【预赛 三一 自招】2020高中物理竞赛习题专题十：热力学基础练习题(Word版含答案)
2020年高考物理《热学》专题训练卷及答案解析
2020年高考物理热学专题训练卷一、选择题1.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．气体的内能包括气体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．气体的体积变化时，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解析气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的势能之和，不包括分子的重力势能和气体整体运动的动能，选项A、C错误，B、E正确；气体体积变化时，其分子势能可能增加、可能减小，而分子的动能可能增加、可能减小，其内能可能不变，选项D 正确。
答案BDE2.如图所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。
现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。
待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。
假设整个系统不漏气。
下列说法正确的是A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变解析由于隔板右侧是真空，隔板抽开后，气体自发扩散至整个汽缸，并不做功也没有热量交换，所以自发扩散前后内能相同，故选项A正确，选项C错误；气体被压缩过程中，外界对气体做功，没有热量交换，根据ΔU＝W＋Q，气体的内能增大，故选项B、D正确；气体被压缩过程中，温度升高，分子平均动能增大，故选项E错误。
答案ABD3.下列说法中正确的是A．石墨和金刚石是晶体，玻璃和木炭是非晶体B．同种元素形成的晶体只能有一种排列规律C．晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的D．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点E．晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的解析根据晶体和非晶体的特性和分类知A项正确；同种元素原子可以按不同结构排列，即具有不同的空间点阵，物理性质则不同，如石墨和金刚石，B项错误；晶体的分子(或原子、离子)排列规则，构成空间点阵，非晶体的分子(或原子、离子)排列不规则，C项正确；由于物质内部原子排列的明显差异，导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差别，晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，D项正确；单晶体的物理性质是各向异性的，多晶体和非晶体的物理性质是各向同性的，故E项错误。
高二物理热力学练习题及答案
高二物理热力学练习题及答案一、选择题（每题4分，共40分，每小题只有一个正确答案）1. 下列选项中，哪项表达了物体热平衡的状态？A. 物体的温度始终不变B. 物体吸收热量和放出热量相等C. 物体的温差恒定D. 物体的热容恒定答案：B2. 理想气体的压强与体积之间的关系为：A. 压强与体积成正比B. 压强与体积成反比C. 压强与体积无关D. 压强与体积的关系不确定答案：B3. 下列哪个物质在固态和液态之间的升华过程可以直接发生？A. 冰B. 铅D. 铁答案：A4. 具有最大熵的状态是：A. 系统处于平衡时的状态B. 系统处于低温时的状态C. 系统处于高温时的状态D. 系统处于辐射平衡时的状态答案：A5. 一升空气在固定压力下加热，其温度上升1℃，则它吸收的热量为：A. 100 JB. 101 JC. 1000 JD. 1010 J答案：B6. 一定质量的物体热容的值与物体的质量有关吗？A. 有关答案：B7. 一根铁棒与水接触，在相同的时间内，铁棒的温度变化要大于水的温度变化。
这是因为：A. 水的比热容大于铁的比热容B. 铁的比热容大于水的比热容C. 铁的热传导性大于水D. 铁的热传导性小于水答案：B8. 两个物体处于热平衡状态时，它们的温度一定相等吗？A. 一定相等B. 不一定相等答案：A9. 一个5 kg质量的物体获得了1000 J的热量，温度上升了20℃，这个物体的比热容是多少？A. 10 J/kg·℃B. 20 J/kg·℃C. 50 J/kg·℃D. 100 J/kg·℃答案：A10. 粒子在单位时间内单位面积发射的辐射能量，称为：A. 热容B. 热传导率C. 辐射功率D. 辐射强度答案：D二、简答题（每题10分，共30分）1. 解释热传导是如何发生的，并给出一个实际生活中热传导的例子。
答案：热传导是指物体内部不同部分之间热量通过碰撞传递的过程。
一般来说，高温区域的粒子具有较大的平均动能，而低温区域的粒子具有较小的平均动能。
高中物理竞赛及自主招生热-学专题
高中物理竞赛及自主招生热 学专题一、知识网络或概要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。
2、物质内的分子永不停息地作无规则运动a 、偶然无序（杂乱无章）和统计有序；b 、剧烈程度和温度相关。
3、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所示。
分子势能和动能的总和称为物体的内能。
4、平衡态、状态参量a 、凡是与温度有关的现象均称为热现象，热学是研究热现象的科学。
热学研究的对象都是有大量分子组成的宏观物体， 通称为热力学系统（简称系统） 当系统的宏观性质不再随时间 变化时，这样的状态称为平衡态。
b 、系统处于平衡态时，所有宏观量都具有确定的值，这些确定的值称为状态参量（描述气体的状态参量就是 P 、V 和 T ）。
5、温度a 、温度即物体的冷热程度，温度的数值表示法称为温标。
典型的温标有摄氏温标 t 、华氏温标 F （F = 9 t + 32）和热力学温标 T （T = t + 273.15）。
5b 、热力学第三定律：热力学零度不可能达到。
6、热力学过程a 、热传递。
热传递有三种方式：传导、对流和辐射b 、热膨胀。
线膨胀 Δ l = α l 0Δ tc 、系统由一个平衡态变化到另一个平衡态，即构成一个热力学过程。
特殊的热力学过程有等压过程、等温过程、等容过程、绝热过程和自由膨胀等。
准静态过程：如果变化过程相对缓慢，则过程的每一个状态可视为平衡态，这样的过程也称为准静态过程。
d 、热力学第一定律：外界对系统所做的功W 和系统从外界吸收热量 Q 之和，等于系统内能的增量Δ E ，即 Δ E = Q + W 。
高中热力学考试题及答案
高中热力学考试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 热力学第一定律表明能量守恒，下列哪项描述是错误的？A. 能量既不能被创造，也不能被消灭B. 能量可以从一种形式转化为另一种形式C. 能量可以在一个封闭系统中自由流动D. 能量转化和转移过程中总量保持不变答案：C2. 以下哪种物质的状态变化过程不涉及相变？A. 水的沸腾B. 冰的融化C. 气体的压缩D. 液体的蒸发答案：C3. 理想气体状态方程为PV=nRT，其中R是？A. 气体常数B. 普朗克常数C. 相对原子质量D. 阿伏伽德罗常数答案：A4. 根据热力学第二定律，下列哪项描述是正确的？A. 热量可以从低温物体自发地流向高温物体B. 热量不能从低温物体自发地流向高温物体C. 所有自发过程都是熵增过程D. 所有自发过程都是熵减过程答案：C5. 熵是一个状态函数，其物理意义是？A. 系统混乱度的度量B. 系统能量的度量C. 系统压力的度量D. 系统体积的度量答案：A6. 以下哪种情况下，系统的熵会增加？A. 冰块融化成水B. 气体压缩成液体C. 气体膨胀D. 液体蒸发答案：A7. 热力学第三定律表明，当温度趋近于绝对零度时，完美晶体的熵值趋近于？A. 0B. 1C. 负无穷D. 正无穷答案：A8. 以下哪种过程是可逆过程？A. 气体迅速膨胀B. 气体缓慢膨胀C. 液体沸腾D. 固体融化答案：B9. 以下哪种情况下，系统的吉布斯自由能（G）会减少？A. 系统在恒温恒压下自发进行的过程B. 系统在恒温恒压下非自发进行的过程C. 系统在恒温恒容下自发进行的过程D. 系统在恒温恒容下非自发进行的过程答案：A10. 以下哪种物质的比热容最大？A. 气体B. 液体C. 固体D. 等离子体答案：D二、填空题（每题2分，共20分）11. 热力学第一定律的数学表达式是：△U = Q + _______。
