想气体状态变化的p-T图象如图2-3所示,由图象可知[]图2-3A.气体在a、b、c三个状态的密度ρa<ρc<ρbB.在a→b的过程中,气体内能增加C.在b→c的过程中,气体分子的平均动能增大D.在c→a的过程中,气体放热11.如图2-4所示,p-T图中的a、b两点,表示一定质量的理想气体的两个状态.关于气体a、b两个状态的说法中正确的是[]图2-4A.密度之比为8:1B.密度之比为9:1C.分子间平均距离之比为1:2D.分子间平均距离之比为1:312.如图2-5所示,将一只倒置的试管竖直地插入盛水容器内,这时试管内原有空气将被压缩,试管内、外水面的高度差为h.若使试管插入水中的深度增大一些,则试管内、外水面的高度差将[]图2-5A.增大B.减少C.保持不变D.无法确定13.如图2-6的示,一竖直放置开口向上的均匀玻璃管内用水银柱封有一定质量的空气(可视为理想气体),水银与玻璃管间摩擦力不计,开始时玻璃管处于静止状态,当玻璃管竖直落下时,在最初的很短时间里[]图2-6A.水银和玻管的加速度都等于重力加速度gB.水银和玻管的加速度都不等于重力加速度gC.水银的加速度在变大D.玻管的加速度在变小14.如图2-7所示,轻弹甲管(上端封闭,下端开口),使两段水银柱及该两段水银柱封闭的空气柱合在一起,如图2-7乙所示.若此过程中温度不变,水银柱与管壁密封很好,则乙管水银柱的下端面A'与原来甲管水银柱的下端面A相比,将[]图2-7A.在相同一高度B.稍高C.稍低D.条件不足,无法判断15.在恒温水池中,一个气泡(泡内气体可视为理想气体)缓缓向上浮起,在上升过程中[]A.气泡的内能减少,外界对气泡做功,放出热量B.气泡的内能不变,不放出热量也不吸收热量C.气泡的内能不变,对外做功,吸收热量D.气泡内能增加,吸收热量16.如图2-8所示,一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中,在某一深度处静止时,管内封有一定的空气.若向广口瓶中再缓慢倒入一些水,则试管将[]图2-8A.加速上浮B.加速下沉C.保持静止D.绕原静止位置上下振动17.如图2-9所示,质量不计的活塞把一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形汽缸中,活塞上堆放细砂,活塞处于静止,现在对气体缓慢加热,同时不断取走细砂,使活塞缓慢上升.直到细砂全部取走,则在此过程中[]图2-9A.气体温度可能不变,气体对外做功B.气体的体积增大,压强减小,对外不做功C.气体压强增大,内能可能不变D.气体对外做功,内能一定增加18.如图2-10所示为一个圆筒形容器的横截剖面图.a、b两汽缸内充有初始温度相同的理想气体,孔c、d与大气相通,活塞E不漏气且光滑,开始时活塞处于静止状态,若a、b两部分气体同时升高相同的温度,则[]图2-10A.活塞E静止不动B.活塞E向左移动C.活塞E向右移动D.无法确定活塞是否移动19.一物理实验爱好者利用如图2-11所示的装置研究气体压强、体积、温度三量间的变化关系.导热良好的汽缸开口向下,内有理想气体,汽缸固定不动,缸内活塞可自由滑动且不漏气.一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时,活塞恰好静止.现给沙桶底部钻一个小洞,细沙慢慢漏出,外部环境温度恒定,则[]图2-11A.外界对气体做功,内能增大B.外界对气体做功,温度计示数不变C.气体体积减小,温度计示数减小D.外界对气体做功,温度计示数增加二、把答案填在题中的横线上.1.阿伏加德罗常量是NA,某种物质的密度是ρ,摩尔质量为μ,则1m3的该物质含有的分子数是_______________;该种物质的一个分子的质量是_______________.2.假设人在正常生活中每次呼吸时吸入的空气体积一定,单位时间内需要吸入的空气质量也是一定的.如果在山脚下大气压强p1=76cmHg,气温t2=27℃时,每分钟要呼吸20次;在大气压强p2=60cmHg,气温t2=-1℃的山顶上,每分钟要呼吸_______________次.3.