27高中物理竞赛热学习题2整理

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高考物理选考热学计算题(二十七)含答案与解析

高考物理选考热学计算题(二十七)含答案与解析评卷人得分一．计算题（共40小题）1．如图所示，粗细均匀的U形管竖直放置，左端封闭右端开口，左端用水银封闭着长L＝13.5cm的理想气体，当温度为27℃时，两管水银面的高度差△h＝3cm。

设外界大气压为75cmHg．为了使左、右两管中的水银面相平，求：Ⅰ．若对封闭气体缓慢加热，温度需升高到多少℃？（保留三位有效数字）Ⅱ．若温度保持27℃不变，需从右管的开口端再缓慢注入多少高度的水银柱？2．一个气缸内用活塞封闭着一定质量的空气，平衡状态下缸底还有少量水，如图所示．缸内气体温度为T，气体的体积为V1，总压强为2atm．现将活塞缓慢下压，并保持缸内温度不变，当气体体积减小到时，缸内压强为3atm，试求温度T．3．一足够高的内壁光滑的导热气缸竖直地浸在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭了一定质量的理想气体，如图所示。

开始时，气体的体积为2.0×10﹣3m3，现缓慢地在活塞上倒上一定量的细沙，活塞静止时气体的体积恰好变为原来的一半，然后将气缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为137℃（大气压强为1.0×105Pa）。

（1）求气缸内气体最终的压强；（2）求气缸内气体最终的体积。

4．为保证环境和生态平衡，在各种生产活动中都应严禁污染水源．在某一水库中，一艘年久失修的快艇在水面上违规快速行驶，速度为8m/s．导致油箱突然破裂，柴油迅速流入水中，从漏油开始到船员堵住漏油共用t＝1.5min．测量时，漏出的油已在水面上形成宽约为B＝100m的长方形厚油层，已知快艇匀速运动，漏出油的体积V＝1.44×10﹣3m3．（已知油分子的直径约为10﹣10m）则：（1）该厚油层的平均厚度D为多少？（2）该厚油层的厚度D约为分子直径d的多少倍？5．晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的完整的丝状（横截面为圆形）晶体．现有一根铁（Fe）晶，直径为d，能承受的最大拉力为F．已知铁的密度ρ，铁的摩尔质量M，阿伏伽德罗常数为N A，忽略铁分子间的空隙并将铁原子看成球形．求铁原子的体积以及刚要拉断晶须时两个原子间的平均作用力f．6．已知一个标准大气压，温度0℃时，一摩尔气体体积22.4L，阿伏加德罗常数为N A＝6.0×1023mol﹣1．试估算压强为一个标准大气压，温度27℃，体积6m×5m×4m的教室空间内（结果保留一位有效数字）．①分子数n；②分子间的距离S．7．光滑的导热气缸竖直放置，其横截面积为S＝l0﹣3m2，用不计质量的活塞封闭压强为P o ＝1.0×l05Pa、体积V0＝2.0L、温度为0℃的理想气体，现在活塞上方放上一个物块，使封闭气体在温度不变时体积变为原来的一半，再对气缸缓慢加热，使气体的温度变为127℃，求物块的质量和气缸内气体的最终体积。

高中物理竞赛辅导习题热学部分..

高中物理竞赛热学部分题选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。

解：设l 为保险丝长度，r 为其半径，P 为输至整个保险丝上的功率。

若P 增大，保险丝的温度将上升，直到输入的电功率等于辐射的功率。

所以当P 超过某一值max P 时，在一定的时间内，保险丝将烧毁，而(),2144max l r c T TkS P ⨯⨯=-=π外熔式中k 为一常数，S 为表面积，1c 为一常数。

由于P=I 2R ，假设保险丝的电阻R 比它所保护的线路电阻小很多，则I 不依赖于R ，而ρρ,S l R =为常数，2r S π=为保险丝的横截面积。

,/22r l IP πρ=当rl c r l I 222/=时(这里2c 为另一常数)，保险丝将熔化。

.322r c I =可见，保险丝的熔断电流不依赖于长度，仅与其粗细程度(半径r)有关。

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。

解：金属A 和B 从自由状态降温，当温度降低t ∆时的总缩短为t l l l l B A B A ∆+=∆+∆=∆0)(αα （1）而在-20°C 时，若金属丝中的拉力为F ，则根据胡克定律，A 、B 的伸长量分别为F/K A 和F/K B ，所以 l K EK E B A ∆=+ （2）t l K K F B A B A ∆+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+0)(11αα （3）所以 NK K t l F B A B A 50011)(0=+∆+=αα因为N F 450>，所以温度下降到-20°C 前A 丝即被拉断。

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高中物理竞赛热学习题
热学2
姓名：班级：成绩：
1. 如图所示，一摩尔理想气体，由压强与体积关系的p-V图中的状态A出发，经过一缓慢的直线过程到达状态B，已知状态B的压强与状态A的压强之比为1/2 ，若要使整个过程的最终结果是气体从外界吸收了热量，则状态B与状态A的体积之比应满足什么条件？已知
此理想气体每摩尔的内能为2
3
RT，R为普适气体常量，T为热力学温度.
2.有一气缸，除底部外都是绝热的，上面是一个不计重力的活塞，中间是一块固定的导热隔
板，把气缸分隔成相等的两部分A和B，上、下各有1mol氮气（
5
2
U RT），现由底部慢
慢地将350J热量传送给缸内气体，求
（1）A、B内气体的温度各改变了多少？
（2）它们各吸收了多少热量。

3. 使1mol理想气体实行如图所示循环。

求这过程气体做的总功。

仅用T1，T2和常数R表示。

（在1-2过程，
1
2
P T）。

高考物理选考热学计算题(二)含答案与解析

高考物理选考热学计算题（二）组卷老师：莫老师评卷人得分一．计算题（共50小题）1．如图所示，一个高为H的导热汽缸，原来开口，将其开口向上竖直放置。

在气温为27℃、气压为760mm Hg、相对湿度为75%时，用一质量可不计的光滑活塞将开口端封闭。

求将活塞下压多大距离时，将开始有水珠出现。

2．有一粗细均匀的U形管，当温度为31℃时，封闭端和开口端的水银面在同一水平面上，如图所示．封闭端内的空气柱长8cm，大气压强为76cmHg，问：（i）温度升高到多少摄氏度时，封闭端气柱将增加到9cm？（ii）在（i）问的操作结束后，如果再从开口端缓慢灌入水银（灌入的水银与开口端的水银面相连，其间没有气泡），使封闭端内的空气柱恢复到原长，此过程保持气体温度不变，那么封闭端和开口端的水银面相差几厘米？3．如图所示，两竖直固定且正对放置的导热气缸内被活塞各封闭一定质量的理想气体，活塞a、b用刚性轻杆相连，上下两活塞的横截面积S a：S b=1：2，活塞处于平衡状态时，A、B中气体的体积均为V0，温度均为300K，B中气体压强为0.75P0，P0为大气压强（两活塞及杆质量不计，活塞与气缸内壁间摩擦不计）。

（1）求A中气体的压强；（2）现对B中气体加热，同时保持A中气体温度不变，活塞重新达到平衡状态后，A中气体的压强为P0，求此时B中气体的温度。

4．如图，两汽缸A、B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的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两汽缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。

两汽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、外界和汽缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离汽缸顶的距离是汽缸高度的，活塞b在汽缸正中间。

（1）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；（2）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是汽缸高度的时，求氧气的压强。

物理竞赛热学专题精编大全(带答案详解)

物理竞赛热学专题精编大全（带答案详解)一、多选题1．如图所示为一种简易温度计构造示意图，左右两根内径粗细均匀的竖直玻玻璃管下端通过软管相连接，在管中灌入某种液体后环境的温度。

重复上述操作，便可在左管上方标注出不同的温度刻，将左管上端通过橡皮塞插入小烧瓶中。

调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。

多次改变烧瓶所在度，为了增大这个温度计在相同温度变化时液面变化的髙度，下列措施中可行的是（)A．增大液体的密度B．增大烧瓶的体积C．减小左管的内径D．减小右管的内径【答案】BC2．如图所示为两端封闭的U形玻璃管，竖直放置，管内左、右两段封闭空气柱A、B 被一段水银柱隔开，设原来温度分别为T A和T B，当温度分别升高△T A和△T B时，关于水银柱高度差的变化情况，下列说法中正确的是（）A．当T A＝T B，且△T A＝△T B时，h一定不变B．当T A＝T B，且△T A＝△T B时，h一定增大C．当T A＜T B，且△T A＜△T B时，h一定增大D．当T A＞T B，且△T A＝△T B时，h一定增大【答案】BD【解析】【详解】AB.由于左边的水银比右边的高ℎ，所以右边的气体的压强比左边气体的压强大，即P B> P A，设在变化的前后AB两部分气体的体积都不发生变化，即AB做的都是等容变化，则根据PT =ΔPΔT可知，气体的压强的变化为ΔP=PΔTT，当T A=T B，且ΔT A=ΔT B时，由于P B>P A，根据ΔP=PΔTT可知ΔP B>ΔP A，ℎ一定增大，故选项A错误，B正确；C.当T A<T B，且ΔT A<ΔT B时，由于P B>P A，根据ΔP=PΔTT可知不能判断ΔP B和ΔP A变化的大小，所以不能判断ℎ的变化情况，故选项C错误；D.当T A>T，且ΔT A=ΔT B时，由于P B>P A，根据ΔP=PΔTT可知ΔP B>ΔP A，ℎ一定增大，故选项D正确；3．下列叙述正确的是（）A．温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大B．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大C．在绝热过程中外界对气体做功，气体的内能必然增加D．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性【答案】CDA.温度升高，气体分子的平均动能增大，但是个别分子运动速率可能减小，故A错误；B.温度是气体分子的平均动能变化的标志。