答案：W12. 理想气体的内能仅与温度有关，与体积和压力无关，这是因为理想气体分子间没有_______。
热力学基础计算题-答案(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】《热力学基础》计算题答案全1. 温度为25℃、压强为1 atm 的1 mol 刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍． (普适气体常量R＝8.31 1--⋅⋅K mol J 1，ln 3=1.0986)(1) 计算这个过程中气体对外所作的功．(2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？解：(1) 等温过程气体对外作功为⎰⎰===000333ln d d V V V V RT V V RT V p W2分=8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J2分(2) 绝热过程气体对外作功为V V V p V p W V V V V d d 00003003⎰⎰-==γγRT V p 1311131001--=--=--γγγγ2分＝2.20×103 J2分2.一定量的单原子分子理想气体，从初态A 出发，沿图示直线过程变到另一状态B ，又经过等容、等压两过程回到状态A ．(1) 求A →B ，B →C ，C →A 各过程中系统对外所作的功W ，内能的增量E 以及所吸收的热量Q ．(2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)．1 2 3 1 2 O V (10-3 m 3) 5 A B C解：(1) A →B ：))((211A B A B V V p p W -+==200 J ．ΔE 1=νC V (T B －T A )=3(p B V B －p A V A ) /2=750 JQ =W 1+ΔE 1＝950J ． 3分B →C ： W 2 =0ΔE 2 =νC V (T C －T B )=3( p C V C －p B V B ) /2 =－600J ．Q 2 =W 2+ΔE 2＝－600 J ．2分C →A ： W 3 = p A (V A －V C )=－100 J ． 150)(23)(3-=-=-=∆C C A A C A V V p V p T T C E ν J ． Q 3 =W 3+ΔE 3＝－250 J3分(2) W = W 1 +W 2 +W 3=100 J ．Q = Q 1 +Q 2 +Q 3 =100 J2分3. 0.02 kg 的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃．若在升温过程中，(1) 体积保持不变；(2) 压强保持不变；(3) 不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功．(普适气体常量R =8.31 11K mol J --⋅)解：氦气为单原子分子理想气体，3=i(1) 等体过程，V ＝常量，W =0据 Q ＝E +W 可知)(12T T C M M E Q V mol -=∆=＝623 J3分(2) 定压过程，p = 常量，)(12T T C M M Q p mol -==1.04×103 JE 与(1) 相同．W = Q E ＝417 J4分(3) Q =0，E 与(1) 同W = E=623 J (负号表示外界作功)3分4. 一定量的某单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里．此汽缸有可活动的活塞(活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气)．已知气体的初压强p 1=1atm ，体积V 1=1L ，现将该气体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等体积下加热直到压强为原来的2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为止，(1) 在p －V 图上将整个过程表示出来．(2) 试求在整个过程中气体内能的改变．(3) 试求在整个过程中气体所吸收的热量．(1 atm ＝1.013×105 Pa)(4) 试求在整个过程中气体所作的功．解：(1) p －V 图如右图.2分 (2) T 4=T 1E ＝02分 (3) )()(2312T T C M M T T C M M Q V molp mol -+-= )]2(2[23)2(25111111p p V V V p -+-= 11211V p =＝5.6×102 J 4分(4) W ＝Q ＝5.6×102 J 2分T 3 T 4 T 2 T 1 1 2 12 (L) p (atm) O5.1 mol 双原子分子理想气体从状态A (p 1,V 1)沿p V 图所示直线变化到状态B (p 2,V 2)，试求： (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．(摩尔热容C =T Q ∆∆/，其中Q ∆表示1 mol 物质在过程中升高温度T ∆时所吸收的热量．)解：(1))(25)(112212V p V p T T C E V -=-=∆ 2分(2) ))((211221V V p p W -+=，W 为梯形面积，根据相似三角形有p 1V 2= p 2V 1，则)(211122V p V p W -=． 3分(3) Q =ΔE +W =3( p 2V 2－p 1V 1 )．2分(4) 以上计算对于A →B 过程中任一微小状态变化均成立，故过程中ΔQ =3Δ(pV )． 由状态方程得 Δ(pV ) =R ΔT ， 故 ΔQ =3R ΔT ，摩尔热容 C =ΔQ /ΔT =3R ． 3分6. 有1 mol 刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为1.0atm ，温度为27℃，若经过一绝热过程，使其压强增加到16 atm ．试求：(1) 气体内能的增量；BA O V p 1p pV 1V 2(2) 在该过程中气体所作的功；(3) 终态时，气体的分子数密度． ( 1 atm= 1.013×105 Pa ， 玻尔兹曼常量k=1.38×10-23 J ·K -1,普适气体常量R =8.31 J ·mol -1·K -1 )解：(1) ∵ 刚性多原子分子 i = 6，3/42=+=i i γ1分∴ 600)/(11212==-γγp p T T K 2分 3121048.7)(21)/(⨯=-=∆T T iR M M E mol J 2分 (2) ∵绝热W =－ΔE =－7.48×103 J (外界对气体作功) 2分(3) ∵ p 2 = n kT 2∴ n = p 2 /(kT 2 )=1.96×1026 个/m 33分7. 如果一定量的理想气体，其体积和压强依照p a V /=的规律变化，其中a 为已知常量．试求：(1) 气体从体积V 1膨胀到V 2所作的功；(2) 气体体积为V 1时的温度T 1与体积为V 2时的温度T 2之比．解：(1) d W = p d V = (a 2 /V 2 )d V )11()/(2122221V V a dV V a dW W V V -===⎰⎰2分(2) ∵ p 1V 1 /T 1 = p 2V 2 /T 2∴ T 1/ T 2 = p 1V 1 / (p 2V 2 )由 11/p a V =，22/p a V =得 p 1 / p 2= (V 2 /V 1 )2∴ T 1/ T 2 = (V 2 /V 1 )2 (V 1 /V 2) = V 2 /V 13分8. 汽缸内有一种刚性双原子分子的理想气体，若经过准静态绝热膨胀后气体的压强减少了一半，则变化前后气体的内能之比E 1∶E 2＝？解：据 iRT M M E mol 21)/(=,RT M M pV mol )/(= 2分得 ipV E 21= 变化前 11121V ip E =， 变化后22221V ip E =2分绝热过程 γγ2211V p V p =即 1221/)/(p p V V =γ3分题设 1221p p =， 则 21)/(21=γV V 即 γ/121)21(/=V V ∴ )21/(21/221121V ip V ip E E =γ/1)21(2⨯=22.1211==-γ3分9. 