一只汽车轮胎,充足气体时的体积是0.8m3,压强是5.7×105Pa.装在汽车上后,受到车身的压力而发生形变,体积减小到0.76m3,温度保持不变,这时轮胎内气体的压强为_______________Pa.图2-124.用“油膜法”可以估测分子的大小:滴入盛水培养皿中的油酸溶液所含纯油酸体积为4.0×10-6mL,将培养皿水平放在边长1cm的方格纸上,水面上散开的油膜轮廓如图2-12所示.该油膜面积为S=_______________cm2,由此可以估算油酸分子直径约d=_______________m.图2-135.如图2-13所示,两端开口的U形管开口向下放置,左管插在水银槽中,右管有一段水银柱将一定质量的理想气体封闭于管中,两边管内水银柱的上表面的高度差为5cm.现将U型管向上提升1cm,设温度不变,则稳定后两边管内的水银柱的上表面的高度差将为_______________.三、把答案填在题中的横线上或按题目要求作图.1.在“验证玻意耳定律”的实验中,用橡皮帽封住注射器小孔,这是为了_______________,实验读数过程中,不能用手握住注射器,这是为了_______________.2.在“验证玻意耳定律”的实验中,在同一实验室内根据两组学生实验的数握在p-1/V坐标上描出的两条直线Oa、Ob,如图2-14所示.图2-14(1)Oa和Ob直线,它们的斜率不同,是因为_______________.(2)在室温为27℃的情况下,测得一组p、V值,如下表所示:p/(×105Pa)0.50.70.8 11.31.8 2.5V/(×10-3L)20 18 1512 10 75①根据测量值,在p-V坐标上画出曲线图(如图2-15甲所示)②根据所给条件,在p-T坐标上画出曲线图(如图2-15乙所示)图2-153.实验室现有下列器材:一根长约50cm、一端封闭的均匀玻璃管,米尺和千分尺(螺旋测微计)各一把,天平一台,温度计一支,量杯一个,水银若干.(1)能否在这些器材中挑选几件来测定大气压强?如能,说明至少应挑哪几件,如不能,说明理由.(2)简要写出实验步骤.(3)列出计算式,在这个实验中,要注意什么事项?4.“验证玻意耳定律实验”中所用的注射器刻度总长为L,最大容积为V,活塞与勾码支架总质量为M,弹簧秤读数为F(如图2-16甲所示),大气压强为p.图2-16注射器内气体的压p=____________.实验时水银气压计的水银柱液面与标尺如图2-16乙所示,游标10小格的总长等于主尺9小格的总长,大气压强p0=____________cmHg.图2-175.验证查理定律的实验装置如图2-17所示,在这个实验中测得压强和温度的数据中,必须测出的一组数据是____________和____________,首先要在环境温度条件下调节A、B管中水银面____________,此时烧瓶中空气压强为____________.再把烧瓶放进盛着冰水混合物的容器里,瓶中空气温度下降至与冰水混合物的温度一样,此时烧瓶中空气温度为____________K,B中水银面将____________,再将A管____________,使B管中水银面____________,这时瓶内空气压强等于____________.四、解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.图2-181.对于一定质量的理想气体,有两个状态A(p1,V1)、B(p2,V2)如图2-18所示.它们对应的温度分别为T1、T2,且T1≠T2,图中的曲线为等温线.请你利用理想气体实验定律证明:p1V1/T1=p2V2/T2,要求在图上标出与证明过程相应的状态变化图线.2.如图2-19所示为用导热材料制成的两端开口的U形管ABCD,其中AB管高为L1=24cm,CD管高为L2=20cm,截面积分别为SAB=1cm2,SCD=2cm2.开始时两管均有高为h=16cm的水银柱.现用两个橡皮帽将两个管口封闭,打开下方的阀门K,用注射器从底部缓慢抽出水银,当其中的一个管内的水银被抽完时立即关闭阀门K.(已知大气压强p=75cmHg)图2-19(1)请你判断首先被抽完的是哪一管中的水银?