高中物理竞赛辅导习题热学部分..
物理竞赛热学专题40题刷题练习(带答案详解)
物理竞赛热学专题40题刷题练习（带答案详解)1．潜水艇的贮气筒与水箱相连，当贮气筒中的空气压入水箱后，水箱便排出水，使潜水艇浮起。
某潜水艇贮气简的容积是2m 3，其上的气压表显示内部贮有压强为2×107Pa 的压缩空气，在一次潜到海底作业后的上浮操作中利用简内的压缩空气将水箱中体积为10m 3水排出了潜水艇的水箱，此时气压表显示筒内剩余空气的压强是9.5×106pa ，设在排水过程中压缩空气的温度不变，试估算此潜水艇所在海底位置的深度。
设想让压强p 1=2×107Pa 、体积V 1=2m 3的压缩空气都变成压强p 2=9.5×106Pa 压缩气体，其体积为V 2，根据玻-马定律则有p 1V 1=p 2V 2排水过程中排出压强p 2=9.5×106Pa 的压缩空气的体积 221V V V '=-，设潜水艇所在处水的压强为p 3，则压强p 2=9.5×106Pa 、体积为2V '的压缩空气，变成压强为p 3的空气的体积V 3=10m 3。
根据玻马定律则有2233p V p V '=联立可解得p 3=2.1×106Pa设潜水艇所在海底位置的深度为h ，因p 3=p 0+ρ gh解得h =200m2．在我国北方的冬天，即便气温很低，一些较深的河 流、湖泊、池塘里的水一般也不会冻结到底，鱼类还可以在水面结冰的情况下安全过冬，试解释水不会冻结到底的原因？【详解】由于水的特殊内部结构，从4C ︒到0C ︒，体积随温度的降低而增大，达到0C ︒后开始结冰，冰的密度比水的密度小。
入秋冬季节，气温开始下降，河流、湖泊、池塘里的水上层的先变冷，密度变大而沉到水底，形成对流，到达4C ︒时气温如果再降低，上层水反而膨胀，密度变小，对流停止，“漂浮”在水面上，形成一个“盖子”，而下面的水主要靠热传导散失内能，但由于水是热的不良导体，这样散热是比较慢的。
高中物理竞赛——热学部分_老师用
热 学 部 分一．分子动理论分子动理论的基本内容：物质是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则热运动，分子间存在着相互作用的引力和斥力。
1． 1231002.6N -⨯=molA 是联系微观世界和宏观世界的桥梁，具体表现在：（1）固体、液体分子微观量的计算（估算）①分子数：A A A N V vN M m nN 00N === ②每个分子的质量为：A1N M =m ③每个分子体积（分子所占空间）：AA N M N V v ρ001==，其中ρ为固体或液体的密度 ④分子直径的估算：把固体、液体分子看成球形，则分子直径3031/6/6A N V v d ππ==；把固体、液体分子看成立方体，则3031/A N V v d ==.（2）气体分子微观量的估算方法（油膜法估测分子的直径，分子直径的数量级约为10-10m ）①物质的量4.22n V=，V 为气体在标况下的体积． ②分子间距的估算：设想气体分子的分布均匀，每个分子平均占有一定的体积，假设为立方体，则分子间距30V d =，而每个分子所占体积AmolN V V =0，则分子间距为3AmolN V d =. 2．分子在做永不停歇的无规则的热运动。
扩散现象是分子的运动，布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动引起的．布朗运动的剧烈程度不仅跟颗粒的大小有关，还跟液体或气体的温度有关，颗粒越小、温度越高布朗运动越剧烈。
3．分子间存在相互作用力：引力与斥力，都随距离增加减小，但是斥力对距离更敏感，所以分子力很近的时候体现出斥力，在平衡位置体合力等于零，平衡位置外体现出引力。
二．物体的内能物体内所有分子的动能和势能的总叫物体的内能．1．温度是分子平均动能的标志,理想气体的内能正比于温度与气体的物质的量．2．分子势能的大小与物体的体积有关．3．做功和热传递是改变物体内能的两种方式．三．热力学定律热力学第零定律：如果两个系统分别和第三个系统处于热平衡，那么这两个系统也处于热平衡状态。
高中物理竞赛测试题：热学
高一下期半期考试（热学）1．将1大气压下的肥皂液吹成r=2.5厘米的肥皂泡，应作多少功？肥皂液的表面张力系数α=45×10-3牛/米。