2 mol 氢气(视为理想气体)开始时处于标准状态，后经等温过程从外界吸取了 400 J 的热量，达到末态．求末态的压强．(普适气体常量R =8.31J·mol -2·K -1)解：在等温过程中， ΔT = 0 Q = (M /M mol ) RT ln(V 2/V 1) 得 0882.0)/(ln 12==RT M M Q V V mol即 V 2 /V 1=1.093分末态压强 p 2 = (V 1 /V 2) p 1=0.92 atm2分10. 为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2 J ，必须传给气体多少热量？解：等压过程 W = p ΔV =(M /M mol )R ΔT1分内能增量 iW T iR M M E mal 2121)/(==∆∆1分双原子分子 5=i1分∴ 721=+=+=∆W iW W E Q J2分11.两端封闭的水平气缸，被一可动活塞平分为左右两室，每室体积均为V 0，其中盛有温度相同、压强均为p 0的同种理想气体．现保持气体温度不变，用外力缓慢移动活塞(忽略磨擦)，使左室气体的体积膨胀为右室的2倍，问外力必须作多少功？为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2J ，必须传给气体多少热量？解：设左、右两室中气体在等温过程中对外作功分别用W 1、W 2表示，外力作功用W ′表示．由题知气缸总体积为2V 0，左右两室气体初态体积均为V 0，末态体积各为4V 0/3和2V 0/3 . 1分据等温过程理想气体做功： W =(M /M mol )RT ln(V 2 /V 1) 得 34ln 34ln 0000001V p V V V p W ==得 32ln 32ln 0000002V p V V V p W ==2分现活塞缓慢移动，作用于活塞两边的力应相等，则外力W’+W 1=－W 2 21W W W --=')32ln 34(ln 00+-=V p 89ln 00V p = 2分12.一定量的理想气体，从A 态出发，经p －V 图中所示的过程到达B 态，试求在这过程中，该气体吸收的热量．.解：由图可得A 态： =A A V p 8×105 JB 态： =B B V p 8×105 J∵ B B A A V p V p =，根据理想气体状态方程可知B A T T =， E = 03分根据热力学第一定律得：)()(D B B A C A V V p V V p W Q -+-==6105.1⨯= J2分13. 如图，体积为30L 的圆柱形容器内，有一能上下自由滑动的活塞（活塞的质量和厚度可忽略），容器内盛有1摩尔、温度为127℃的单原子分子理想气体．若容器外大气压强为1标准大气压，气温为27℃，求当容器内气体与周围达到平衡时需向外放热多少？（普适气体常量 R = 8.31 J ·mol -1·K -1）解：开始时气体体积与温度分别为 V 1 =30×10－3 m 3，T 1＝127＋273＝400 K∴气体的压强为 p 1=RT 1/V 1 =1.108×105 Pa大气压p 0=1.013×105 Pa ， p 1>p 0可见，气体的降温过程分为两个阶段：第一个阶段等体降温，直至气体压强p 2 = p 0，此时温度为T 2，放热Q 1；第二个阶段等压A CB D p (105 Pa)O V (m 3)2 5814 活塞降温，直至温度T 3= T 0=27＋273 =300 K ，放热Q 2(1))(23)(21211T T R T T C Q V -=-===1122)/(T p p T 365.7 K∴ Q 1= 428 J5分(2) )(25)(32322T T R T T C Q p -=-==1365 J∴ 总计放热 Q = Q 1 + Q 2 = 1.79×103 J5分14.一定量的理想气体，由状态a 经b 到达c ．(如图， abc 为一直线)求此过程中 (1) 气体对外作的功； (2) 气体内能的增量； (3) 气体吸收的热量．(1 atm ＝1.013×105 Pa)解：(1) 气体对外作的功等于线段c a 下所围的面积W ＝(1/2)×(1+3)×1.013×105×2×103 J ＝405.2 J3分(2) 由图看出 P a V a =P c V c ∴T a =T c2分内能增量 0=∆E ．2分(3) 由热力学第一定律得Q =E ∆ +W =405.2J ． 3分15. 一定量的理想气体在标准状态下体积为 1.0×102 m 3，求下列过程中气体吸收的热量：(1) 等温膨胀到体积为 2.0×102 m 3；(2) 先等体冷却，再等压膨胀到 (1) 中所到达的终态． 已知1 atm= 1.013×105 Pa ，并设气体的C V = 5R / 2．0 1 2 3 1 2 3 a b c V (L) p (atm)解：(1) 如图，在A →B 的等温过程中,0=∆TE ， 1分∴ ⎰⎰===2121d d 11V V V V T T V V V p V p W Q )/ln(1211V V V p = 3分 将p 1=1.013×105 Pa ，V 1=1.0×102 m 3和V 2=2.0×102 m 3代入上式，得 Q T ≈7.02×102 J 1分(2) A →C 等体和C →B 等压过程中 ∵A 、B 两态温度相同，∴ ΔE ABC = 0 ∴ Q ACB =W ACB =W CB =P 2(V 2－V 1) 3分又 p 2=(V 1/V 2)p 1=0.5 atm1分∴ Q ACB =0.5×1.013×105×(2.0－1.0)×102 J ≈5.07×102 J1分16. 将1 mol 理想气体等压加热，使其温度升高72 K ，传给它的热量等于1.60×103 J ，求：(1) 气体所作的功W ；(2) 气体内能的增量E ∆；(3) 比热容比．(普适气体常量11K mol J 31.8--⋅⋅=R )解：(1) 598===∆∆T R V p W J2分(2) 31000.1⨯=-=∆W Q E J1分(3)11K mol J 2.22--⋅⋅==∆TQ C p11K mol J 9.13--⋅⋅=-=R C C p V 6.1==V pC C γ2分1p 2 V V V A B C 等温17. 一定量的某种理想气体，开始时处于压强、体积、温度分别为p 0=1.2×106 Pa ，V 0=8.31×10－3m 3，T 0 =300 K 的初态，后经过一等体过程，温度升高到T 1 =450 K ，再经过一等温过程，压强降到p = p 0的末态．已知该理想气体的等压摩尔热容与等体摩尔热容之比C p / C V =5/3．求：(1) 该理想气体的等压摩尔热容C p 和等体摩尔热容C V ．(2) 气体从始态变到末态的全过程中从外界吸收的热量．(普适气体常量R = 8.31 J·mol －1·K －1)解：(1) 由 35=V pC C 和R C C V p =- 可解得R C p 25= 和 R C V 23= 2分 (2) 该理想气体的摩尔数 ==000RT V p ν 4 mol在全过程中气体内能的改变量为 △E =νC V (T 1－T 2)=7.48×103 J 2分全过程中气体对外作的功为 011ln p p RT W ν=式中 p 1 ∕p 0=T 1 ∕T 0 则 30111006.6ln⨯==T T RT W ν J ． 2分全过程中气体从外界吸的热量为 Q = △E +W =1.35×104J ． 2分18.如图所示，AB 、DC 是绝热过程，CEA 是等温过程，BED 是任意过程，组成一个循环。
热力学基础测试题
热力学基础测试题热力学基础测试题（一）(1) 表示CO2的标准摩尔生成焓的反应是………(2)下列情况中属于封闭体系的是………………………应(A) 用水壶烧开水(B)氯气在盛有氯气的密闭绝热容器中燃烧在密闭容器中进行(C) 氢氧化钠与盐酸在烧杯里反(D)反应(3)下列叙述中正确的是………………………无关(A) 恒压下ΔH＝Qp 及ΔH＝H2－H1。
因为H2 和H1 均为状态函数，故Qp也为状态函数。