(2)另一只管中剩余的水银柱高度为多少?图2-203.如图2-20所示,一粗细均匀的圆筒,B端用塞子塞住,A端可用一无摩擦滑动的活塞封闭,筒壁C处有一小孔,小孔距B端25cm.现在向B端缓慢移动活塞,若大气压强为1.0×105Pa,筒内壁的横截面积为1.2cm2,塞子与筒壁间的最大静摩擦力为18N,温度保持不变,要使塞子不会被顶出,活塞推到离B端的距离不得小于多少?图2-214.在如图2-21所示的装置中,A、B和C为内径相等的玻璃管,它们都处于竖直位置.A、B两管的上端等高,管内装有水,A管上端封闭,管内密封部分气体,B管上端开口,C管中水的下方有活塞顶住.A、B、C三管由内径很小的细管连接在一起.开始时,A管中气柱长度L1=3.0m,B管中气柱长度L2=2.0m,C管中水柱长度L0=3.0m,整个装置处于平衡状态.现将活塞缓慢向上顶,直到C管中的水全部被顶到上面的管中,求此时A管中气柱的长度,已知大气压强p0=1.0×105Pa,计算时取重力加速度g=10m/s2.5.一定质量的理想气体被活塞封闭在圆筒形的金属汽缸内如图2-22所示,活塞的质量为30kg,截面积为S=100cm2,活塞与汽缸底之间用一轻弹簧连接,活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气,开始使汽缸水平放置,连接活塞和汽缸底的弹簧处于自然长度l0=50cm.经测量,外界气温为t=27℃,大气压为p0=1.0×105Pa,将汽缸从水平位置缓慢地竖直立起,稳定后活塞下降了10cm;再对汽缸内气体缓慢加热,若活塞上升30cm(g=10cm),求:图2-22(1)弹簧的劲度系数;(2)汽缸内气体达到的温度.6.如图2-23所示,截面均匀的U形玻璃细管两端都开口,玻璃管足够长,管内有两段水银柱封闭着一段空气柱,若气体温度是27℃时,空气柱在U形管的左则,A、B两点之间封闭着的空气柱长为15cm,U形管底长=10cm,高为5cm.已知此时的大气压强为75cmHg.图2-23(1)若保持气体的温度不变,从U形管左侧管口处缓慢地再注入25cm长的水银柱,则管内空气柱长度为多少?(2)为了使这段空气柱长度恢复到15cm,且回到A、B两点之间,可以向U形管再注入一些水银,且改变气体的温度.问;应从哪一侧管口注入多长水银柱?气体的温度变为多少?图2-247.如图2-24所示是一种气体温度计的示意图,测温泡B内贮有一定气体,经毛细管与水银压强计的左壁M相连,测温时,使测温泡与待测系统作热接触,上下移动压强计的右壁M′,使左壁中的水银面在不同温度下始终固定在同一位置O处,以保持气体的体积不变.已知标准状况下大气压强为p0,左右壁水银面高度差为h0.实际测温时,大气压强为p,左右壁水银面高度差为h,试用上述物理量推导所测摄氏温度t的表达式.(压强单位都是cmHg)图2-258.如图2-25所示,质量为mA的圆柱形汽缸A位于水平地面上,汽缸内有一面积S=5.0×10-3m2、质量mB=10.0kg的活塞B,把一定质量的气体封闭在汽缸内.气体的质量比汽缸的质量大得多,活塞与汽缸间的摩擦不计,大气压强p0=1.0×105Pa.活塞B经跨过定滑轮的轻绳与质量mC=2.0kg的圆桶C相连.当活塞处于平衡时,汽缸内的气柱长为L/4,L为汽缸的深度,它比活塞的厚度大得多.现在慢慢地向C桶内倒入细沙粒,若汽缸A能离开地面且气体温度保持不变,则汽缸A的最大质量是多少?(g=10m/s2)9.如图2-26所示,横截面积为S的汽缸A与容器B用一个带有阀门K的细管相连,K闭合时,容器B为真空.用密闭且不计摩擦的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸A中,活塞上放有若干个质量不同的砝码.当汽缸A中气体的压强为p、温度为T时,活塞离汽缸底部的高度为H,如图所示.现打开阀门K,活塞下降,同时对气体加热,使A、B中气体温度均升至T′,此时活塞离汽缸底高度为4/5H.若要使A、B中气体的温度恢复到T,活塞距离汽缸底部的高度仍然为4/5H,可将活塞上的砝码取走少许,问:图2-26(1)容器B的容积VB多大?(2)取走的砝码的质量为多少?。