解：首先要扩大泡内外的表面积需作功απα218r S W =∆=同时将空气由10=P 大气压等温压缩到泡内)3/4,/4(30r V r P P πα=+=需作功，由（8-17）式知)/ln()/ln(002P P PV V V nRT W ==)41ln(34)4(030r p r R P απα+⋅⋅+=103032434W r p r P =⋅⋅≈απ式中0P »r /4α，r P r P 00/4)/41ln(αα=+。
两项共需作功121)3/5(W W W W =+=32102.1)3/5(8-⨯=⨯=r π焦。
2．将少量的水银放在两块水平的平板玻璃之间，问要在上面的玻璃板上施加多大的压力才能使两板间的水银厚度处处都等于1.0×10-4m,并且平板和水银的接触面积是4.0×10-3m 2.设水银的表面张力系数是0.45N/m,水银与玻璃的接触角为1350.解：在水银边缘处截一小块水银，宽为Δx , 高度为h ，研究这小块水银受到的外力, 如图所示, 上下两表面的 表面张力在水平方向的分力是:f = 2σΔx sin450设水银内部对这小块水银的水平压力为F ： 这小块水银的前后侧面的表面张力F 1和F 2可认为方向相反, 相互抵消, 依平衡条件有：f =F , 得 代入数据F 外=25.4（N ）3.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（图27-3），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。
若是将中间的导热隔板变成一个绝热活塞，其他条件不变，则A 、B 的温度又是各改变多少（不计一切摩擦）？ 解：A 、B 中间的隔板导热，因而A 、B 两部分气体温度始终相同，B 中温度升高后将等压膨胀。
高中物理竞赛热学
1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 3kg/mol ，密度为 2.2 ×103kg/m 3 ，阿伏加德罗常数为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 = V mol2N A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= V m ol=M m ol/，最后，邻近钠离子之间的距离 l = 2 a2N A 2N A 【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1×8 个离子 =1分子，82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0.1 A ），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。
重点高中物理竞赛热学
重点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58.5×10－3 kg/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 olN 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8 1×8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气体分子的三种速率。
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。
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。
高中物理竞赛辅导教程(新大纲版)
高中物理竞赛辅导教程(新大纲版)一、力学部分1. 运动学- 基本概念：位移、速度、加速度。
位移是矢量，表示位置的变化；速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，加速度则反映速度变化的快慢。
- 匀变速直线运动公式：v = v_0+at，x=v_0t+(1)/(2)at^2，v^2-v_{0}^2 = 2ax。
这些公式在解决直线运动问题时非常关键，要注意各物理量的正负取值。
- 相对运动：要理解相对速度的概念，例如v_{AB}=v_{A}-v_{B}，在处理多个物体相对运动的问题时很有用。
- 曲线运动：重点掌握平抛运动和圆周运动。