(B) 反应放出的热量不一定是该反应的焓变 (C) 某一物质的燃烧焓愈大，其生成焓就愈小(D) 在任何情况下，化学反应的热效应只与化学反应的始态和终态有关，而与反应的途径(4) 按通常规定，标准生成焓为零的物质有…………………(A) C（石墨）(B) Br2(g)(C) N2(g)(D) 红磷（p）(5)下列叙述中正确的是………………(A) 由于反应焓变的常用单位是KJ/mol，故下列两个反应的焓变相等：(B) 由于CaCO3的分解是吸热的，故它的生成焓为负值(C) 反应的热效应就是该反应的焓变 (D) 石墨的焓不为零(6)CO2（g）的生成焓等于…………………(A) CO2（g）燃烧焓的负值 (C) 金刚石的燃烧焓(B) CO(g)的燃烧焓 (D) 石墨的燃烧焓(7)由下列数据确定键N－F的键能为…………………………(A) 833.4KJ/mol (C) 103.2 KJ/mol(B) 277.8 KJ/mol (D) 261.9 KJ/mol(8)由下列数据确定水分子中键O－H的键能应为………………………(A) 121KJ/mol (C) 464 KJ/mol(B) 231.3 KJ/mol (D) 589 KJ/mol(9)由下列数据确定 CH4（g）的为…………(A) 211 KJ /mol (C) 890.3KJ/mol(B) -74.8KJ/mol (D) 缺条件，无法算。
(10)已知结晶态硅和无定形硅（Si）的燃烧热各为-850.6KJ/mol 和-867.3KJ/mol 则由无定形硅转化为结晶态硅的热效应为…………(A) 吸热(B) 放热(C) 16.7KJ/mol(D) 不能判断正确答案：1：(D)、2：(D)、3：(B)、4：(A)、5：(D)6：(D)、7：(B)、8：(C)、9：(B)、10:(B)热力学基础测试题（二）(1) 由下列数据确定 NH4Cl（s）溶解成NH4Cl（aq）的热效应应为(A) -6.1KJ/mol (C) -108.8 KJ/mol(B) +6.1 KJ/mol (D) +108.8 KJ/mol(2) 下列叙述中肯定正确的是………………………(A) 由于熵是体系内部微粒混乱程度的量度，所以盐从饱和溶液中结晶析出的过程总是个熵减过程。
高中物理竞赛热学习题
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23RT ，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（52U 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T 1，T 2和常数R 表示。
（在1-2过程，12P T α= ）4.如图所示，绝热的活塞S 把一定质量的稀薄气体（可视为理想气体）密封在水平放置的绝热气缸内．活塞可在气缸内无摩擦地滑动．气缸左端的电热丝可通弱电流对气缸内气体十分缓慢地加热．气缸处在大气中，大气压强为p0．初始时，气体的体积为V0、压强为p0．已知1 摩尔该气体温度升高1K 时其内能的增量为一已知恒量。
，求以下两种过程中电热丝传给气体的热量Q1与Q2之比．1 ．从初始状态出发，保持活塞S 位置固定，在电热丝中通以弱电流，并持续一段时间，然后停止通电，待气体达到热平衡时，测得气体的压强为p1 .2 ．仍从初始状态出发，让活塞处在自由状态，在电热丝中通以弱电流，也持续一段时间，然后停止通电，最后测得气体的体积为V2．5. 图示为圆柱形气缸，气缸壁绝热，气缸的右端有一小孔和大气相通，大气的压强为p0。
用一热容量可忽略的导热隔板N和一绝热活塞M将气缸分为A、B、C三室，隔板与气缸固连，活塞相对气缸可以无摩擦地移动但不漏气，气缸的左端A室中有一电加热器Ω。
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．。
备战2020年高考物理计算题专题复习《热力学定律综合题》(解析版)
《热力学定律综合题》一、计算题1.如图所示图中，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，放出热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中气体对外界做功200J．求：过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？2.图中A、B气缸的长度和截面积分别为30cm和，C是可在气缸内无摩擦滑动的、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内有压强帕的氮气。
B内有压强帕的氧气。
阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡。
假定氧气和氮气均为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略。
求：活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热简要说明理由。
3.薄膜材料气密性能的优劣常用其透气系数来加以评判．对于均匀薄膜材料，在一定温度下，某种气体通过薄膜渗透过的气体分子数，其中t为渗透持续时间，S为薄膜的面积，d为薄膜的厚度，为薄膜两侧气体的压强差．k称为该薄膜材料在该温度下对该气体的透气系数．透气系数愈小，材料的气密性能愈好．图为测定薄膜材料对空气的透气系数的一种实验装置示意图．EFGI为渗透室，U 形管左管上端与渗透室相通，右管上端封闭；U形管内横截面积实验中，首先测得薄膜的厚度，再将薄膜固定于图中处，从而把渗透室分为上下两部分，上面部分的容积，下面部分连同U形管左管水面以上部分的总容积为，薄膜能够透气的面积打开开关、与大气相通，大气的压强，此时U形管右管中气柱长度，关闭、后，打开开关，对渗透室上部分迅速充气至气体压强，关闭并开始计时．两小时后，U形管左管中的水面高度下降了实验过程中，始终保持温度为求该薄膜材料在时对空气的透气系数．本实验中由于薄膜两侧的压强差在实验过程中不能保持恒定，在压强差变化不太大的情况下，可用计时开始时的压强差和计时结束时的压强差的平均值来代替公式中的普适气体常量，．4.地面上放一开口向上的气缸，用一质量为的活塞封闭一定质量的气体，不计一切摩擦，外界大气压为活塞截面积为重力加速度g取，则活塞静止时，气体的压强为多少？若用力向下推活塞而压缩气体，对气体做功为，同时气体通过气缸向外传热，则气体内能变化为多少？5.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其图象如图所示。
2020高中物理竞赛习题专题十：热力学基础练习题(Word版含答案)
高中物理竞赛习题专题九：热力学基础一、选择题1．如图所示，bca 为理想气体的绝热过程，b 1a 和b 2a功与吸收热量的情况是 ( )（A ）b 1a 过程放热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （B ）b 1a 过程吸热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （C ）b 1a 过程吸热、作正功，b2a 过程吸热、作负功； （D ）b 1a 过程放热、作正功，b 2a 过程吸热、作正功。
【提示：体积压缩，气体作负功；三个过程中a 和b 两点之间的内能变化相同，bca 线是绝热过程，既不吸热也不放热，b 1a 过程作的负功比b 2a 过程作的负功多，由Q W E =+∆知b 2a 过程放热，b 1a 过程吸热】2．如图，一定量的理想气体，由平衡态A 变到平衡态B A B P =。
问在状态A 和状态B （A ）对外作正功；（B ）内能增加； （C ）从外界吸热；（D ）向外界放热。
【提示：由于A B T T <，必有A B E E <；而功、热量是 过程量，与过程有关】3．两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性理想气体)，开始时它们的压强和温度都相同，现将3 J 的热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若氢气也升高到同样的温度，则应向氢气传递热量为 ( ) （A ）6J ； （B ）3J ； （C ）5J ； （D ）10J 。
【提示：等体过程不做功，有Q E =∆，而2mol M i E R T M ∆=∆，所以需传5J 】4．有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现的是（ ）A （）C （）B （）D （）【提示：(A) 绝热线应该比等温线陡，（B ）和（C ）两条绝热线不能相交】5．一台工作于温度分别为327℃和27℃的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热2000J ，则对外做功（ ）（A ）2000J ； （B ）1000J ； （C ）4000J ； （D ）500J 。
