热学题(高中)

热学题 一 选择题 1 下列说法正确的是 B 中 3 分 温度是物体内能大小的标志 布朗运动反映分子无规则的运动 分子间距离减小时 分子势能一定增大 分子势能最大时 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 B 中 3 分 分子间表现为引力时 分子间距离越小 分子势能越大 分子间表现为斥力时 分子间距离越小 分子势能越大 物体在热胀冷缩时 分子势能不变 物体在做自由落体运动时 分子势能越来越小 3 下面关于分子间的相互作用力的说法正确的是 C 中 3 分 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 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 分子间的引力和斥力总是同时存在的 温度越高 分子间的相互作用力就越大 4 一定质量的理想气体 温度从 0 升高到 时 压强变化如图 1 所示 在这一过程中气体体积变化 情况是 C 中 3 分 图 1 不变 增大 减小 无法确定 5 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 中 3 分 绝热压缩 气体的内能增加 等压压缩 气体的内能增加 绝热压缩和等温压缩 气体内能均不变 三个过程气体内能均有变化 6 如图 2 所示 0 5 理想气体 从状态 变化到状态 则气体在状态 时的温度为 C 中 3 分 图 2 273 546 810 不知 所以无法确定 7 一定质量的理想气体的状态变化过程如图 4 所示 为一条直线 则气体从状态 到状态 的过程 中 B 中 3 分 图 4 温度保持不变 温度先升高 后又减小到初始温度 整个过程中气体对外不做功 气体要吸热 气体的密度在不断增加 8 8 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 D 易 3 分 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 9 9 关于热力学定律 下列说法正确的是 B 中 3 分 A 在一定条件下物体的温度可以降到 0 K B 物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 C 吸收了热量的物体 其内能一定增加 D 压缩气体总能使气体的温度升高 10 10 下列说法正确的是 A 中 3 分 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 解析解析 本题考查气体部分的知识 根据压强的定义 A 正确 B 错 气体分子热运动的平均动能 减小 说明温度降低 但不能说明压强也一定减小 C 错 单位体积的气体分子增加 但温度降 低有可能气体的压强减小 D 错 11 11 如图 水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分 隔板可在气缸内 无摩擦滑动 右侧气体内有一电热丝 气缸壁和隔板均绝热 初始时隔板静止 左右两边 气体温度相等 现给电热丝提供一微弱电流 通电一段时间后切断电源 当缸内气体再次 达到平衡时 与初始状态相比 B 中 3 分 A 右边气体温度升高 左边气体温度不变 B 左右两边气体温度都升高 C 右边气体压强增大 D 右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量 解析解析 本题考查气体 当电热丝通电后 右的气体温度升高气体膨胀 将隔板向左推 对左边 的气体做功 根据热力学第一定律 内能增加 气体的温度升高 根据气体定律左边的气体压 强增大 B 正确 右边气体内能的增加值为电热丝发出的热量减去对左边的气体所做的功 D 错 12 12 做布朗运动实验 得到某个观测记录如图 图中记录的是 D 易 3 分 A 分子无规则运动的情况 B 某个微粒做布朗运动的轨迹 C 某个微粒做布朗运动的速度 时间图线 D 按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线 解析解析 布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动 而非分子的运动 故 A 项错 误 既然无规则所以微粒没有固定的运动轨迹 故 B 项错误 对于某个微粒而言在不同时 刻的速度大小和方向均是不确定的 所以无法确定其在某一个时刻的速度 故也就无法描 绘其速度 