平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；圆周运动中要理解向心加速度a =frac{v^2}{r}=ω^2r，向心力F = ma的来源和计算。
2. 牛顿运动定律- 牛顿第二定律F = ma是核心。
要学会对物体进行受力分析，正确画出受力图。
- 整体法和隔离法：在处理多个物体组成的系统时，整体法可以简化问题，求出系统的加速度；隔离法用于分析系统内单个物体的受力情况。
- 超重和失重：当物体具有向上的加速度时超重，具有向下的加速度时失重，加速度为g时完全失重。
3. 动量与能量- 动量定理I=Δ p，其中I是合外力的冲量，Δ p是动量的变化量。
- 动量守恒定律：对于一个系统，如果合外力为零，则系统的总动量守恒。
在碰撞、爆炸等问题中经常用到。
- 动能定理W=Δ E_{k}，要明确功是能量转化的量度。
- 机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的系统内，机械能守恒。
要熟练掌握机械能守恒定律的表达式E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}。
二、电磁学部分1. 电场- 库仑定律F = kfrac{q_{1}q_{2}}{r^2}，描述真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。
- 电场强度E=(F)/(q)，电场线可以形象地描述电场的分布情况。
- 电势、电势差：U_{AB}=φ_{A}-φ_{B}，电场力做功与电势差的关系W = qU。
物理竞赛辅导02热学问题
热胀冷缩问题一1．图中所示为自动调温电熨斗的电路图。
右下方为温控部分。
在未通电和低于预定温度时，双金属片A和静片B上的触点接通，指示灯L亮，电热丝R发热、当温度达到预定温度时，双金属片因______向左弯曲，电路断开。
若双金属片由铜片和铁片铆合而成，则左片就是______片。
调节调温旋钮C，使静片向左时，调温电熨斗的预定温度值将变______。
思路点拨一般固体材料，遇热都会膨胀，遇冷都会收缩，不同的材料，在温度变化相同的情况下，其热膨胀冷缩的程度往往不同．取两块热胀冷缩程度不同的金属片(例如M的热胀冷缩现象比N的热胀冷缩现象更明显)将其粘合成为一块，称为双金属片，如图所示．由图示状态开始，其其温度升高，则两金属片都会发生膨胀，但一侧金属片膨胀得多，另一侧金属片膨胀得少，则这个双金属片整体便会向膨胀得少的一侧弯曲(例如向N一侧弯曲)；反之，若从图示状态开始而其温度降低，则此双金属片将向另一侧弯曲．本题所用双金属片为铜片和铁片铆合而成，铜的热胀冷缩比铁更强，故温度升高时双金属片将向铁片一侧弯曲，左片为铁片．若调节图中的旋钮C，使静片向左移动一些，则双金属片要向左弯曲得更多才能使电路断开，这时对应所需的温度更高，即调温电熨斗的设定温度值将提高．答案：热膨胀，铁，高．2．冬天，把自来水笔从室外带到室内，有时会有墨水流出。
这主要是因为[ ]A．墨水受热膨胀，流出来了。
B．笔囊受热膨胀，把墨水挤出来了。
C．笔囊中的空气受热膨胀，把墨水挤出来了。
D．笔尖处的缝隙受热膨胀，使墨水漏出来了。
思路点拨冬天，室外气温往往比室内气温低很多，自来水笔在室外时，其笔囊中的空气温度也较低．当将其带入室内时，笔囊中空气温度会随之升高．由此，这部分空气将发生膨胀而把笔囊中的墨水挤出．答案：C热胀冷缩问题二1．在冬天，向玻璃杯内倒开水前，往往先倒入一些温水，将杯子热一下后倒去，再将开水倒入杯中，这样做主要是为了（）Ａ．清洁杯子Ｂ．使玻璃杯变得容易热传递Ｃ．使玻璃杯内外温差不致过大，杯子不易损坏Ｄ．使玻璃杯内外温度相等，杯子不易损杯思路点拨玻璃传热较慢，所以当玻璃的一部分突然遇热(或遇冷)而使其温度变化很多时，其他部分的温度往往难于很快地随之变化，由此可使玻璃的各部分间温差较大，又由于物体的热胀冷缩之故，由此而使得玻璃的各部分热膨胀不均匀，这种不均匀的差别太大时，则可能使玻璃制品碎裂．冬天，环境温度较低，玻璃杯的温度也就较低，若骤然向玻璃杯内倒入开水，则杯的内层受热明显膨胀但外层受热不够而膨胀得少，由此可导致杯炸裂．若先将温水倒入杯中将杯“预热”一下，再倒入开水时，则杯的内外层将不会有太大的温度差而避免了杯子的损坏．答案:C2．在0℃时，将两根长度和质量相等的均匀铜棒和铁棒连接在一起，并将支点放在接头处刚好平衡，如图所示，当温度升高数百摄氏度时，能观察到的现象是（）思路点拨当温度升高时，铜和铁都会受热而膨胀，而在升高同样温度的情况下，铜膨胀得比铁多．在图所示的情况下，则铜和铁的重心都会因棒的膨胀而远离支点，但铜远离得多些，铁远离得少些．由杠杆的平衡原理知棒将发生逆时针方向转动，即其左端下降，右端上升．答案:C热传递问题一1．人们常说井水冬暖夏凉，这是因为[ ]A．井内冬夏温度变化小，地面冬夏温度变化大，所谓“冬暖夏凉”是井水温度与地面温度比较而言的。