2020高中物理竞赛习题专题十：热力学基础练习题(Word版含答案)
高中物理竞赛习题专题九：热力学基础一、选择题1．如图所示，bca 为理想气体的绝热过程，b 1a 和b 2a功与吸收热量的情况是 ( )（A ）b 1a 过程放热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （B ）b 1a 过程吸热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （C ）b 1a 过程吸热、作正功，b2a 过程吸热、作负功； （D ）b 1a 过程放热、作正功，b 2a 过程吸热、作正功。
【提示：体积压缩，气体作负功；三个过程中a 和b 两点之间的内能变化相同，bca 线是绝热过程，既不吸热也不放热，b 1a 过程作的负功比b 2a 过程作的负功多，由Q W E =+∆知b 2a 过程放热，b 1a 过程吸热】2．如图，一定量的理想气体，由平衡态A 变到平衡态B A B P =。
问在状态A 和状态B （A ）对外作正功；（B ）内能增加； （C ）从外界吸热；（D ）向外界放热。
【提示：由于A B T T <，必有A B E E <；而功、热量是 过程量，与过程有关】3．两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性理想气体)，开始时它们的压强和温度都相同，现将3 J 的热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若氢气也升高到同样的温度，则应向氢气传递热量为 ( ) （A ）6J ； （B ）3J ； （C ）5J ； （D ）10J 。
【提示：等体过程不做功，有Q E =∆，而2mol M i E R T M ∆=∆，所以需传5J 】4．有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现的是（ ）A （）C （）B （）D （）【提示：(A) 绝热线应该比等温线陡，（B ）和（C ）两条绝热线不能相交】5．一台工作于温度分别为327℃和27℃的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热2000J ，则对外做功（ ）（A ）2000J ； （B ）1000J ； （C ）4000J ； （D ）500J 。
热力学基础习题解答
10-热力学基础习题解答(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--本 章 要 点1．体积功 21d V V W p V =⎰2．热力学第一定律 21Q E E W E W =-+=∆+ d d d Q E W =+3. 气体的摩尔热容 定容摩尔热容 2V iC R= 定压摩尔热容 (1)2P iC R =+迈耶公式 C P =R+C V 4．循环过程 热机效率 2111Q WQ Q η==- 制冷系数 2212Q T e W T T ==- 5. 卡诺循环 卡诺热机效率 2111T WQ T η==- 卡诺制冷机制冷系数 2212Q T e W T T ==- 6. 热力学第二定律定性表述：开尔文表述、克劳修斯表述；热力学第二定律的统计意义；7. 熵与熵增原理 S=klnW 12ln W Wk S =∆≥0 2211d ()QS S S T∆=-=⎰可逆 习题10一、选择题10. A 二、填空题1. 15J2. 2/53. 41.610J ⨯4. ||1W -； ||2W -5. J ；? J6. 500 ；7007. W /R ； W 278.1123V p ；0 9. 22+i ; 2+i i10. J ; J 三、计算题 1. -700J2. （1）T C =100 K; T B = 300 K ． (2) 400J AB W =; W BC = ?200 J; W CA =0(3)循环中气体总吸热 Q = 200 J ．3. (1) W da =－×103J ; (2) ΔE ab =×104 J ；(3) 净功 W = ×103 J ； (4)η= 13％ 4. （1）10%η= ；（2）4310bc W J =⨯习题10一 选择题1. 1摩尔氧气和1摩尔水蒸气（均视为刚性分子理想气体），在体积不变的情况下吸收相等的热量，则它们的：（A ）温度升高相同，压强增加相同。
高中热力学试题及答案解析
高中热力学试题及答案解析一、选择题1. 热力学第一定律的数学表达式是什么？A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q - WC. ΔS = Q/TD. ΔG = ΔH - TΔS答案：A解析：热力学第一定律描述了能量守恒，即系统内能的变化等于系统吸收的热量与对外做功的代数和。
2. 以下哪种情况下，系统的熵会增加？A. 气体在绝热条件下膨胀B. 气体在等温条件下压缩C. 气体在等压条件下膨胀D. 气体在等温等压条件下膨胀答案：C解析：熵是表示系统混乱度的物理量，当系统从有序状态向无序状态转变时，熵会增加。
在等压条件下膨胀，气体分子的混乱度增加，因此熵会增加。
二、填空题1. 热力学第二定律表明，不可能从单一热源_______热能并将其完全转化为_______而不引起其他变化。
答案：吸收；机械能2. 理想气体状态方程为 PV = nRT，其中P表示_______，V表示_______，n表示_______，R是_______，T表示_______。
答案：压强；体积；摩尔数；理想气体常数；温度三、简答题1. 请简述热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述，并说明两者之间的联系。
答案：热力学第二定律的开尔文表述指出，不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他影响。
克劳修斯表述则指出，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体。
两者都表达了能量转化的方向性，即能量转化过程中存在不可逆性。
四、计算题1. 假设一个理想气体在等压过程中从状态A（P1, V1, T1）变化到状态B（P2, V2, T2）。
已知P1 = 1 atm, V1 = 2 L, P2 = 1.5 atm, V2 = 3 L。
求气体在过程中的体积变化量ΔV和温度变化量ΔT。
答案：首先，根据理想气体状态方程 PV = nRT，可以推导出等压过程中体积和温度的关系：V1/T1 = V2/T2。
将已知数据代入，得到2/T1 = 3/T2，解得T2 = 1.5T1。
高考物理新力学知识点之热力学定律基础测试题及答案(3)
高考物理新力学知识点之热力学定律基础测试题及答案(3)一、选择题1．下列说法正确的是（）A．一个绝热容器中盛有气体，假设把气体中速率很大的如大于v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的分子B．温度高的物体的分子平均动能一定大，内能也一定大C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度、气体的重力都有关D．熵值越大，代表系统分子运动越无序2．下列说法正确的是（）A．决定封闭理想气体压强大小的是，分子密集程度和分子的平均动能B．决定理想气体压强的是，分子平均动能和分子种类C．质量相同的0C︒的水和0C︒的冰具有相同的内能D．一定质量的理想气体绝热自由膨胀过程，内能一定减少3．如图所示为一定质量的理想气体压强随热力学温度变化的图象，气体经历了ab、bc、cd、da四个过程。
其中bc的延长线经过原点，ab与竖直轴平行，cd与水平轴平行，ad与bc平行。