高中物理竞赛十年预赛真题-热学(纯手打word版含答案)

十年真题－热学（预赛）1．（34届预赛2）系统1和系统2质量相等，比热容分别为C 1和C 2，两系统接触后达到够达到共同的温度T ，整个过程中与外界（两系统之外）无热交换．两系统初始温度T 1和T 2的关系为A ．T 1＝C 2C 1(T －T 2)－TB ．T 1＝C 1C 2(T －T 2)－T C ．T 1＝C 1C 2(T －T 2)＋T D ．T 1＝C 2C 1(T －T 2)＋T 2．（31届预赛1）一线膨胀系数为α的正立方体物块，当膨胀量较小时，其体膨胀系数等于A ．αB ．α1/3C ．α3D ．3α3．（29届预赛1）下列说法中正确的是A ．水在0℃时密度最大B ．一个绝热容器中盛有气体，假设把气体中分子速率很大的如大于v A 的分子全部取走，则气体的温度会下降，此后气体中不再存在速率大于v A 的分子C ．杜瓦瓶的器壁是由两层玻璃制成的，两层玻璃之间抽成真空，抽成真空的主要作用是既可降低热传导，又可降低热辐射D ．图示为一绝热容器，中间有一隔板，隔板左边盛有温度为T 的理想气体，右边为真空．现抽掉隔板，则气体的最终温度仍为T4．(28届预赛2)下面列出的一些说法中正确的是A ．在温度为20ºC 和压强为1个大气压时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，在此过程中，它所吸收的热量等于其内能的增量．B ．有人用水银和酒精制成两种温度计，他都把水的冰点定为0度，水的沸点定为100度，并都把0刻度与100刻度之间均匀等分成同数量的刻度，若用这两种温度计去测量同一环境的温度（大于0度小于100度）时，两者测得的温度数值必定相同．C ．一定量的理想气体分别经过不同的过程后，压强都减小了，体积都增大了，则从每个过程中气体与外界交换的总热量看，在有的过程中气体可能是吸收了热量，在有的过程中气体可能是放出了热量，在有的过程中气体与外界交换的热量为零.D ．地球表面一平方米所受的大气的压力，其大小等于这一平方米表面单位时间内受上方作热运动的空气分子对它碰撞的冲量，加上这一平方米以上的大气的重量．5．（27届预赛2）烧杯内盛有0℃的水，一块0℃的冰浮在水面上，水面正好在杯口处．最后冰全部融化成0℃的水．在这过程中A ．无水溢出杯口，但最后水面下降了B ．有水溢出杯口，但最后水面仍在杯口处C ．无水溢出杯口，水面始终在杯口处D ．有水溢出杯口，但最后水面低于杯口6．（27届预赛3）如图所示，a 和b 是绝热气缸中的两个活塞，它们把气缸分成甲和乙两部分，两部分中都封有等量的理想气体．a 是导热的，其热容量可不计，与气缸壁固连．b 是绝热的，可在气缸内无摩擦滑动，但不漏气，其右方为大气．图中k 为加热用的电炉丝．开始时，系统处于平衡状态，两部分中气体的温度和压强皆相同．现接通电源，缓慢加热一段时间后停止加热，系统又达到新的平衡，则A ．甲、乙中气体的温度有可能不变B ．甲、乙中气体的压强都增加了C ．甲、乙中气体的内能的增加量相等D ．电炉丝放出的总热量等于甲、乙中气体增加内能的总和7．（27届预赛4）一杯水放在炉上加热烧开后，水面上方有“白色气”；夏天一块冰放在桌面上，冰的上方也有“白色气”．A ．前者主要是由杯中水变来的“水的气态物质”B ．前者主要是由杯中水变来的“水的液态物质”C ．后者主要是由冰变来的“水的气态物质”D．后者主要是由冰变来的“水的液态物质”8．（26届预赛3）一根内径均匀、两端开中的细长玻璃管，竖直插在水中，管的一部分在水面上．现用手指封住管的上端，把一定量的空气密封在玻璃管中，以V0表示其体积；然后把玻璃管沿竖直方向提出水面，设此时封在玻璃管中的气体体积为V1；最后把玻璃管在竖直平面内转过900，让玻璃管处于水平位置，设此时封在玻璃管中的气体体积为V2．则有A．V1＞V0≥V2B．V1＞V0＞V2C．V1=V2＞V0D．V1＞V0，V2＞V0 9．（25届预赛4）如图所示，放置在升降机地板上的盛有水的容器中，插有两根相对容器的位置是固定的玻璃管a和b，管的上端都是封闭的，下端都是开口的．管内被水各封有一定质量的气体．平衡时，a管内的水面比管外低，b管内的水面比管外高．现令升降机从静止开始加速下降，已知在此过程中管内气体仍被封闭在管内，且经历的过程可视为绝热过程，则在此过程中A．a中气体内能将增加，b中气体内能将减少B．a中气体内能将减少，b中气体内能将增加C．a、b中气体内能都将增加D．a、b中气体内能都将减少10．（25届预赛5）图示为由粗细均匀的细玻璃管弯曲成的“双U形管”，a、b、c、d为其四段竖直的部分，其中a、d上端是开口的，处在大气中．管中的水银把一段气体柱密封在b、c内，达到平衡时，管内水银面的位置如图所示．现缓慢地降低气柱中气体的温度，若c中的水银面上升了一小段高度Δh，则A．b中的水银面也上升ΔhB．b中的水银面也上升，但上升的高度小于ΔhC．气柱中气体压强的减少量等于高为Δh的水银柱所产生的压强D．气柱中气体压强的减少量等于高为2Δh的水银柱所产生的压强11．（31届预赛9）图中所示的气缸壁是绝热的．缸内隔板A是导热的，它固定在缸壁上．活塞B是绝热的，它与缸壁的接触是光滑的，但不漏气.B的上方为大气.A与B之间以及A与缸底之间都盛有n mol的同种理想气体．系统在开始时处于平衡状态，现通过电炉丝E对气体缓慢加热．在加热过程中，A、B之间的气体经历_________过程，A以下气体经历________过程；气体温度每上升1K，A、B之间的气体吸收的热量与A以下气体净吸收的热量之差等于_____________．已知普适气体常量为R．答案：等压、等容、nR解析：在加热过程中，AB之间的气体的压强始终等于大气压强与B活塞的重力产生的压强之和，故进行的是等压变化，由于隔板A是固定在气缸内的，所以，A以下的气体进行的是等容变化，当气体温度升高1K时，AB之间的气体吸收的热量为Q1＝PΔV+ΔU，A以下的气体吸收的热量为Q2＝ΔU，又根据克拉伯龙方程pΔV＝nRΔT，所以Q1－Q2＝pΔV＝nR.12．（28届预赛6）在大气中，将一容积为0.50m3的一端封闭一端开口的圆筒筒底朝上筒口朝下竖直插人水池中，然后放手，平衡时，筒内空气的体积为0.40m3.设大气的压强与10.0m高的水柱产生的压强相同，则筒内外水面的高度差为．答案：2.5m13．（34届预赛13）横截面积为S和2S的两圆柱形容器按图示方式连接成一气缸，每隔圆筒中各置有一活塞，两活塞间的距离为l，用硬杆相连，形成“工”字形活塞，它把整个气缸分隔成三个气室，其中Ⅰ、Ⅲ室密闭摩尔数分别为ν和2ν的同种理想气体，两个气室内都有电加热器；Ⅱ室的缸壁上开有一个小孔，与大气相通；1mol该种气体内能为CT（C是气体摩尔热容量，T是气体的绝对温度）．当三个气室中气体的温度均为T 1时，“工”字形活塞在气缸中恰好在图所示的位置处于平衡状态，这时Ⅰ室内空气柱长亦为l ，Ⅱ室内空气的摩尔数为32ν．已知大气压不变，气缸壁和活塞都是绝热的，不计活塞与气缸之间的摩擦．现通过电热器对Ⅰ、Ⅲ两室中的气体缓慢加热，直至Ⅰ室内气体的温度升为其初始状态温度的2倍，活塞左移距离d ．已知理想气体常量为R ，求：（1）Ⅲ室内气体初态气柱的长度；（2）Ⅲ室内气体末态的温度；（3）此过程中ⅠⅢ室密闭气体吸收的总热量．解析：（1）设大气压强为p 0．初态：Ⅰ室内气体压强为p 1；Ⅲ室内气体压强为p 1′，气柱的长度为l ′．末态：Ⅰ室内气体压强为p 2；Ⅲ室内气体压强为p 2′．由初态到末态：活塞左移距离为d ．对初态应用气体状态方程，对Ⅰ室气体有：p 1lS ＝νRT 1 ①对Ⅱ室内气体有：p 0(l 2×S ＋l 2×2S )＝32ν0RT 1 ② 对Ⅲ室内气体有：p 1′l ′(2S )＝(2ν)RT 1 ③ 由力学平衡条件有：p 1′(2S )＝p 1S ＋p 0(2S －S ) ④ 由题给条件和①②③④式得：l ′＝ν2ν1+ν0l ＝2νν+ν0l ⑤ （2）对末态应用气体状态方程，对Ⅰ室内气体有：p 2(l －d )S ＝νRT 2＝νR ·2T 1 ⑥ 对Ⅲ室内气体有：p 2′(l ′＋d )(2S )＝(2ν)RT 2′ ⑦ 由力学平衡条件有：p 2′(2S )＝p 2S ＋p 0(2S －S ) ⑧联立②⑤⑥⑦⑧和题给条件得：T 2′＝2νl +(ν+ν0)d (l －d )(ν+ν0)⎝⎛⎭⎫1＋ν02νl －d l T 1⑨ （3）大气对密闭气体系统做的功为W ＝p 0(2S －S )(－d )＝－p 0Sd ＝－d lν0RT 1 ⑩ 已利用②式．系统密闭气体内能增加量为：ΔU ＝νC (T 2－T 1)＋(2ν)C (T 2′－T 1)＝νC (2T 2′－T 1) ⑪由⑨⑩式得：ΔU ＝2νl +(ν+ν0)d (l －d )(ν+ν0)⎝⎛⎭⎫2ν＋l －d l ν0CT 1－νCT 1 ⑫ 系统吸收的热量为：Q ＝ΔU －W ＝2νl +(ν+ν0)d (l －d )(ν+ν0)⎝⎛⎭⎫2ν＋l －d l ν0CT 1－νCT 1＋d l ν0RT 1 ⑬ 参考评分：第（1）问9分，①②③④式各2分，⑤式1分．第（2）问4分，⑥⑦⑧⑨式各1分．第（3）问7分，⑩⑪式各2分，⑫式1分，⑬式2分．14．（33届预赛16）充有水的连通软管常常用来检验建筑物的水平度．但软管中气泡会使得该软管两边管口水面不在同一水平面上．