时间图线 故 C 项错误 故只有 D 项正确 13 13 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 易 3 分 A 温度和体积 B 体积和压强 C 温度和压强D 压强和温度 解析解析 由于温度是分子平均动能的标志 所以气体分子的动能宏观上取决于温度 分子势 能是由于分子间引力和分子间距离共同决定 宏观上取决于气体的体积 因此答案 A 正确 14 14 如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管 水银柱将气体分隔成 A B 两部分 初始温度 相同 使 A B 升高相同温度达到稳定后 体积变化量为 VA VB 压强变化量为 pA pB 对液面压力的变化量为 FA FB 则 A 中 3 分 A 水银柱向上移动了一段距离B VA VB C pAV0 则 A p1 p2 T1 T2 B p1 p2 T1 T2 C p1 p2 T1 T2 D p1 T2 答案 答案 A A 42 易 3 分 用隔板将一绝热容器隔成 A 和 B 两部分 A 中盛有一定质量的理想气体 B 为真空 如 图 现把隔板抽去 A 中的气体自动充满整个容器 如图 这个过程称 为气体的自由膨胀 下列说法正确的是 A 自由膨胀过程中 气体分子只作定向运动 B 自由膨胀前后 气体的压强不变 C 自由膨胀前后 气体的温度不变 D 容器中的气体在足够长的时间内 能全部自动回到 A 部分 答案 答案 C C 43 中 3 分 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 答案 答案 D D 44 中 3 分 如图所示 两个相通的容器 P Q 间装有阀门 K P 中充满气体 Q 为真空 整个系统与外界没有热交换 打开阀门 K 后 P 中的气体进入 Q 中 最终达到平衡 则 A 气体体积膨胀 内能增加 B 气体分子势能减少 内能增加 C 气体分子势能增加 压强可能不变 D Q 中气体不可能自发地全部退回到 P 中 答案 答案 D D 45 中 3 分 对一定质量的气体 若用表示单位时间内与气壁单位面积碰撞的分子数 N 则 A 当体积减小时 必定增加N B 当温度升高时 必定增加N C 当压强不变而体积和温度变化时 必定变化N D 当压强不变而体积和温度变化时 可能不变N 答案 答案 C C 46 中 3 分 下列说法中正确的是 A 任何物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动能的总和 B 只要对内燃机不断改进 就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能 C 做功和热传递在改变内能的方式上是不同的 D 满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行 答案 答案 C C 47 中 3 分 对一定质量的气体 下列说法中正确的是 A 温度升高 压强一定增大 B 温度升高 分子热运动的平均动能一定增大 C 压强增大 体积一定减小 D 吸收热量 可能使分子热运动加剧 气体体积减 少 答案 答案 B B 48 易 3 分 如题 16 图 某同学将空的薄金属筒开口向下 压入水中 设水温均匀且恒定 筒内空气无泄漏 不计气体 分子间相互作用 则被掩没的金属筒在缓慢下降过程中 筒 内空气体积减小 A 从外界吸热 B 内能增大 C 向外界放热 D 内能减小 答案 答案 C C 49 易 3 分 对一定质量的气体 若用表示单位时间内与气壁单位面积碰撞的分子数 N 则 A 当体积减小时 必定增加N B 当温度升高时 必定增加N C 当压强不变而体积和温度变化时 必定变化N D 当压强不变而体积和温度变化时 可能不变N 答案 答案 C C 50 中 3 分 关于物体的内能 下列说法中正确的是 A 物体的温度越高 其分子热运动的平均动能越小 B 物体的温度越高 其分子热运动的平均动能越大 C 只有做功才能改变物体的内能 D 只有热传递才能改变物体的内能 答案 答案 B B 51 中 3 分 下列关于热现象的说法 正确的是 A 外界对物体做功 物体的内能一定增加 B 气体的温度升高 气体的压强一定增大 C 任何条件下 热量都不会由低温物体传递到高温物体 D 任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能 答案 答案 D D 52 中 3 分 封闭在气缸内一定质量的气体 如果保持气体体积不变 当温度升高时 以 