则气体在A．ab过程中对外界做功B．bc过程中从外界吸收热量C．cd过程中内能保持不变D．da过程中体积保持不变4．一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压强随热力学温度变化如图所示，则此过程()A．气体的密度减小B．外界对气体做功C．气体从外界吸收了热量D．气体分子的平均动能增大5．如图所示,用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在一杯热水中,接触点2插在一杯冷水中,此时灵敏电流计的指针会发生偏转,这就是温差发电现象,根据这一现象,下列说法中正确的是( )A．这一过程违反了热力学第二定律B．这一过程违反了热力学第一定律C．热水和冷水的温度将发生变化D．这一过程违反了能量守恒定律6．一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示，MN为一条直线，则气体从状态M到状态N的过程中A．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．气体的密度在不断增大7．关于物体内能的变化情况,下列说法中正确的是( )A．吸热的物体,其内能一定增加B．绝热压缩的物体,其内能一定增加C．放热的物体,其内能一定减少D．体积膨胀的物体,其内能一定减少8．下列说法正确的是A．机械能全部变成内能是不可能的B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的9．根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法中正确的是( )A．已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，一定可以求出该物质分子的质量B．满足能量守恒定律的宏观过程一定能自发地进行C．布朗运动就是液体分子的运动，它说明分子做永不停息的无规则运动D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小，分子势能一定增大10．下列说法正确的是_________．A．布朗运动是液体分子的无规则运动B．只有外界对物体做功才能增加物体的内能C．功转变为热的实际宏观过程是可逆过程D．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加11．如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中()A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能不变C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少12．如图所示导热性良好的汽缸内密封的气体(可视为理想气体)，在等压膨胀过程中，下列关于气体说法正确的是()A．气体内能可能减少B．气体会向外界放热C．气体吸收的热量大于对外界所做的功D．气体平均动能将减小13．如图所示，导热的气缸开口向下，缸内活塞封闭了一定质量的理想气体，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，现将砂桶底部钻一个小洞，让细砂慢慢漏出．气缸外部温度恒定不变，则A．缸内的气体压强减小，内能减小B．缸内的气体压强增大，内能减小C．缸内的气体压强增大，内能不变D．外界对气体做功，缸内的气体内能增加14．下列关于热现象和热力学规律的说法正确的是（）A．布朗运动就是液体分子的无规则运动B．物体的温度越高，其分子平均动能一定越大C．热量不可能从低温物体传到高温物体D．压缩气体需要用力，这是气体分子间斥力的宏观表现15．2018年3月2日上映的《厉害了我的国》的票房和评分都极高。
2020-2021学年高二物理竞赛热力学基础习题课件
9. 1 mol 理想气体经过等温膨胀，体积由V0变到2V0，
则气体的熵变为
R ln 2
知识点：熵变的计算公式
10. 1 mol 的某种物质由初态(p0,T1)变化到末态(p0,T2) ， 其熵变为
( A)0 (B) T2CV dT (C ) T2C p dT (D) T2 pdT
12 J 10 J 6 J 5 J 知识点：等容过程中热量的计算公式
4. 如图，一定质量的理想气体，其状态在p-T图上沿着
一条直线从平衡态a变到平衡态b，下列说法正确的是：
(1)这是一个膨胀过程 (2)这是一个等体过程
p
p2
b
(3)这是一个压缩过程 (4)数据不足，无法判断
p1
a
知识点：理想气体的物态方程
气体在状态A的温度为TA=300 K，求 (1)气体在状态B、 C的温度；(2)各过程中气体对外所作的功；(3)经过整
个循环过程，气体从外界吸收的总热量(各过程吸热
的代数和)。 知识点：热力学第一定律的
p(Pa)
300
A
应用
100 C
B
O
1 2 3 V (m3 )
4. 1 mol 理想气体在T1=400 K的高温热源与T2=300 K 的低温热源间作卡诺循环(可逆的)，在400 K的等温 线上起始体积为V1= 0.001 m3，终止体积为V2= 0.005 m3，试求此气体在每一循环中(1)从高温热源吸收的 热量Q1；(2)气体所作的净功；(3)气体传给低温热源 的热量Q2。 知识点：卡诺循环，热机效率的一般定义
2. 一定量的理想气体，由状态a经b)气体对外做的功；(2)
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。
2020高中物理竞赛(热学篇)热力学基础(含真题)绝热方程的推导(共14张PPT)
p
c
Q1 绝热
b
绝热
o V1
d
Q2
a V2 V
二、致冷系数 工质对外作负功 A净 0
整个循环过程 工质从外界吸收热量的总和为Q2 放给外界的热量总和为Q1
p
a
b
A净
d
c
o
V
Q净 Q2 Q1 A净
Q1 Q2 ( A净 )
工质把从低温热源吸收的热量和外界对它所作的功
以热量的形式传给高温热源。
致冷系数
e
从低温处吸收的热量 外界对工质做净功大小
Q2 A净
Q2 Q1 Q2
电冰箱
p
a
b
d
c
V
Q净 Q1 Q2 Q净 A净 0
正循环过程是将吸收的热量中的一部分A净转化为 有用功，另一部分Q2放回给外界
一、热机 热机的效率
热机:通过工质使热量不断转换为功的机器。
热机效率
输出功 吸收的热量
A净 Q1
1
Q2 Q1
奥托循环
工质为燃料与空气的混合 物，利用燃料的燃烧热产 生巨大压力而作功。
o V1 2V1
V
解：（1）根据题意 Ta Td
又根据物态方程 pV M RT
Td
Ta
p1V1 R
M mol
Tc
pcVc R
4 p1V1 R
再根据绝热方程 TcVc
1
4Ta TdVd
p 12p1
c
Vd
( Tc Td
1
) 1Vc
1
4 1.671 .2V1
15.8V1
p1
ab
（2）先求各分过程的功
c
吸收热量的和。
高考物理力学知识点之热力学定律基础测试题含答案
高考物理力学知识点之热力学定律基础测试题含答案一、选择题1．用相同材料制成质量相等的圆环A 和圆盘B，厚度相同，且起始温度也相同，把它们都竖立在水平地面上，如图所示．现给它们相同的热量，假设它们不与任何其他物体进行热交换，则升温后，圆环A的温度t A与圆盘B的温度t B的大小关系是A．t A＞t B B．t A=t B C．t A＜t B D．无法确定2．一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V-T 图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于T轴，图线ca平行于V轴，则（）A．ab过程中气体压强不变，气体从外界吸热B．bc过程中气体体积不变，气体不吸热也不放热C．ca过程中气体温度不变，气体从外界吸热D．整个变化过程中气体的内能先减少后增加3．二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也是在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，温度逐渐降低．此过程中（）A．封闭的二氧化碳气体对外界做正功B．封闭的二氧化碳气体压强一定增大C．封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大D．封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量4．下列说法正确的是（）A．决定封闭理想气体压强大小的是，分子密集程度和分子的平均动能B．决定理想气体压强的是，分子平均动能和分子种类C．质量相同的0C︒的水和0C︒的冰具有相同的内能D．一定质量的理想气体绝热自由膨胀过程，内能一定减少5．