为了说明这一现象的物理原理，考虑如图所示的连通水管（由三段内径相同的U 形管密接而成），其中封有一段空气（可视为理想气体），与空气接触的四段水管均在竖直方向；且两个有水的U 形管两边水面分别等高．此时被封闭的空气柱的长度为L a ．已知大气压强P 0、水的密度ρ、重力加速度大小为g ，L 0≡P 0/(ρg)．现由左管口添加体积为ΔV ＝xS 的水，S 为水管的横截面积，在稳定后：（1）求两个有水的U 形管两边水面的高度的变化和左管添水后封闭的空气柱的长度；（2）当x <<L 0、L a<<L 0时，求两个有水的U 形管两边水面的高度的变化（用x 表出）以及空气柱的长度．已知1+z ≈1+12z ，当z <<1．解析：解法（一）（1）设在左管添加水之前左右两个U 形管两边水面的高度分贝为h 1和h 2，添加水之后左右两个U 形管两边水面的高度分别为h 1L 和h 1R 、h 2L 和h 2R ．如图所示，设被封闭的空气的压强为p ，空气柱的长度为L b ．水在常温常压下可视为不可被压缩的流体，故：2h 1＋x ＝h 1L ＋h 1R ①2h 2＝h 2L ＋h 2R ②由力学平衡条件有：p 0＋ρgh 1L ＝p ＋ρgh 1R ③p 0＋ρgh 2R ＝p ＋ρgh 2L ④由于连通管中间高度不变，有：h 1＋h 2＋L a ＝h 1R ＋h 2L ＋L b ⑤由玻意耳定律得：p 0L a ＝pL b ⑥联立①②③④⑤⑥式得p 满足的方程：L 0p 0p 2＋⎝⎛⎭⎫L a －L 0－x 2p －p 0L a ＝0 解得：p ＝p 02L 0⎣⎡⎦⎤L 0－L a ＋x 2＋⎝⎛⎭⎫L a －L 0－x 22+4L a L 0 ⑦ 将⑦式带入⑥式得：L b ＝12⎣⎡⎦⎤L a －L 0－x 2＋⎝⎛⎭⎫L a －L 0－x 22+4L a L 0 ⑧ 由①②③④⑦式得：Δh 1L ≡h 1L －h 1＝x －Δh 1R ＝x －L 02＋14[L 0－L a ＋x 2＋⎝⎛⎭⎫L a －L 0－x 22+4L a L 0] ⑨ ＝5x －2L a －2L 08＋14⎝⎛⎭⎫L a －L 0－x 22+4L a L 0 Δh 1R ≡h 1R －h 1＝L 0+x 2－p 2ρg＝L 0+x 2－14⎣⎡⎦⎤L 0－L a ＋x 2＋⎝⎛⎭⎫L a －L 0－x 22+4L a L 0 ⑩ ＝3x +2L a +2L 08－14⎝⎛⎭⎫L a －L 0－x 22+4L a L 0 Δh 2L ≡h 2L －h 2＝L 02－p 2ρg＝L 02－14⎣⎡⎦⎤L 0－L a ＋x 2＋⎝⎛⎭⎫L a －L 0－x 22+4L a L 0 ⑪ ＝2L a +2L 0－x 8－14⎝⎛⎭⎫L a －L 0－x 22+4L a L 0 Δh 2R ≡h 2R －h 2＝－Δh 2L ＝x －2L a －2L 08＋14⎝⎛⎭⎫L a －L 0－x 22+4L a L 0 ⑫ （2）在x <<L 0和L a <<L 0的情形下，由⑧式得：L b ≈L a ⑬ ⑦式成为：p ≈p 0(1＋x 2L 0) ⑭ 由⑨⑩⑪⑫⑬⑭式得：Δh 1L ≈34x ⑮Δh 1R ≈－Δh 2L ＝Δh 2R ≈14x ⑯ 参考评分：第（1）问14分，①②③④⑤⑥⑦⑧式各1分，⑨⑩式各2分，⑪⑫式各1分；第（2）问6分，⑬⑭式各1分，⑮⑯式各2分．解法（二）（1）设U 形管1左侧末态水面比初态上升x 2＋y ，右侧末态水面比初态上升x 2－y ，U 形管2左侧末态水面比初态下降y ，右侧末态水面比初态上升y ．由玻意耳定律得： L a L 0＝L b (L 0＋2y ) ①由几何关系有： L a －x 2＋2y ＝L b ② 将②式带入①式得： L a L 0＝(L a －x 2＋2y ) (L 0＋2y ) ③ 解得： y ＝x 8－L 04－L a 4＋14⎝⎛⎭⎫L 0＋L a －x 22＋2xL 0 ④ 此即U 形管2左侧末态比初态水面下降值，也是右侧末态比初态水面上升值（负根y ＝x 8－L 04－L a 4－14⎝⎛⎭⎫L 0＋L a －x 22＋2xL 0不符合题意，已舍去）． U 形管1左侧末态比初态水面上升： x 2＋y ＝5x －2L a －2L 08＋14⎝⎛⎭⎫L a ＋L 0－x 22＋2xL 0 ⑤ 右侧末态比初态水面上升： x 2－y ＝3x ＋2L a ＋2L 08－14⎝⎛⎭⎫L a ＋L 0－x 2 2＋2xL 0 ⑥ 将④式带入②式得： L b ＝L a －x 2＋2y ＝2L a －2L 0－x 4＋12⎝⎛⎭⎫L a ＋L 0－x 22＋2xL 0 ⑦ （2）在x <<L 0和L a <<L 0的情形下，④⑤⑥⑦式中的根号部分⎝⎛⎭⎫L a ＋L 0－x 22＋2xL 0＝L a 2＋L 02＋x 24＋2L 0L a －xL 0－xL a ＋2xL 0 ＝L 01+L a 2L 02＋x 24L 02＋2L a L 0－xL a 2L 02＋x L 0≈L 0⎣⎡⎦⎤1＋12（L a 2L 02＋x 24L 02＋2L a L 0－xL a L 02＋x L 0 ＝L 0＋12⎣⎡⎦⎤L a 2L 0＋x 24L 0＋2L a －xL a L 0＋x ⑧ ≈L 0＋12(2L a ＋x ) ＝L a ＋L 0＋x 2⑧式在推导过程中用到了1+z ≈1+12z ，当z <<1．将⑧式带入④⑤⑥⑦式中分别得到：y ≈x 8－L 04－L a 4＋14⎝⎛⎭⎫L 0＋L a ＋x 2＝x 4⑨x 2＋y ≈x 2＋x 4＝3x 4⑩ x 2－y ≈x 2－x 4＝x 4⑪ L b ≈L a 2－L 02－x 4＋12⎝⎛⎭⎫L 0＋L a ＋x 2＝L a ⑫ 参考评分：第（1）问14分，①式4分，②③式各1分，④式3分，⑤式2分，⑥式1分．第（2）问6分，⑨⑩式各2分，⑪⑫式各1分．15．(32届预赛15)如图，导热性能良好的气缸A 和B 高度均为h（已除开活塞的厚度），横截面积不同，竖直浸没在温度为T 0的恒温槽内，它们的底部由一细管连通（细管容积可忽略）．两气缸内各有一个活塞，质量分别为m A ＝2m 和m B ＝m ，活塞与气缸之间无摩擦，两活塞的下方为理想气体，上方为真空．当两活塞下方气体处于平衡状态时，两活塞底面相对于气缸底的高度均为h /2．现保持恒温槽温度不变，在两活塞上面同时各缓慢加上同样大小的压力，让压力从零缓慢增加，直至其大小等于2m g （g 为重力加速度）为止，并一直保持两活塞上的压力不变；系统再次达到平衡后，缓慢升高恒温槽的温度，对气体加热，直至气缸B 中活塞底面恰好回到高度为h /2处．求：（1）两个活塞的横截面积之比S A ∶S B ．（2）气缸内气体的最后的温度．（3）在加热气体的过程中，气体对活塞所做的总功．解析：（1）平衡时气缸A 、B 内气体的压强相等，故：m A g S A ＝m B g S B① 由①式和题给条件得： S A ∶S B ＝2∶1 ②（2）两活塞上各放一质量为2m 的质点前，气体的压强p 1和体积V 1分别为：p 1＝2mg S A ＝mg S B③ V 1＝32S B h ④ 两活塞上各放一质量为2m 的质点后，B 中活塞所受到的气体压力小于它和质点所受重力之和，B 中活塞将一直下降至气缸底部为之，B 中气体全部进入气缸A ．假设此时气缸A中活塞并未上升到气缸顶部，气体的压强p 2＝4mg S A ＝2mg S B⑤ 设平衡时气体体积为V 2，由于初态末态都是平衡态，由理想气体状态方程有：p 1V 1T 0＝p 2V 2T 0⑥ 由③④⑤⑥式得： V 2＝34S 0h ＝38S A h ⑦ 这时气体的体积小于气缸A 的体积，与活塞未上升到气缸顶部的假设一致．缓慢加热时，气体先等压膨胀，B 中活塞不动，A 中活塞上升；A 中活塞上升至顶部后，气体等容升压；压强升至3mg S B时，B 中活塞开始上升，气体等压膨胀．设当温度升至T 时，该活塞恰好位于h 2处．此时气体的体积变为V 3＝52S B h ⑧气体压强 p 3＝3mg S B⑨ 设此时气缸内气体的温度为T ，由状态方程有：p 2V 2T 0＝p 3V 3T⑩ 由⑤⑦⑧⑨⑩式得： T ＝5T 0 ⑪（3）升高恒温槽的温度后，加热过程中，A 活塞上升量为h －38h ＝58h ⑫ 气体对活塞所做的总功为W ＝4mg ·58h ＋3mg ·h 2＝4mgh ⑬ 参考评分：第（1）问3分，①式2分，②式1分；第（2）问13分，③④⑤⑥式各2分，⑦⑧⑨⑩⑪式各1分；第（3）问4分，⑫⑬式各2分．16．（31届预赛14）1mol 的理想气体经历一循环过程1-2-3-1，如p -T 图示所示，过程1-2是等压过程，过程3-1是通过p -T 图原点的直线上的一段，描述过程2-3的方程为c 1p 2+c 2p =T ，式中c 1和c 2都是待定的常量，p 和T 分别是气体的压强和绝对温度．已知，气体在状态1的压强、绝对温度分别为P 1和T 1，气体在状态2的绝对温度以及在状态3的压强和绝对温度分别为T 2以及p 3和T 3．气体常量R 也是已知的．(1)求常量c 1和c 2的值；(2)将过程1-2 -3 -1在p -v 图示上表示出来；(3)求该气体在一次循环过程中对外做的总功．