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。
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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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。
A 丝断后。
F=0，即使温度再下降很多，B 丝也不会断。
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）解：长1m 、横截面积为1mm 2的杆，受到10N 拉力后伸长的量，叫伸长系数，用a 来表示，而它的倒数叫弹性模量E ，./1a E =当杆长为L 0m ，拉力为F ，S 为横截面积（单位为mm 2），则有伸长量,0ES FL L =∆所以有公式.0L L E S F p ∆==又由于 (),10t a L L ∆+=所以t a L L L ∆=-00得 tEa L L L E S Fp ∆=-∙==0代入数据得 ()[]()265/12010401012100.2mm N p =--⨯⨯⨯⨯=-大桥一端是自由端，是为了避免钢梁热胀冷缩而产生的有害胁强；否则钢梁会因热胀冷缩引起的胁强而断裂，即如果两端固定，由于热胀冷缩会对钢梁产生拉伸或压缩的压强而使钢梁受损。
此时钢梁所承受的胁强为2/120mm N p =。
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。
分析：本题可认为每一金属片的中层长度等于它加热后的长度，而与之是否弯曲无关。
解：设弯成的圆弧半径为r ，l 为金属片原长，φ为圆弧所对的圆心角，1α和2α分别为钢和青铜的线膨胀系数，1l ∆和2l ∆分别为钢片和青铜片温度由1T 升高到2T 时的伸长量，那么对于钢片1)2(l l r ∆+=-αϕ （1）)(1211T T l l -=∆α （2）对于青铜片2)2(l l r ∆+=+αϕ （3）)(1222T T l l -=∆α （4） 将（2）代入（1）、（4）代入（3）并消去φ，代入数据后得03.20=r 厘米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度系数α=4×10-3K -1，保险丝的熔断温度t 2=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。
解：设电网电压为U ，单位时间内保险丝所释放的热量为 R U P Q 2)/(=式中R 是温度为t 时保险丝的电阻，由题文知uC图21-14)1(0t R R α+= )(0t t k Q -=式中k 是比例系数，此热量传给周围介质，这样对于功率为1P 和2P 的负载可建立方程： )()1()/(011021t t k t R U P-=+α )()1()/(022022t t k t R U P -=+α由此解得欲求的负载功率为)1)(/()1)((20110212t t t t t t PP αα+-+-= kW4.1≈6．毛细管由两根内径分别为d 1和d 2的薄玻璃管构成，其中d 1›d 2，如图21-15所示，管内注入质量为M 的一大滴水。
当毛细管水平放置时，整个水滴“爬进”细管内，而当毛细管竖直放置时，所有水从中流出来。
试问当毛细管的轴与竖直方向之间成多大角时，水滴一部分在粗管内而另一部分在细管内？水的表面张力系数是σ，水的密度为ρ。
对玻璃来说，水是浸润液体。
解：由于对玻璃来说，水是浸润液体，故玻璃管中的水面成图21-15所示的凹弯月面，且可认为接触角为0°，当管水平放置时，因水想尽量和玻璃多接触，故都“爬进”了细管内。
而当细管竖直放置时，由于水柱本身的重力作用使得水又“爬进”了粗管。