图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中（）A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小6．下列过程中可能发生的是（）A．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开B．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高C．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状D．某种物质从高温热源吸收20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响7．下列说法正确的是A．液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，布朗运动越明显B．用“油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积C．温度升高，每个分子的动能都增大，导致分子平均动能增大D．冰箱内低温食品的热量自发地传到了冰箱外高温的空气8．如图所示为一定质量的理想气体压强随热力学温度变化的图象，气体经历了ab、bc、cd、da四个过程。
高考物理新力学知识点之热力学定律基础测试题含答案解析
高考物理新力学知识点之热力学定律基础测试题含答案解析一、选择题1．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、cd、de四个过程到达状态e，其中ba的延长线经过原点，bc连线与横轴平行，de连线与纵轴平行。
下列说法正确的是（）A．ab过程中气体分子热运动平均动能增加B．bc过程中气体分子单位时间内击容器壁次数不变C．cd过程中气体从外界吸热小于气体内能增量D．de过程中气体对外放出热量，内能不变2．一定质量的理想气体在某一过程中，气体对外界做功1.6×104J，从外界吸收热量3.8×104J，则该理想气体的（）A．温度降低，密度减小B．温度降低，密度增大C．温度升高，密度减小D．温度升高，密度增大3．如图所示为一定质量的理想气体压强随热力学温度变化的图象，气体经历了ab、bc、cd、da四个过程。
其中bc的延长线经过原点，ab与竖直轴平行，cd与水平轴平行，ad与bc平行。
则气体在A．ab过程中对外界做功B．bc过程中从外界吸收热量C．cd过程中内能保持不变D．da过程中体积保持不变4．下列说法正确的是A．物体吸收热量，其内能一定增加B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响C．第二类永动机不能制成是因为违背了能量守恒定律D．热量能够自发地从低温物体传递到高温物体5．如图所示的p-V图像， 1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3，用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，下列说法中正确的是( )A ．气体从1状态变化到2状态要放热，N 1 > N 2，T 1>T 2B ．气体从2状态变化到3状态对外做功，吸热，N 2 = N 3，T 3>T 2C ．气体从3状态变化到1状态内能不变，放热，N 1<N 3，T 1=T 3D ．以上说法都不对6．一定质量的理想气体在某一过程中压强51.010P Pa =⨯保持不变，体积增大100cm 3，气体内能增加了50J ，则此过程（ ）A ．气体从外界吸收50J 的热量B ．气体从外界吸收60J 的热量C ．气体向外界放出50J 的热量D ．气体向外界放出60J 的热量7．一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab 、bc 、cd 、da 四个过程，其中ab 与竖直轴平行，bc 的延长线通过原点，cd 与水平轴平行，da 与bc 平行，则 ( )A ．ab 过程中气体温度不变，气体不吸热也不放热B ．bc 过程中气体体积保持不变，气体放出热量C ．cd 过程中气体体积不断增加，气体吸收热量D ．da 过程中气体体积保持不变，气体放出热量8．根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法中正确的是( )A ．已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，一定可以求出该物质分子的质量B ．满足能量守恒定律的宏观过程一定能自发地进行C ．布朗运动就是液体分子的运动，它说明分子做永不停息的无规则运动D ．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小，分子势能一定增大9．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能） A ．内能增大，放出热量B ．内能减小，吸收热量C ．内能增大，对外界做功D ．内能减小，外界对其做功10．如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气。
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高中物理竞赛习题专题九：热力学基础一、选择题1．如图所示，bca 为理想气体的绝热过程，b 1a 和b 2a功与吸收热量的情况是 ( )（A ）b 1a 过程放热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （B ）b 1a 过程吸热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （C ）b 1a 过程吸热、作正功，b2a 过程吸热、作负功； （D ）b 1a 过程放热、作正功，b 2a 过程吸热、作正功。
【提示：体积压缩，气体作负功；三个过程中a 和b 两点之间的内能变化相同，bca 线是绝热过程，既不吸热也不放热，b 1a 过程作的负功比b 2a 过程作的负功多，由Q W E =+∆知b 2a 过程放热，b 1a 过程吸热】2．如图，一定量的理想气体，由平衡态A 变到平衡态B A B P =。
问在状态A 和状态B （A ）对外作正功；（B ）内能增加； （C ）从外界吸热；（D ）向外界放热。
【提示：由于A B T T <，必有A B E E <；而功、热量是 过程量，与过程有关】3．两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性理想气体)，开始时它们的压强和温度都相同，现将3 J 的热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若氢气也升高到同样的温度，则应向氢气传递热量为 ( ) （A ）6J ； （B ）3J ； （C ）5J ； （D ）10J 。
【提示：等体过程不做功，有Q E =∆，而2mol M i E R T M ∆=∆，所以需传5J 】4．有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现的是（ ）A （）C （）B （）D （）【提示：(A) 绝热线应该比等温线陡，（B ）和（C ）两条绝热线不能相交】5．一台工作于温度分别为327℃和27℃的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热2000J ，则对外做功（ ）（A ）2000J ； （B ）1000J ； （C ）4000J ； （D ）500J 。
【卡诺热机的效率为211T T η=-，W Qη=，可求得300150%600η=-=，则1000W Q J η==】6．根据热力学第二定律（ ）（A ）自然界中的一切自发过程都是不可逆的； （B ）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程；（C ）热量可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体； （D ）任何过程总是沿熵增加的方向进行。
【（A ）正确；（B ）少“不引起其他变化”；（C ）想想空调和冰箱热量；（D ）少“孤立系统”条件】7．如图所示为一定量的理想气体的p —V 图，由图可得出结论 ( )（A ）ABC 是等温过程；（B ）B A T T >； （C ）B A T T <； （D ）B A T T =。