解析：（1）设气体在状态i （i ＝1、2、3）下的压强、体积和温度分别为p i 、V i 和T i ，由题设条件有：c 1p 22＋c 2p 2＝T 2 ①c 1p 32＋c 2p 3＝T 3 ②由此解得：c 1＝T 2p 3－T 3p 2p 22p 3－p 32p 2＝T 2p 3－T 3p 1p 12p 3－p 32p 1③ c 2＝T 2p 32－T 3p 22p 2p 32－p 22p 3＝T 2p 32－T 3p 12p 1p 32－p 12p 3④ （2）利用气体状态方程pV ＝RT 以及V 1＝R T 1p 1、V 2＝R T 2p 2、V 3＝R T 3p 3⑤ 可将过程2—3的方程写为p V 2－V 3p 2－p 3＝V ＋V 2p 3－V 3p 2p 2－p 3⑥ 可见，在p －V 图上过程2－3是以（p 2，V 2）和（p 3，V 3）为状态端点的直线，过程3－1是通过原点直线上的一段，因而描述其过程的方程为：p T＝c 3 ⑦ 式中c 3是一常量，利用气体状态方程pV ＝RT ，可将过程3－1的方程改写为：V ＝R c 3＝V 3＝V 1 ⑧ 这是以（p 3，V 1）和（p 1，V 1）为状态端点的等容降压过程．综上所述，过程1－2－3－1在p －V 图上是一直角三角形，如图所示．（3）气体在一次循环过程中对外做的总功为：W ＝－12(p 3－p 1)(V 2－V 1) ⑨利用气体状态方程pV ＝RT 和⑤式，上式即：W ＝－12R (T 2－T 1)⎝⎛⎭⎫p 3p 1－1 ⑩ 参考评分：第（1）问8分，①②③④式各2分；第（2）问10分，⑤⑥式各2分，过程1－2－3－1在p －V 上的图示正确得6分；第（3）问2分，⑩式2分．17．(30届预赛14)如图所示，1摩尔理想气体，由压强与体积关系的p-V 图中的状态A 出发，经过一缓慢的直线过程到达状态B ，已知状态B 的压强与状态A 的压强之比为12，若要使整个过程的最终结果是气体从外界吸收了热量，则状态B 与状态A 的体积之比应满足什么条件？已知此理想气体每摩尔的内能为32RT ，R 为普适气体常量，T 为热力学温度．解析：令ΔU 表示系统内能的增量，Q 和W 分别表示系统吸收的热量和外界对系统所做的功，由热力学第一定律有：ΔU ＝Q ＋W ①令T 1和T 2分别表示状态A 和状态B 的温度，有：ΔU ＝32R (T 2－T 1) ② 令p 1、p 2和V 1、V 2分别表示状态A 、B 的压强和体积，由②式和状态方程可得：ΔU ＝32(p 2V 2－p 1V 1) ③ 由状态图可知，做功等于图线下所围面积，即：W ＝－12(p 1＋p 2)(V 2－V 1) ④ 要系统吸热，即Q ＞0，由以上格式可得：32(p 2V 2－p 1V 1)＋12(p 1＋p 2)(V 2－V 1)＞0 ⑤ 按题意，p 2p 1＝12，带入上式，可得：V 2V 1＞32⑥ 参考评分：①②③式各3分，④式4分，⑤式3分，⑥式2分．18．(29届预赛14)由双原子分子构成的气体，当温度升高时，一部分双原子分子会分解成两个单原子分子，温度越高，被分解的双原子分子的比例越大，于是整个气体可视为由单原子分子构成的气体与由双原子分子构成的气体的混合气体．这种混合气体的每一种成分气体都可视作理想气体．在体积V ＝0.045m 3的坚固的容器中，盛有一定质量的碘蒸气，现于不同温度下测得容器中蒸气的压强如下：试求温度分别为1073K 和1473K 时该碘蒸气中单原子分子碘蒸气的质量与碘的总质量之比值．已知碘蒸气的总质量与一个摩尔的双原子碘分子的质量相同，普适气体常量R ＝8.31J·mol －1·K －1解析：以m 表示碘蒸气的总之，m 1表示蒸气的温度为T 时单原子分子的碘蒸气的质量，μ1、μ2分别表示单原子分子碘蒸气和双原子分子碘蒸气的摩尔质量，p 1、p 2分别表示容器中单原子分子碘蒸气和双原子分子碘蒸气的分压强，则由理想气体的状态方程有： p 1V ＝m 1μ1RT ① p 2V ＝m －m 1μ2RT ② 其中，R 为理想气体常量．根据道尔顿分压定律，容器中碘蒸气的总压强p 满足：p ＝p 1＋p 2 ③设α＝m 1m 为单原子分子碘蒸气的质量与碘蒸气的总质量的比值，注意到μ1＝12μ2 ④ 由以上各式解得：α＝μ2V mR ·p T－1 ⑤ 带入有关数据可得，当温度为1073K 时，α＝0.06 ⑥ 当温度为1473K 时，α＝0051 ⑦ 参考评分：①②③⑤式各4分，⑥⑦式各2分．19．（26届预赛15）图中M 1和M 2是绝热气缸中的两个活塞，用轻质刚性细杆连结，活塞与气缸壁的接触是光滑的、不漏气的，M 1是导热的，M 2是绝热的，且M 2的横截面积是M 1的2倍．M 1把一定质量的气体封闭在气缸为L 1部分，M 1和M 2把一定质量的气体封闭在气缸的L 2部分，M 2的右侧为大气，大气的压强p 0是恒定的．K 是加热L 2中气体用的电热丝．初始时，两个活塞和气体都处在平衡状态，分别以V 10和V 20表示L 1和L 2中气体的体积．现通过K 对气体缓慢加热一段时间后停止加热，让气体重新达到平衡太，这时，活塞未被气缸壁挡住．加热后与加热前比，L 1和L 2中气体的压强是增大了、减小还是未变？要求进行定量论证．解析：解法（一）用n 1和n 2分别表示L 1和L 2中气体的摩尔数，p 1、p 2和V 1、V 2分别表示L 1和L 2中气体处在平衡状态时的压强和体积，T 表示气体的温度（因为M 1是导热的，两部分气体的温度相等），由理想气体状态方程有：p 1V 1＝n 1RT ① p 2V 2＝n 2RT ② 式中R 为普适气体常量．若以两个活塞和轻杆构成的系统为研究对象，处在平衡状态时有：p 1S 1－p 2S 1＋p 2S 2－p 0S 2＝0 ③ 已知S 2＝2S 1 ④ 有③④式得：p 1＋p 2＝2p 0 ⑤由①②⑤三式得：p 1＝2n 1n 2p 0V 2V 1＋n 1n 2V 2 ⑥ 若⑥式中的V 1、V 2是加热后L 1和L 2中气体的体积，则p 1就是加热后L 1中气体的压强．加热前L 1中气体的压强则为p 10＝2n 1n 2p 0V 20V 10＋n 1n 2V 2 ⑦ 设加热后L 1中气体体积的增加量为ΔV 1，L 2中气体体积的增加量为ΔV 2，因连接两活塞的杆是刚性的，活塞M 2的横截面积是M 1的2倍，故有：ΔV 1＝ΔV 2＝ΔV ⑧ 加热后L 1和L 2中气体的体积都是增大的，即ΔV ＞0．（若ΔV ＜0，即加热后活塞是向左移动的，则大气将对封闭在气缸中的气体做功，电热丝又对气体加热，根据热力学第一定律，气体的内能增加，温度将上升，而体积是减小的，故L 1和L 2中气体的压强p 1和p 2都将增大，这违反力学平衡条件⑤式）于是有V 1＝V 10＋ΔV ⑨ V 2＝V 20＋ΔV ⑩由⑥⑦⑨⑩四式得：p 1－p 10＝2n 1n 2p 0(V 10－V 20)ΔV ⎣⎡⎦⎤V 10＋ΔV ＋n 1n 2(V 20＋ΔV )⎝⎛⎭⎫V 10＋n 1n 2V 20 ⑪ 由⑪式可知：若加热前V 10＝V 20，则p 1＝p 10，即加热后p 1不变，由⑤式知p 2亦不变；若加热前V 10＜V 20，则p 1＜p 10，即加热后p 1必减小，由⑤式知p 2必增大；若加热前V 10＞V 20，则p 1＞p 10，即加热后p 1必增大，由⑤式知p 2必减小．参考评分：得到⑤式3分，得到⑧式3分，得到⑪式8分，最后结论6分．解法（二）设加热前L 1和L 2中气体的压强和体积分别为p 10、p 20和V 10、V 20，以p 1、p 2和V 1、V 2分别表示加热后L 1和L 2中气体的压强和体积，由于M 1是导热的，加热前L 1和L 2中气体的温度是相等的，设为T 0，加热后L 1和L 2中气体的温度也相等，设为T ．因为加热前、后两个活塞和轻杆构成的系统都处在力学平衡状态，注意到S 2＝2S 1，力学平衡条件分别为：p 10＋p 20＝2p 0 ① p 1＋p 2＝2p 0 ② 由①②两式得：p 1－p 10＝－(p 2－p 20) ③根据理想气体状态方程，对L 1中的气体有：p 1V 1p 10V 10＝T T 0④ 对L 2中气体有：p 2V 2p 20V 20＝T T 0⑤ 由④⑤两式得：p 1V 1p 10V 10＝p 2V 2p 20V 20⑥ ⑥式可改写成：⎝⎛⎭⎫1＋p 1－p 10p 10⎝⎛⎭⎫1＋V 1－V 10V 10＝⎝⎛⎭⎫1＋p 2－p 20p 20⎝⎛⎭⎫1＋V 2－V 20V 20 ⑦ 因连接两活塞的杆是刚性的，活塞M 2的横截面积是M 1的2倍，故有：V 1－V 10＝V 2－V 20 ⑧把③⑧式带入⑦式得：⎝⎛⎭⎫1＋p 1－p 10p 10⎝⎛⎭⎫1＋V 1－V 10V 10＝⎝⎛⎭⎫1－p 1－p 10p 20⎝⎛⎭⎫1＋V 1－V 10V 20 ⑨ 若V 10＝V 20，则由⑨式得p 1＝p 10，若加热前L 1中气体的体积等于L 2中气体的体积，则加热后L 1中气体的压强不变，由②式可知加热后L 2中气体的压强亦不变；若V 10＜V 20，则由⑨式得p 1＜p 10，若加热前L 1中气体的体积小于L 2中气体的体积，则加热后L 1中气体的压强必减小，由②式可知加热后L 2中气体的压强必增大；若V 10＞V 20，则由⑨式得p 1＞p 10，若加热前L 1中气体的体积大于L 2中气体的体积，则加热后L 1中气体的压强必增大，由②式可知加热后L 2中气体的压强必减小；参考评分：得到①式和②式或得到③式得3分，得到⑧式得3分，得到⑨式得8分，最后结论得6分．。