毛细管轴线与竖直线之间夹角为最大时，这符合于整个水滴实际上在毛细管细管部分的情况，这时水柱长：22max 41d M L πρ=于是根据平衡条件得：max max 2010cos 44αρσσgL d p d p +-=-式中0p 为大气压强。
由此得到⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=122min1arccos d d Mg d πσα同理，毛细管的轴与竖直线之间的夹角为最小值，这将是整个水滴位于粗管内的情况，同理可得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1arccos 211maxd d Mg d πσα7．有一摆钟在25℃时走时准确，它的周期是2s ，摆杆为钢质的，其质量与摆锤相比可以忽略不计，仍可认为是单摆。
当气温降到5℃时，摆钟每天走时如何变化？已知钢的线胀系数α=1.2×10-5℃-1。
分析：钢质摆杆随着温度的降低而缩短，摆钟走时变快。
不管摆钟走时准确与否，在盘面上的相同指示时间内，指针的振动次数是恒定不变的，这由摆钟的机械结构所决定，从而求出摆钟每天走快的时间。
解：设25℃摆钟的摆长m l 1，周期C s T5,21=时摆长为m l 2，周期s T 2，则g l T g l T 22112,2ππ==由于12l l <，因此12T T <，说明在5℃时摆钟走时加快。
在一昼夜内5℃的摆钟振动次数22360024T n ⨯=次，这温度下摆钟指针指示的时间是.3600241212T T T n ∙⨯=图21-15这摆钟与标准时间的差值为t ∆，36002436002412⨯-∙⨯=∆T T t().37.10104.212104.21123600244141s gl gl =⨯-⨯--⨯⨯=--ππ8．有一个用伸缩性极小且不漏气的布料制作的气球（布的质量可忽略不计），直径为d=2.0m 。
球内充有压强p 0=1.005×105Pa 的气体，该布料所能承受的最大不被撕破力f m =8.5×103N/m ，（即对于一块展平的一米宽的布料，沿布面而垂直于布料宽度方向所施加的力超过8.5×103N 时，布料将被撕破）。
开始时，气球被置于地面上，该处的大气压强为p a0=1.000×105Pa ，温度T 0=293K 。
假设空气的压强和温度均随高度而线性地变化，压强的变化为a p =-9.0Pa/m ，温度的变化为a T =-3.0×10-3K/m ，问该气球上升到多少高度时将破裂？假设气体上升很缓慢，可认为球内温度随时与周围空气的温度保持一致，在考虑气球破裂时，可忽略气球周围各处和底部之间空气压强的差别。
解：当气球充满气体而球内压强大于球外时，布料即被绷紧，布料各部分之间产生张力，正是这种张力可能使布料被撕裂，设想把气球分成上下两个半球，它们的交线是一个直径为d 的圆周，周长为d π，所以要从这条交线处撕裂气球，至少需要的张力为d f m π∙。
另一方面，考虑上半球（包括半球内的气体）受力的情况，它受到三个力的作用：（1）下半球的球面布料所施加的张力F ；（2）上半球外空气对它的压力的合力，其大小为aa p d P ,42π∙是气球所在高度处的大气压强；（3）下半球内气体对它的压力为42d P π∙，式中p 为气球内气体的压强。
忽略浮力时，上述三力相互平衡，即Fd p d P a +∙=∙4422ππ而当d f F m π∙〉时，布料即被撕裂，所以，气球破裂的条件是df d p p m a ππ∙〉∙-4)(2（1）设气球破裂发生在高度h 处，则h a p p p a a +=0 （2）而该处温度h a T T T +=0 （3）这个温度也就是破裂时气球内气体的温度。
又因为气球在上升过程中球内气体是等容变化，所以有00T p T p =即00T T p p ∙= （4）将（2）、（4）和（3）式代入（1）式，得ma a T p p p d f h pT a m 30000101.2)/()()/4(⨯=---〉（5）即气球上升到m 3101.2⨯高度以上就将被裂。
9．有一底部开口的热气球，其体积V b =1.1m 3是常数，气球蒙皮的质量m k =0.187kg ，其体积可忽略不计，空气的初始温度为θ3=20℃，正常的外部气压为p 0=1.013bar ，在这些条件下的空气密度为ρ1=1.2kg/m 2。