下说法正确的是 气体的密度增大 气体的压强减少 气体分子的平均动能减小 每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 答案 答案 D D 53 中 3 分 一定质量的气体 压强保持不变 下列过程可以实现的是 A 温度升高 体积增大 B 温度升高 体积减小 C 温度不变 体积增大 D 温度不变 体积减小 答案 答案 A A 54 中 3 分 下列说法中正确的是 一定质量的气体被压缩时 气体压强不一定增大 一定质量的气体温度不变压强增大时 其体积也增大 气体压强是由气体分子间的斥力产生的 在失重的情况下 密闭容器内的气体对器壁没有压强 答案 答案 A A 55 中 3 分 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 两部分中分别盛有相同质量 相同温度的同种气体 a 和 b 气体分子之 间相互作用势能可忽略 现通过电热丝对气体 a 加热一段时间后 a b 各自达到新的平衡 A a 的体积增大了 压强变小了 B b 的温度升高了 C 加热后 a 的分子热运动比 b 的分热运动更激烈 D a 增加的内能大于 b 增加的内能 答案 答案 BCDBCD 56 中 3 分 对于定量气体 可能发生的过程是 A 等压压缩 温度升高 B 等温吸热 体积不变 C 放出热量 内能增加 D 绝热压缩 内能不变 答案 答案 C C 57 中 3 分 一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程 设气体分子向的势能可忽略 则在此过程中 A 外界对气体做功 气体分子的平均动能增加 C 气体对外界做功 气体分子的平均动能增加 B 外界对气体做功 气体分子的平均动能减少 D 气体对外界做功 气体分子的平均动能减少 答案 答案 D D 58 中 3 分 下列关于分子力和分子势能的说法中 正确的是 A 当分子力表现为引力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B 当分子力表现为引力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C 当分子力表现为斥力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D 当分子力表现为斥力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 答案 答案 C C 59 中 3 分 一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程 设气体分子间的势能可忽略 则在 此过程中 A 外界对气体做功 气体分子的平均动能增加 B 外界对气体做功 气体分子的平均动能减少 C 气体对外界做功 气体分子的平均动能增加 D 气体对外界做功 气体分子的平均动能减少 答案 答案 D D 60 中 3 分 下列关于热现象的说法 正确的是 A 外界对物体做功 物体的内能一定增加 B 气体的温度升高 气体的压强一定增大 C 任何条件下 热量都不会由低温物体传递到高温物体 D 任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能 答案 答案 D D 二 填空题 1 中 3 分 圆筒内装有 100 升 1 的空气 要使圆筒内空气压强增大到 10 应向筒内打入同温度下 2 的压缩气体 450 2 中 3 分 如图所示为一定质量理想气体的状态变化过程的图线 则 的变化是 等压 过程 若已知 300 400 则 1600 3 3 中 3 分 一圆柱形的坚固容器 高为 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 湖水密度为 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 4 4 易 易 5 5 分分 1 远古时代 取火是一件困难的事 火一般产生于雷击或磷的自燃 随着 人类文明的进步 出现了 钻木取火 等方法 钻木取火 是通过 方式改变物体 的内能 把 转变为内能 2 某同学做了一个小实验 先把空的烧瓶放到冰箱冷冻 一 小时后取出烧瓶 并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上 然后将 烧瓶放进盛满热水的烧杯里 气球逐渐膨胀起来 如图所示 这 是因为烧瓶里的气体吸收了水的 温度 体积 答案 1 做功 