物理竞赛热学压轴题及答案

热学压轴题精选一、秘制气球生物在“执杖”星附近的行星上有稠密的大气，其中生活着一种气球状生物，当有人向它们询问小猪是否很会装13的时候，它们会回复BIBIBI的响声，我们暂且将这些生物命名为气球。

气球的半径和质量基本稳定，它们通过调节自身气囊内的气体温度，从而改变密度，用来调节自身的飞行高度。

这些生物白天由于日照，温度上升，飞行在空中捕食，夜晚温度下降，停落在地面上休息。

气球的质量为m0，半径为r，地面气温为T0，压强为p0，密度为ρ0。

取绝热大气模型，即大气不同地方为常数，其中γ=7/5，大气的定体摩尔热容量为C V=2.5R。

在高度h = 25m变化不大的范围内，可以认为大气的温度、密度和压强随高度线性变化。

重力加速度为g。

各参数取值如下：m0=202kg，T0=300K，ρ0=1.174kg/m3r=10m，g=10.6m/s2，p0=1.01×105Pa，κ=43.0Jm-2K-1s-1=2040Jm-2 s-1（1）气球在休息的时候，体内的气体和大气自由交换。

清晨它向外深深吐一口气，将体内压降减少到p0−Δp，于是恰好起飞，能稳定在h高度飞行。

这个过程很短，热量来不及交换。

求Δp为多少？（2）飞行了一段时间后，由于日照和气球自身的特殊生理结构能输运热量，气球的压强上升到和周围一样。

（于是它舒服的不用忍受压强差了）求此时气球内温度为多少?（3）气球皮内外温差为ΔT时，单位时间内单位面积上的的散热本领为κ=ΔQΔSΔTΔt，阳光正入射的时候，单位时间内单位面积提供的热量为λ=ΔQΔSΔt。

则气球为了舒服，单位时间需要搬运给内部气体多少热量，q=ΔQΔt？（4）考虑热力学第二定律，气球为了搬运这些热量，单位时间内至少应当做功W为多少？一、神奇的高压锅如图一个容积为V0的高压锅，初态温度为T0，内部有压强为p0的理想气体，该气体定体摩尔热容量为C V=2.5R。

气阀的面积为S，上面的重物质量为m，重力加速度为g，外面大气压强为p0.（1）至少需要升温到T1为多少才能把重物顶起？（2）如果这个过程中不考虑容器壁散热，则高压锅至少需要吸热Q1为多少才能把重物顶起？（3）如果高压锅吸热总量为Q2>Q1，则此时高压锅内的温度T2为多少？（4）之后再将温度降低到初态，但是气体不会从气阀回到高压锅内，则此时锅内压强p3为多少？二、气球猪若把猪皮看做不会收缩也不会伸长的柔软的导热性能良好的材料，给小猪肚子充气，制成的气球猪（因为小猪不服第一题的气球生物，决定挑战他们），肚皮和猪头（视为质点）质量M=12kg（由于小猪身体“被掏空”，忽略其他质量），小猪肚子的最大容积为V f=12.5m3。