【提示：等温线是一条有关原点对称的反比例函数曲线】8.对于室温下定体摩尔热容 2.5V C R =的理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外做功与从外界吸收的热量之比/W Q 等于 （ ）（A ）1/3； （B ）1/4； （C ）2/5； （D ）2/7。
【提示：等压膨胀吸热为()V molM Q C R T M =+∆，内能变化为V mol M E C T M ∆=∆，所以，功为mol MW R T M =∆，则13.5A Q =】 9．气缸内储有2.0mol 的空气，温度为27℃，若使空气的体积等压膨胀到原来的3倍，则因为空气而对外界所作的功为 （ ）（A ）897J ； （B ）4986J ； （C ）9972J ； （D ）14958J 。
【提示：等压膨胀对外功为W R T ν=∆，而等压变化满足盖•吕萨克方程1212V V T T =，可求出2900T K =，则28.316009972W J =⨯⨯=】10．一定量的理想气体，处在某一初始状态，现在要使它的温度经过一系列状态变化后回到)33m -533/(10)V m 2133初始状态的温度，可能实现的过程为 （ ）（A ）先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而增大压强； （B ）先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强； （C ）先保持体积不变而使它的压强增大，接着保持压强不变而使它体积膨胀； （D ）先保持体积不变而使它的压强减小，接着保持压强不变而使它体积膨胀。
【提示：（A ）选项温度一直升高，（B ）选项温度一直降低，（C ）选项温度一直升高】 11．气体的定压摩尔热容P C 大于定体摩尔热容V C ，其主要原因是 ( ) （A ）膨胀系数不同； （B ）温度不同； （C ）气体膨胀需作功； （D ）分子引力不同。
【提示：P V C C R =+的原因是定压时气体膨胀做功，但定体时气体体积不变不做功】 12．压强、体积和温度都相同（常温条件）的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外作的功之比为 ( )（A ）1:1； （B ）5:9； （C ）5:7； （D ）9:5。
【提示：双原子分子的氧气在等压过程中吸收热量为225()2O O mol M Q R R T M =+∆，单原子分子的氦气在等压过程中吸收热量为3()2He He mol M Q R R T M =+∆，当2O He Q Q =时，2O He T T ∆<∆，即257O He T T ∆=∆而2mol M i E R T M ∆=∆，所以22222275225322O O O O O O He He He He He He R T R T W Q E TW Q E T R T R T ∆-∆-∆∆===-∆∆∆-∆】 13．一摩尔单原子理想气体，从初态温度1T 、压强1p 、体积1V ，准静态地等温压缩至体积2V ，外界需作多少功？ ( )（A ）121lnV V RT ； （B ）211ln V VRT ； （C ）)(121V V p -； （D ）1122V p V p -。
【提示：等温过程做功为21V V mol M RTW dV M V=⎰】14．对于理想气体系统来说，在下列过程中，那个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外做功三者均为负值 ( )（A ）等容降压过程；（B ）等温膨胀过程；（C ）等压压缩过程；（D ）绝热膨胀过程。
【提示：等容过程不做功，等温过程无内能的增量，绝热过程无热量传递，等压压缩过程系统对外作负功，温度降低，向外放热】15．如图所示，一定量的理想气体经历ACB 过程时吸热700 J ，历ACBDA 过程时吸热为 ( )（A ）700 J ； （B ）-700 J ； （C ）500 J ； （D ）-500 J 。
【提示：∵A A B B P V P V =，∴A B T T =，表明A 、B 两位置等温， 等温过程无内能的增量；B D →为等容过程，不做功，吸收热 量全部使得内能增加；D A →为等压过程，放出热量，对外做负功，同时内能减少，对外做的负功为()1200DA A A D W P V V J =-=-；∴理想气体经历BDA 过程内能不变，对外做的负功为1200J -，由Q E W =∆+知1200BDA Q J =-，则1200700500ACBDA Q J =-+=-】16．“理想气体和单一热源接触做等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外做功”。
对此说法，有以下几种评论，哪个正确？ ( )（A ）不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律； （B ）不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律； （C ）不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律； （D ）违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。
【提示：热力学第二定律强调的是“…循环工作的热机…”】17．在P V -图上有两条曲线a b c 和a d c)（A ）其中一条是绝热线，另一条是等温线； （B ）两个过程吸收的热量相同； （C ）两个过程中系统对外作的功相等； （D ）两个过程中系统的内能变化相同。
【提示：只有内能是状态量】18．理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小（图中阴影部分）分别为1S 和2S ，则两者的大小关系为：( ) （A ）12S S >；（B ）12S S <；（C ）12S S =；（D ）无法确定。
【提示：由于理想气体卡诺循环过程的另两条是等温线，所以两者内能变化相同；绝热过程无吸放热量，所以功为内能变化的负值，相等】 19．关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法：（1）可逆过程一定是准静态过程；（2）准静态过程一定是可逆过程； （3）对不可逆过程，一定找不到另一过程使系统和外界同时复原； （4）非静态过程一定是不可逆过程。
以上几种说法，正确的是： ( )（A ）（1）（2）（3）； （B ）（2）（3）（4）； （C ）（1）（3）（4）； （D ）（1）（2）（3）（4）。
20．一绝热容器被隔板分为两半，一半是为真空，一半为理想气体，若抽去隔板，气体将自由膨胀，达到平衡后 ( ) （A ）温度不变，熵增加； （B ）温度升高，熵增加； （C ）温度降低，熵增加； （D ）温度不变，熵不变。
【见书P246页例4，气体自由膨胀不对外做功，气体的内能也没有改变，所以温度不变；但气体自由膨胀后，不可能自发的回到原始的一半是真空状态，所以熵增加】 二、填空题1．有1mol 刚性双原子分子理想气体，在等压膨胀中对外做功W ，则其温度变化T ∆= ；从外界吸收的热量P Q = 。
【双原子分子内能变化为52E R T ν∆=∆，等压膨胀中吸热为5()2Q R R T ν=+∆，则由热力学第一定律，W R T ν=∆，而1ν=，有T ∆=/W R ；P Q =7/2W 】 2．有1mol 单原子分子理想气体， 从状态111( )A p V T ，，变化至状态222( )B p V T ，，，如图所示，则此过程气体对外做功W = ； 吸收热量Q = 。
【气体对外做功可由p V -图的梯形面积求出，有W变化为213()2E R T T ν∆=-，再由，Q W E =+∆=12212113()()()22p p V V R T T +-+-】13--7．如图所示，一定量理想气体经历一循环过程，则该气体在 循环过程中吸热和放热的情况是：1→2过程： ，2→3过程： ，3→1过程： 。
【提示，注意到给出的是V T -图，所以1→2过程是等压膨胀，系统吸热并对外做功，内能增加；2→3过程是等容降温，不做功，内能减少，系统放热；3→1过程是等温压缩，系统做负功，内能不变，系统放热】4．如图所示，一理想气体系统由状态a 沿acb 到达状态b ，系统吸收热量350J ，而系统做功为130J 。