机械能 2 热量 升高 增大 解析解析 做功可以增加物体的内能 当用气球封住烧瓶 在瓶内就封闭了一定质量的气体 当将瓶子放到热水中 瓶内气体将吸收水的热量 增加气体的内能 温度升高 由理气方 程C T PV 可知 气体体积增大 5 5 中 3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 3 设想将1g水均匀分布在地球表面上 估算1cm2的表面上有多少个水分子 已知1mol 水的质量为18g 地球的表面积约为 结果保留一位有效数字 142 5 10 m 答案 放出 2 增加 3 都算对 4 5 10 C 3 7 10 33 6 107 10 解析 1 由热力学第一定律 得 说明气体WQU 4 5 10 JQUW 放出热量 4 5 10 J 2 由气态方程 常量 易判断出过程是等压变化 该过程温度升高 pV C T C 理想气体的内能增加 3 1g A m NN M 水的分子数 的分子数 2 1 cm 0 S nN S 由 的个 3 7 10n 三 计算题 1 中 10 分 如图所示 一圆柱形绝热气缸竖直放置 通过绝 热活塞封闭着一定质量的理想气体 活塞的质量为 m 横截面积 为 S 与容器底部相距 h 现通过电热丝缓慢加热气体 当气体 吸收热量 Q 时 活塞上升上 h 此时气体的温为 T1 已知大气压 强为 p0 重力加速度为 g 不计活塞与气缸的摩擦 求 1 气体的压强 2 加热过程中气体的内能增加量 3 现停止对气体加热 同时在活塞上缓慢添加砂粒 当添加砂粒的质量为 m0时 活塞恰好回到原来的位置 求此时气体的温度 解析 1 取活塞为研究对象 由受力平衡得 S mg pp 0 2 气体对外做功 ShpW 由热力学第一定律得 WQU 解得 hmgSPQU 0 3 设活塞回到原位置时 气体的温度为 T2 则 2 2 0 02 1 1 01 2 T hsV S gmm pp T hsV s mg pp 由气态方程 2 22 1 11 T VP T VP 解得 1 0 0 2 1 2 1 T mgSp gm T 答案 1 2 S mg pp 0 hmgSPQU 0 3 1 0 0 2 1 2 1 T mgSp gm T 2 中 8 分 某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中 在接近山顶时他裸露在 手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了 而手表没有受到任何撞击 该手表出厂时给出 的参数为 27 时表内气体压强为 1 0Pa 常温下的大气压强值 当内外压强差超过 5 10 6 0 104Pa 时表盘玻璃将爆裂 当时登山运动员携带的温度计的读数是 一 21 表内气体体积的变化可忽略不计 1 通过计算判断手表的表盘是向外爆裂还是向内爆裂的 2 当时外界的大气压强为多少 解析 1 以表内气体为研究对象 初状态的压强为 温度为Pap 5 1 100 1 T1 273 27 300K 设末状态的压强为 p2 温度为 T2 273 21 252K 根据气体状态 方程 有 2 2 1 1 T p T p 解得Pap 4 2 104 8 如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的 则外界的大气压强至少为 大于山脚下的大气压强 即常温下大气Pap 544 0 1044 1 100 6104 8 压强 这显然是不可能的 所以可判断手表的表盘玻璃是向外爆裂的 2 当时外界的大气压强为 Papp 44 20 104 2100 6 答案 1 手表的表盘玻璃是向外爆裂的 2 Papp 44 20 104 2100 6 3 中 10 分 某压力锅结构如图 16 所示 盖好密封锅盖 将压力阀套在出气孔 给 压力锅加热 当锅内气体压强达到一定值时 气体就把压力阀顶起 假定在压力阀顶起时 停止加热 1 若此时锅内气体的体积为 V 摩尔体积为 V0 阿伏加德罗常数为 NA 写出锅内气 体分子数的估算表达式 2 假定在一次放气过程中 锅内气体对压力阀及外界做功 1 5J 并向外界释放了 2 5J 的热量 锅内原有气体的内能如何变化 变化了多少 3 若已知某高压锅的压力阀质量为 m 0 1kg 排气孔直径为 d 0 3cm 则锅内气体 的压强最大可达多少 设压强每增加 3 6 103Pa 水的沸点相应增加 1 则锅内的最高 温度可达多高 外界大气压强 p0 1 0 105Pa 取 g 10m s2 解析 1 设锅内气体分子数为 n NA 2 分 0 