热学习题含答案PPT(课件)-高中物理竞赛

2 将的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递热量是
例13：1mol单原子分子理想气体的循环过程如T-V图所示，其中c点的温度为
。
例１：有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气(看成刚性分子的理想气体)，它们的压强和温度度相等，现
Q 2 3 将的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递热量是
，。
１、从单一热源吸热，在循环中不断对外作功的热机２、热力学第二定律
例10：１mol双原子分子理想气体从状态A(
示直线变化到状态B( p 2 V 2 ),试求：
p1
V1
)沿P-V图所
(1)气体的内能增量。 (２)气体对外界所作的功。
(３)气体吸收的热量。 (４)此过程的摩尔热容。
解：(1)
p p2
p(10 p ) 和，那么
a
1mol双原子分子理想气体作如图的可逆循环过程，其中１－２为直线，２－３为绝热线，３－１为等温线。
(2)如果气体进行a-2-b-a的循环过程，则它对外作功A＝
a d QAA 10J00 例7：在一个孤立系统内，一切实际过程都向着
已知
，
4 热量从高温物体向低温物体传递是不可逆的。
。
P Q (例2)1如2：果一气定体量进的行理a-2想-b气-a体的经循历环如过图程所，示则的它循对环外过作程功，A＝Ａ－Ｂ和。Ｃ－Ｄ是等压过程，Ｂ－Ｃ和Ｄ－Ａ是1 绝热过程。
一切热机的效率都只能够小于１。
例7：在一个孤立系统内，一切实际过程都向着１、从单一热源吸热，在循环中不断对外作功的热机
的方向进行。 Q1 Cp(TB TA)
例8：关于热功转换和热量传递过程，有下面一些叙述。

高中物理竞赛热学

高中物理竞赛——热学一．分子动理论1、物质是由大量分子组成的注意分子体积和分子所占据空间的区别对于分子单原子分子间距的计算;气体和液体可直接用3分子占据的空间;对固体;则与分子的空间排列晶体的点阵有关..例题1如图6-1所示;食盐N a Cl 的晶体是由钠离子图中的白色圆点表示和氯离子图中的黑色圆点表示组成的;离子键两两垂直且键长相等..已知食盐的摩尔质量为58.5×10－3kg/mol;密度为 2.2×103kg/m 3;阿伏加德罗常数为 6.0×1023mol －1;求食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心之间的距离..解说题意所求即图中任意一个小立方块的变长设为a 的2倍;所以求a 成为本题的焦点..由于一摩尔的氯化钠含有N A 个氯化钠分子;事实上也含有2N A 个钠离子或氯离子;所以每个钠离子占据空间为 v =Am ol N 2V而由图不难看出;一个离子占据的空间就是小立方体的体积a 3 ; 即 a 3 =Am ol N 2V = Am ol N 2/M ρ;最后;邻近钠离子之间的距离l =2a答案3.97×10－10m ..〖思考〗本题还有没有其它思路〖答案〗每个离子都被八个小立方体均分;故一个小立方体含有81×8个离子 = 21分子;所以…此法普遍适用于空间点阵比较复杂的晶体结构.. 2、物质内的分子永不停息地作无规则运动固体分子在平衡位置附近做微小振动振幅数量级为0.1A 0;少数可以脱离平衡位置运动..液体分子的运动则可以用“长时间的定居振动和短时间的迁移”来概括;这是由于液体分子间距较固体大的结果..气体分子基本“居无定所”;不停地迁移常温下;速率数量级为102m/s..无论是振动还是迁移;都具备两个特点：a 、偶然无序杂乱无章和统计有序分子数比率和速率对应一定的规律——如麦克斯韦速率分布函数;如图6-2所示；b 、剧烈程度和温度相关..气体分子的三种速率..最可几速率v P ：fv = NN ∆其中ΔN 表示v 到v +Δv 内分子数;N 表示分子总数极大时的速率;v P =μRT 2=m kT 2 ；平均速率v ：所有分子速率的算术平均值;v=πμRT 8=m kT 8π；方均根速率2v ：与分子平均动能密切相关的一个速率;2v =μRT 3=mkT 3〔其中R 为普适气体恒量;R = 8.31J/mol.K..k 为玻耳兹曼常量;k = AN R =1.38×10－23J/K 〕例题2证明理想气体的压强P = 32n K ε;其中n 为分子数密度;K ε为气体分子平均动能..证明气体的压强即单位面积容器壁所承受的分子的撞击力;这里可以设理想气体被封闭在一个边长为a 的立方体容器中;如图6-3所示..考查yoz 平面的一个容器壁;P =2a F ①设想在Δt 时间内;有N x 个分子设质量为m 沿x 方向以恒定的速率v x 碰撞该容器壁;且碰后原速率弹回;则根据动量定理;容器壁承受的压力F =tp ∆∆=tmv 2N x x ∆• ②在气体的实际状况中;如何寻求N x 和v x 呢考查某一个分子的运动;设它的速度为v ;它沿x 、y 、z 三个方向分解后;满足 v 2 = 2x v + 2y v + 2z v分子运动虽然是杂乱无章的;但仍具有“偶然无序和统计有序”的规律;即2v = 2xv + 2y v + 2z v = 32x v ③这就解决了v x 的问题..另外;从速度的分解不难理解;每一个分子都有机会均等的碰撞3个容器壁的可能..设Δt =xv a;则N x = 61·3N 总 = 21na 3 ④注意;这里的61是指有6个容器壁需要碰撞;而它们被碰的几率是均等的..结合①②③④式不难证明题设结论.. 〖思考〗此题有没有更简便的处理方法〖答案〗有..“命令”所有分子以相同的速率v 沿+x 、 x 、+y 、 y 、+z 、 z 这6个方向运动这样造成的宏观效果和“杂乱无章”地运动时是一样的;则 N x =61N 总 = 61na 3 ；而且v x = v所以;P =2a F = 2xx at mv 2N •∆•=2xx 3a v amv 2na 61••=31nm 2x v = 32n K ε3、分子间存在相互作用力注意分子斥力和气体分子碰撞作用力的区别;而且引力和斥力同时存在;宏观上感受到的是其合效果..分子力是保守力;分子间距改变时;分子力做的功可以用分子势能的变化表示;分子势能E P 随分子间距的变化关系如图6-4所示..分子势能和动能的总和称为物体的内能.. 二、内能1．物体的内能1自由度i ：即确定一个物体的位置所需要的独立坐标系数..如自由运动的质点;需要用三个独立坐标来描述其运动;故它有三个自由度.. 2物体的势能3物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和称为物体的内能.. 2．理想气体的内能P OVBA D C 理想气体的分子之间没有相互作用;不存在分子势能..因此理想气体的内能是气体所有分子热运动动能的总和;它只跟气体的分子数和温度有关;与体积无关.. 分子热运动的平均动能：理想气体的内能可以表达为：注意：N/NA=m/M=n;R=NAk ；对于单原子分子气体i=3;对于双原子分子气体i=5.. 一定质量的理想气体的内能改变量：二、改变内能的两种方式 1．做功和传热2．功的计算1机械功 2流体体积变化所做的功气体对外界所作的元功：ΔW｜=pSΔx=pΔV ..外界活塞对气体做元功：ΔW=-ΔW ｜=-pΔV ；总功W=∑ΔWi=-∑piΔVi ..当气体膨胀时ΔV＞0;外界对气体做功W ＜0；气体压缩时ΔV＜0;外界对气体做功W ＞0..准静态过程可用p-V 图上一条曲线来表示;功值W 为p-V 图中过程曲线下的面积;当气体被压缩时W ＞0;反之W ＜0.. 3.热传递内能从一个物体转移到另一个物体;或者从物体的一部分转移到同一物体的邻近部分的过程叫热传递..热传递的方式有三种：对流、传导和辐射 1对流 2热传导※如果导热体各点温度不随时间变化;这种导热过程称为稳定导热;在这种情况下;考虑长度为l;横截面积为S 的柱体;两端截面处的温度为T1;T2且T1>T2;则热量沿着柱体长度方向传递;在△t 时间内通过横截面S 所传递的热量为：式中K 为物质的导热系数..固体、液体和气体都可以热传导;其中金属的导热性最好;液体除水银和熔化的金属外;导热性不好;气体的导热性比液体更差..石棉的热传导性能极差;因此常作为绝热材料.. 3热辐射一切物体都发射并吸收电磁波..物体发射电磁波又称热辐射;发射出的是不同波长的电磁波..温度越高;辐射的能量越多;辐射中短波成份比例越大..一定时间内物体辐射能量的多少以及辐射能量按波长的分布都与物体的温度有关;这种与温度有关的辐射称为热辐射.. 热辐射在真空环境中也能进行；热辐射与周围物体的温度高低是无关的.. 三、热力学第一定律 1．热力学第一定律 2．热量的计算热容质量为m 、比热为c 的系统在一个热力学过程中;升高或降低温度为△T;则该系统吸收或放出的热量为：定义热容：n c cm C n ==;式中cn 为摩尔热容;n 为摩尔数.. 结合热力学第一定律;可得： ※3．气体的自由膨胀四、热力学第一定律对理想气体热力学过程的应用 1．理想气体的等容过程恒量=T p; 0=∆=V p -W ..式中：R 2i T E T Q C V ⋅=∆∆=⎪⎭⎫⎝⎛∆=定容条件;又称之为定容摩尔热容.. 2．理想气体的等压过程恒量=T V;T -nR V p -W ∆=∆=;Q=nCp ΔT;定压摩尔热容量Cp 与定容摩尔热容量Cv 的关系有Cp=Cv+R=R i 22+..3．理想气体的等温过程pV=恒量;△E=0;Q=-W..在等温膨胀过程中;体积从V1变为V2;吸热为：12V Vln nRT = Q在等温压缩过程中;体积从V1变为V2;放热为：21V Vln nRT = Q4．理想气体的绝热过程气体始终不与外界交换热量的过程称之为绝热过程;即Q=0..恒量=T pV..绝热过程的状态方程是：γγ2211V p V p =或1-221-11V T V T γγ=其中：i i R i R i C C V p 2222+=+==γ 5．其他过程气态方程： nRT pV =热力学第一定律： △E=W+Q=nCV △T功：p-V 图中过程曲线下面积;要注意功的正负..过程方程：由过程曲线的几何关系找出过程的p ～V 关系式.. ※五、热力第二定律 1．循环过程热机物质系统由某一状态出发;经历一系列的变化过程又回到初始状态;这样的周而复始的变化过程为循环过程;简称循环..在p-V 图上;物质系统的循环过程用一个闭合的曲线表示..经历一个循环;回到初始状态时;内能不变;因此△E=0..利用物质系统称为工作物质持续不断地把热转换为功的装置叫做热机..热机循环过程在P-V 图上是一根顺时针绕向的闭合曲线热机效率表示吸收来的热量有多少转化为有用的功;是热机性能的重要标志之一;效率的定义为：＜11121Q Q -Q W /==η获得低温装置的致冷机也是利用工作物质的循环过程来工作的;不过它的运行方向与热机中工作物的循环过程相反.. 2．卡诺循环卡诺循环是在两个温度恒定的热源之间工作的循环过程.. 卡诺热机的效率为：致冷机的功效常用从低温热源中吸热Q2和所消耗的外功W 的比值来量度;称为致冷系数;即：..3．热力学第二定律违背热力学第一定律的过程都不可能发生;不违背热力学第一定律的过程不一定都可以发生.. 自然过程是按一定方向进行的..表述1：不可能制成一种循环动作的热机;只从一个热源吸取热量;使之全部变为有用的功;而其他物体不发生任何变化..表述2：不可能将热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化即热量不会自动地从低温物体传到高温物体在表述1中;我们要特别注意“循环动作”几个字;如果工作物进行的不是循环过程;如气体作等温膨胀;那么气体只使一个热源冷却作功而不放出热量便是可能的.. 表述1与表述2具有等价性;是相互依存的.. 4．卡诺定理卡诺循环中每个过程都是平衡过程;所以卡诺循环是理想的可逆循环.. 卡诺定理指出：1在同样高温温度为T1和低温温度为T2之间工作的一切可逆机;不论用什么工作物;效率都等于）（12T T -1.. 2在同样高低温度热源之间工作的一切不可逆机的效率;不可能高于可逆机;即：）（12T T -1≤η..5．热力学第二定律的统计意义内能、热力学定律典型例题例1 一箱理想气体;由N 个分子组成;用mi 表示第i 个分子的质量;vi 表示第i 个分子的相对箱子无规则运动的速度;i=1;2;…;N ．若整箱气体又以恒定的速度u 运动;求此箱气体的总动能和内能．例2质量为m1的圆筒水平地放置在真空中;质量为m2、厚度可忽略的活塞将圆筒分为体积相同的两部分;如图所示..圆筒的封闭部分充有n 摩尔的单原子理想气体氦;气体的摩尔质量为M;温度为T0;突然放开活塞;气体逸出..试问圆筒的最后速度是多少设摩擦力、圆筒和活塞的热交换以及气体重心的运动均忽略不计..T0=273K;m1=0.6kg;m2=0.3kg;n=25mol;氦的摩尔质量为M ＝4×10-3kg/mol;cV=12.6J/mol ·K;γ=5/3例3横截面积为S 和αSα＞1;长度相同的两圆柱形“对接”的容器内盛有理想气体;每个圆筒中间位置有一个用硬杆相连的活Ⅰ Ⅱ Ⅲ塞;如图所示..这时舱Ⅰ内气体压强为p1;舱Ⅲ内气体压强为βp1;活塞处于平衡;整个系统吸收热量Q;温度上升;使各舱温度相同..试求舱Ⅰ内压强的变化..1mol 气体内能为CTC 是气体摩尔热容量;圆筒和活塞的热容量很小;摩擦不计..例4将1mol 温度为27℃的氦气;以100m/s 的定向速度注入体积为15L 的真空容器中;容器四周绝热..求平衡后的气体压强..例5绝热容器A 经一阀门与另一容积比A 的容积大得多的绝热容器B 相连..开始时阀门关闭;两容器中盛有同种理想气体;温度均为30℃;B 中气体的压强是A 中的两倍..现将阀门缓慢打开;直至压强相等时关闭..问此时容器A 中气体的温度为多少假设在打开到关闭阀门的过程中处在A 中的气体与处在B 中的气体之间无热交换..已知每摩尔该气体的内能为E=2.5RT..例6一根长为76cm 的玻璃管;上端封闭;插入水银中..水银充满管子的一部分..封闭体积内有空气1.0×10-3mol;如图所示;大气压为76cmHg..空气的定容摩尔热容量CV=20.5J ·mol-1·K-1;当玻璃管温度降低10℃时;求封闭管内空气损失的热量..例7一台四冲程内燃机的压缩比r=9.5;热机抽出的空气和气体燃料的温度为27℃;在latm=105Pa 压强下的体积为9.5V0;如图所示;从1→2是绝热压缩过程；2→3混合气体燃爆;压强加倍；从3→4活塞外推;气体绝热膨胀至体积9.5V0;这时排气阀门打开;压强回到初始值latm 压缩比是气缸最大与最小体积比;γ是比热容比..求：1确定状态1、2、3、4的压强和温度；2求此循环的热机效率.. 例8有一卡诺致冷机;从温度为-10℃的冷藏室吸取热量;而向温度为20℃的物体放出热量..设该致冷机所耗功率为15kW;问每分钟从冷藏室吸取的热量是多少例9某空调器按可逆卡诺循环运转;其中的作功装置连续工作时所提供的功率P0..1夏天室外温度恒为T1;启动空调器连续工作;最后可将室温降至恒定的T2..室外通过热传导在单位时间内向室内传输的热量正比于T1-T2牛顿冷却定律;比例系数A..试用T1;P0和A 来表示T22当室外温度为30℃时;若这台空调只有30%的时间处于工作状态;室温可维持在20℃..试问室外温度最高为多少时;用此空调器仍可使室温维持在20℃..3冬天;可将空调器吸热、放热反向..试问室外温度最低为多少时;用此空调器可使室温维持在20℃..00。

高二物理竞赛热学测试题2

高二物理竞赛热学测试题1、（6分）下列说法正确的是（）A．物体吸收热量，其温度一定升高B．热量只能从高温物体向低温物体传递C．遵守热力学第一定律的过程一定能实现D．做功和热传递是改变物体内能的两种方式答案：D解析：由热力学第一定律可知，做功与热传递可以改变物体的内能，D正确；故物体吸收热量时，其内能不一定增大，A错；由热力学第二定律可知，宏观的热现象有方向性，但若通过外界做功，热量也可以从低温物体传到高温物体，B、C错2、（8分）(1)空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×l05J．试问：此压缩过程中，气体 (填“吸收”或“放出”)的热量等于 J．(2)若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是(填“A”、“B”或“C”)，该过程中气体的内能 (填“增加”、“减少”或“不变”)．答案：放出；5×104；（2）C；增加；解析：（1）由热力学第一定律△U = W＋Q，代入数据得：1.5×105 = 2.0×105＋Q，解得Q =－5×104；（2）由PV/T=恒量，压强不变时，V随温度T的变化是一次函数关系，故选择C图；3、（6分）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，温度不变答案：C解析：本题考查气体的有关知识，本题为中等难度题目。

随着空气团的上升，大气压强也随着减小，那么空气团的体积会增大，空气团对外做功，其内能会减小，因为不计分子势能，所以内能由其温度决定，则其温度会降低。

所以空气团的体积增大、温度降低、压强减小。

4、（6分）如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。

2010年第27届全国中学生高中物理竞赛复赛试题含答案

第27 届全国中学生物理竞赛复赛试卷本卷共九题,满分160 分．计算题的解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后结果的不能得分．有数字计算的题．答案中必须明确写出数值和单位．填空题把答案填在题中的横线上，只要给出结果，不需写出求解的过程．一、( 15 分)蛇形摆是一个用于演示单摆周期与摆长关系的实验仪器(见图）．若干个摆球位于同一高度并等间距地排成一条直线，它们的悬挂点在不同的高度上,摆长依次减小．设重力加速度g = 9 . 80 m/ s2 ,1 ．试设计一个包含十个单摆的蛇形摆（即求出每个摆的摆长），要求满足: ( a ）每个摆的摆长不小于0 。