V V n 2 根据热力学第一定律 U W Q 4J 2 分 锅内气体内能减少 减少了 4J 2 分 3 当限压阀受到的向上的压力等于限压阀的重力和大气压力的合力时 气体将排出 锅外 锅内气体压强不再升高 压强达最大 此时温度最高 锅内最大压强为 4 2 0 d S S mg pp 代入数据得 p 2 4 105 Pa 1 分 此时水的沸点 139 106 3 10 14 2 100 3 5 t 答案 1 NA 2 减少了 4J 3 0 V V n 139 106 3 10 14 2 100 3 5 t 4 中 10 分 如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体 已知容器横截 面积为 S 活塞重为 G 大气压强为 P0 若活塞固定 密封气体温度升高 1 需吸收的 热量为 Q 1 若活塞不固定 且可无摩擦滑动 仍使密封气体温度升高 1 需吸收的热 量为 Q 2 1 Q 1和 Q 2哪个大些 气体在定容下的比热容与在定压下的比热容 为什么会不同 2 求在活塞可自由滑动时 密封气体温度升高 1 活塞上升的高度 h 解析 设密闭气体温度升高 1 内能的增量为 U 则有 U Q1 U Q2 W 对活塞用动能定理得 W内 W大气 Gh 0 W大气 P0Sh W W内 解 得 Q2 U P0S G h Q1 Q2 由此可见 质量相等的同种气体 在定容和定压两种不同情况下 尽管温度变化相同 但吸收的热量不同 所以同种气体在定容下的热比容与在定压下的热比容不同 解 两式得 h GSP QQ 0 12 答案 1 质量相等的同种气体 在定容和定压两种不同情况下 尽管温度变化相 同 但吸收的热量不同 所以同种气体在定容下的热比容与在定压下的热比容不同 2 GSP QQ 0 12 5 中 10 分 小明同学家想购买一台热水器 为此 小明通过调查得到有关太阳能 热水器和电热水器的相关资料和数据如下 某型号的太阳能热水器 水箱的容积为 100L 热水器集热管的采光面积为 1 5m2 热 效率为 40 太阳光的日照强度为 1 0 103J m2 s 日照强度表示每平方米面积上 1 秒钟得到的太阳光的能量 某型号的电热水器的功率为 1 5kw 水箱容积为 100L 效率为 80 如果要将 100Kg 的水从 20 加热到 40 已知 C水 4 2 103 Kg 请问 1 用上述型号的电热水器来加热 需要消耗多少电能 加热多长时间 2 用上述型号的太阳能热水器来加热 需要多长时间 3 根据 1 和 2 的计算分析说明太阳能热水器和电热水器各有哪些优点 解析 由于生活周边人们可以利用的能源不断的减少 做为新能源的太阳能正逐渐 受到人们的关注 太阳能热水器就是直接利用太阳光的辐射加热水的 此过程中将太阳能 直接转化为水的内能 由于技术条件的限制 在利用太阳能加热的过程中还不能做到完全 转化 所以太阳能热水器在利用过程中还有一个效率的问题 1 将 100Kg 的水从 20 加热到 40 时 水吸收的热量为 Q cm t t0 4 2 103 Kg 100 Kg 20 8 4 106 消耗的电能 8 4 106 80 1 05 107 3KW h 加热时间 t 3KW h 1 5 2h 2 t 8 4 106 1 0 103J m2 s 1 5 m2 40 1 4 104s 4h 3 通过 1 和 2 的计算说明 电热水器的优点是加热同样多的水所需时间短 太阳能热水器的优点是节约能源 答案 1 2h 2 4h 3 电热水器的优点是加热同样多的水所需时间短 太 阳能热水器的优点是节约能源 6 易 5 分 如图所示 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 500 不计算壳体积 除球内空气外 气球质量 180 已知地球表面大气温度 280 密度 1 20 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 解 设使气球刚好从地面飘起时球内空气密度为 则由题意知 设温度为 密度为 体积为 的这部分气体在温度为 密度为 时体积为 即有 由等压变化有 解得 400 7 中 5 分 在图中 质量为 的圆柱形气缸 位于水平地面 气缸内有一面积 5 00 10 质量 10 0 的活塞 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 10 活塞 经跨过定滑轮的轻绳与质量为 20 0 的圆桶 相 连 当活塞处于平衡时 气缸内的气柱长为 4 为气缸的深度 它比活塞的厚度大得 多 现在徐徐向 桶内倒入细沙粒 若气缸 能离开地面 则气缸 的质量应满足什么条 件 图 解 取气缸内气柱长为 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 表示状态 1 2 的压强 表示在状态 2 中气缸内气柱长度 由玻意耳定 律 得 4 在状态 1 活塞 处于力学平衡状态 由力学平衡条件得到 在状态 2 气缸 处于力学平衡状态 由力学平衡条件得到 由 三式解得 4 以题给数据代入就得到 50 10 由于 最大等于 故由 式得知 若想轻绳能把气缸 提离地面 气缸的质量应 满足条件 40 8 中 5 分 如图所示是一个容积计 它是测量易溶于水的粉末物质的实际体 积的装置 容器的容积 300 是通大气的阀门 是水银槽 通过橡皮管与容器 相通 连通 的管道很细 容积可以忽略 下面是测 量的操作过程 1 打开 移动 使 中水银面降低到与标记 相 平 2 关闭 缓慢提升 使 中水银面升到与标记 相平 量出 中水 银面比标记 高 25 3 打开 将待测粉末装入容器 中 移动 使 内水银面降到 标记处 4 关闭 提升 使 内水银面升到与 标 记相平 量出 中水银面比标记 高 75 5 从气压计上读得当时 大气压为 75 设整个过程温度保持不变 试根据以上数据求出 中待测粉末的实际体积 解 对于步骤 以 中气体为研究对象 初态 末态 依玻意耳定律 解得 100 对于步骤 以 中气体为研究对象 初态 末态 依玻意耳定律 解得 200 粉末体积 200 3 9 中 8 分 某种喷雾器贮液筒的总容积为 7 5 如图所示 现打开密封盖 装入 6 的药液 与贮液筒相连的活塞式打气筒 每次能压入 300 1 的空气 若以上过程温度都保持不变 则 1 要使贮气筒中空气压强达到 4 打气筒应该拉压几次 2 在贮气筒内气体压强达 4 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 解 1 贮液筒装入液体后的气体体积 总 液 设拉力 次打气筒压入的气体体积 根据分压公式 温度 一定 解 可得 15 次 2 对充好气的贮液筒中的气体 一定 喷雾后至内外压强相等 贮液筒内气体体积为 贮液筒内还剩有药液体积 剩 总 解 得 剩 1 5 10 中 5 分 用玻马定律和查理定律推出一定质量理想气体状态方程 10 解 由等温变化的玻意耳定律 得 1 2 2 再由等容变化的查理定律 得 1 2 2 两式联立 化简得 1 1 1 2 2 2 11 中 5 分 如图有一热空气球 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 0 500 3 不计球壳体积 除球内空气外 气球质量 180 已知地球表面大气温度 0 280 密度 0 1 20 3 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 解 设使气球刚好从地面飘起时球内空气密度为 则由题意知 0 0 0 设温度为 密度为 体积为 0的这部分气体在温度为 0 密度为 0时体积为 即有 0 0 由等压变化有 0 0 联解得 400 12 中 5 分 如图均匀薄壁 形管 左管上端封闭 右管开口且足够长 管的 横截面积为 内装密度为 的液体 右管内有一质量为 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 0时 左 右管内液面高度相等 两管内空气柱长度均为 压强均为大气压强 0 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 解 1 右管内气体为等容过程 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 2 对左管内气体列出状态方程 0 0 2 2 2 2 0 2 2 2 0 0 2 0 13 中 8 分 如图所示的装置中 装有密度 7 5 102 3的液体的均匀 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 62 右端比左端低 40 当气温升至 27 时 左 管液面上升了 2 求贮气箱内气体在 23 时的压强为多少 取 10 2 解 在下列的计算中 都以 1 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 0 则 形管左侧气体在 23 时压强 0 0 40 设贮气箱气体在 27 时压强为 则 形管左侧气体在 27 时压强 44 对左侧气体据理想气体状态方程得 