450m ，不大于1。

00m ；（b ）初始时将所有摆球由平衡点沿x 轴正方向移动相同的一个小位移xo （xo <<0。

45m ) ，然后同时释放,经过40s 后,所有的摆能够同时回到初始状态．2 ．在上述情形中，从所有的摆球开始摆动起,到它们的速率首次全部为零所经过的时间为________________________________________。

二、（20 分）距离我们为L 处有一恒星，其质量为M ，观测发现其位置呈周期性摆动，周期为T ,摆动范围的最大张角为△θ．假设该星体的周期性摆动是由于有一颗围绕它作圆周运动的行星引起的，试给出这颗行星的质量m所满足的方程．若L=10 光年，T =10 年，△θ = 3 毫角秒，M = Ms （Ms为太阳质量）,则此行星的质量和它运动的轨道半径r各为多少？分别用太阳质量Ms 和国际单位AU （平均日地距离）作为单位，只保留一位有效数字．已知1 毫角秒=错误!角秒，1角秒=错误!度，1AU=1.5×108km,光速c = 3.0 ×105km/s.三、（22 分）如图，一质量均匀分布的刚性螺旋环质量为m，半径为R ，螺距H =πR ，可绕竖直的对称轴OO′，无摩擦地转动，连接螺旋环与转轴的两支撑杆的质量可忽略不计．一质量也为m 的小球穿在螺旋环上并可沿螺旋环无摩擦地滑动，首先扶住小球使其静止于螺旋环上的某一点A ，这时螺旋环也处于静止状态．然后放开小球，让小球沿螺旋环下滑，螺旋环便绕转轴OO′,转动．求当小球下滑到离其初始位置沿竖直方向的距离为h 时,螺旋环转动的角速度和小球对螺旋环作用力的大小．四、( 12 分）如图所示，一质量为m、电荷量为q ( q 〉0 ）的粒子作角速度为ω、半径为R 的匀速圆周运动。

高中物理热力学第二定律课后习题答案及解析

高中物理热力学第二定律课后习题答案及解析练习与应用1．汽车行驶时，要消耗汽油。

尽量详尽地说明：汽油燃烧时释放的化学能通过哪些途径最终转化成了周围环境的内能。

解析：化学能变成了汽缸内气体的内能，一部分内能转化为汽车的动能，另一部分散失到周围环境中成为环境的内能，汽车的动能通过摩擦转化为环境的内能；汽缸内气体的内能还有一部分通过汽车发电机转化为蓄电池内的化学能，使用蓄电池时，这部分化学能转化为电能，又通过车灯转化为光能，光照到地面空气，转化为环境的内能。

2．以下哪些现象能够发生、哪些不能发生？能够发生的现象是否违背热力学第二定律？（1）一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热。

（2）蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能。

（3）桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离。

（4）电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体。

解析：（1）不会发生；热传递具有方向性，热量能自发的从高温物体传到低温物体，故一杯热茶自然放置，茶会自动变得凉，不会自动变得更热，因为违背热力学第二定律。

（2）不会发生；蒸汽机的能量损失不可避免，不可能把蒸汽的内能全部转化为机械能，违背了热力学第二定律，不能发生。

（3）可以发生；桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离，其中系统的势能减少了，不违背热力学第二定律。

（4）可以发生；电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，此过程中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，能发生。

3．一间密闭的房间里放置了一台电冰箱，为了使房间降温，有人出了一个主意，建议把冰箱接通电源，打开冰箱门，让冰箱的“冷气”进入房间中，房间就变冷了。

这种方法可行吗？请说明道理。

解析：因为电冰箱的制冷机工作后，冰箱冷冻室内的蒸发器温度降低，吸收空气的热量，与此同时，冰箱内部的冷凝器温度升高，将热量传给空气，室内空气的热量只是被冰箱吸收后又被放出，所以室温不会降低，反而，电动机工作时，会将一部分电能转化为内能，故室内温度会有少许升高。

物理竞赛热学部分习题

物理竞赛热学部分习题能⼒训练A组1、夏天，在密闭的绝热的房间⾥，⼀直打开冰箱门让冰箱运转起来，房间内的温度将_______(填“升⾼”或“降低”或“不变”)。

2、最近我国⼀些城市出现了环保汽车，该车型采⽤“清洁燃料”加“汽油”双燃料系统，使尾⽓中有害⽓体的成份降低了80%。

这种燃料是⽓态碳氢化合物，在微微加压的情况下即变为液体⽽储存于钢瓶中，加装到汽车供油系统。

当向发动机供“油”时，该燃料在钢瓶中逐渐汽化，然后进⼊⽓缸被点燃，从⽽产⽣动⼒。

3、在⽓温是20℃的房间⾥，⽤⽔银温度计测沸⽔的温度，当⽔银⾯经过“20”到“100”之间的某⼀刻度时，温度计的⽰数表⽰（）A、房间⾥空⽓的温度B、沸⽔的温度C、温度计中⽔银的温度D、什么也不表⽰4、在沿海或⼤湖附近的⽓温变化⽐远离⽔域的地区缓慢。

这主要是因为（）A、⽔在⼀般情况下⽐⼟壤温度⾼B、在⼀般情况下⽔⽐⼟壤温度低C、⽔⽐⼟壤更缓慢地变暖或变冷D、⽔⽐⼟壤更迅速地变暖或变冷5、两个相同的容器，内盛放相同体积、相同温度的热⽔，⼀个容器的表⾯是⽩⾊的，另⼀个表⾯是⿊⾊的，把它们放在同⼀个房间内，让它们⾃然冷却，则（）A、⽩⾊容器⾥的⽔冷却得快B、⿊⾊容器⾥的⽔冷却得快C、两个容器⾥的⽔冷却得⼀样快D、以上情况都有可能6、我国发射的神州四号飞船返回舱的表⾯有⼀层叫做“烧蚀层”的物质，它可以在返回⼤⽓层时保护返回舱不因⾼温⽽烧毁。

烧蚀层能起这种作⽤，除了它的隔热性能外，还由于（）A、它的硬度⼤，⾼温下不会损坏B、它的表⾯⾮常光滑，能减少舱体与空⽓的摩擦C、它在汽化时能吸收⼤量的热D、它能把热辐射到宇宙空间7、下列说法正确的是（）A、质量相同的两种物质吸收热量时，⽐热⼤的温度变化⼀定⼩B、1焦⽿的热量可以使1克⽔温度升⾼4.2℃C、物体的机械能增加时，热能也会增加D、⼀根锯条的温度升⾼，热能增加时，我们⽆法判断其增加热能的⽅法8、家中烧⽔的⽔壶，壶盖上常有⼀个⼩孔。

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。

物理竞赛热学专题精编大全(带答案详解)

物理竞赛热学专题精编大全（带答案详解）一、多选题1．如图所示为一种简易温度计构造示意图，左右两根内径粗细均匀的竖直玻玻璃管下端通过软管相连接，在管中灌入某种液体后环境的温度。

重复上述操作，便可在左管上方标注出不同的温度刻，将左管上端通过橡皮塞插入小烧瓶中。

调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。

多次改变烧瓶所在度，为了增大这个温度计在相同温度变化时液面变化的髙度，下列措施中可行的是（）A ．增大液体的密度B．增大烧瓶的体积C．减小左管的内径 D ．减小右管的内径【答案】BC2．如图所示为两端封闭的U 形玻璃管，竖直放置，管内左、右两段封闭空气柱A、B 被一段水银柱隔开，设原来温度分别为T A和T B，当温度分别升高△ T A和△ T B时，关于水银柱高度差的变化情况，下列说法中正确的是（）A．当T A＝T B，且△ T A＝△ T B时，h一定不变B．当T A＝T B，且△ T A＝△ T B时，h一定增大C．当T A<T B，且△ T A<△ T B时，h一定增大D．当T A>T B，且△ T A＝△ T B时，h 一定增大【答案】BD【解析】【详解】AB. 由于左边的水银比右边的高?，所以右边的气体的压强比左边气体的压强大，即???> ???，设在变化的前后???两? 部分气体的体积都不发生变化，即???做?的都是等容变化，则?? ???? ??????根据????= ??????可??知，气体的压强的变化为 ????= ??????，??当????= ???，且????= ?? ??时，由于???>??????C. 当????< ???，且 ????< ????时，由于 ???> ???，根据 ????= ??????可??知不能判断 ?? ??和?? ??变化的大小，所以不能判断 ?的变化情况，故选项 C 错误；??????D. 当???? > ??，且?????= ?????时，由于 ???> ???，根据????=??????可??知 ????> ????，?一定增大，故选项 D 正确；3．下列叙述正确的是（）A ．温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大B ．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大C ．在绝热过程中外界对气体做功，气体的内能必然增加D ．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性【答案】 CDA .温度升高，气体分子的平均动能增大，但是个别分子运动速率可能减小，故 A 错误； B.温度是气体分子的平均动能变化的标志。

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