0 62 250 60 300 对贮气箱内的气体 据查理定律得 0 250 300 以上四式联立解出 0相当于 140 液柱的压强 故 0 7 5 102 10 1 40 1 05 104 14 中 5 分 两端开口 内表面光滑的 形管处于竖直平面内 如图所示 质 量均为 10 的活塞 在外力作用下静止于左右管中同一高度 处 将管内空气封闭 此时管内外空气的压强均为 0 1 0 105 左管和水平管 横截面积 1 10 2 右管横截面积 2 20 2 水平管长为 3 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 取 10 2 解 撤去外力后左侧向下压强 左 0 1 2 105 2 0 右侧向下压强 右 0 2 1 5 105 1 5 0 故活塞均下降 且左侧降至水平管口 设右侧降至高为 处 此时封闭气体压强变为 1 5 0 对封闭气体 0 4 1 2 1 5 0 3 1 2 2 15 难 10 分 如图 圆筒固定不动 活塞 的横截面积是 2 活塞 的横截 面积是 圆筒内壁光滑 圆筒左端封闭 右端与大气相通 大气压为 0 将圆筒分为两部分 左半部分是真空 之间是一定质量的气 体 活塞 通过劲度系数为 的弹簧与圆筒左端相连 开始时粗筒和细筒的封 闭的长度均为 现用水平向左的力 2 作用在活塞 上 求活塞 移动的距离 设气体温度不变 13 解 以气体为对象 设活塞 左移 1 左移 2 则 1 0 1 2 3 2 0 2 5 0 4 2 3 2 2 1 由 1 1 2 2得 3 0 3 2 2 1 5 0 4 以活塞 为对象 设初态时弹簧压缩量为 0 则 0 0 0 2 0 2 由此解得 2 0 4 1 3 10 0 8 即活塞 左移距离 1 3 10 0 8 以上解答是 1 情况下得到的 即有 3 10 0 8 0 285 若当 0 28 5 时 则有 即只有移动到 16 中 8 分 如图所示 圆柱形气缸内的活塞把气缸分隔成 两部分 内为真空 用细管将 与 形管相连 细管与 形管内气体体积可忽略不 计 大气压强 0 76 开始时 型管中左边水银面比右边高 6 气缸中气体温度为 27 1 将活塞移到气缸左端 保持气体温度不变 稳定后 形管中左边水银 面比右边高 62 求开始时气缸中 两部分体积之比 2 再将活塞从左端缓缓向右推动 并在推动过程中随时调节气缸 内气 体的温度 使气体压强随活塞移动的距离均匀增大 且最后当活塞回到原处时 气体的压强和温度都恢复到最初的状态 求此过程中气体的最高温度 解 1 气缸 中气体原来压强 1 0 70 活塞移到左端后气体压强 2 0 14 由玻意尔定律 有 1 1 2 2 由以上各式可得 1 2 1 5 即 4 1 2 设气缸总长为 横截面积为 可知活塞初始位置离气缸 左端 4 5 活塞向右移动距离 时气体压强 2 为比例常数 此时气体体积 当气体恢复到原来状态时压强 1 2 4 5 2 5 由气态方程 有 2 2 0 得 5 0 2 当 2 5 时 气体有最高温度 540 17 中 5 分 已知一定质量的理想气体的初始状态 的状态参量为 终了状态 的状态参量为 且 如图所示 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 图上用图线表示推导中气体状态的变化过程 解 设气体先由状态 经等温变化至中间状态 由玻意耳定律 得 再由中间状态 经等容变化至终态 由查理定律 得 由 消去 可得 上式表明 一定质量的理想气体从初态 变到终态 压强和体积的乘积与热力学温度的比值是不变的 过程变 化如图所示 18 中 5 分 如图所示 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 2 0 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 处还有一固定的可导热的隔板 将容器分为 两部分 中 各封闭同种的理想气体 开始时 中气体的温度均为 27 压强等于外界 大气压强 活塞距气缸底的高度为 1 6 现通过 中的电热丝缓慢加热 试求 1 与 中气体的压强为 1 5 时 活塞距缸底的高度是多少 2 当 中气体的压强为 1 5 时 中气体的温度是多少 解 1 中气体做等容变化 由查理定律 求得压强为 1 5 时气体的温度 450 中气体做等压变化 由于隔板导热 中气体温度相等 中气体 温度也为 450 对 中气体 0 9 活塞距离缸底的高度为 1 9 2 当 中气体压强为 1 5 活塞将顶在卡环处 对 中气体 得 750 即 中气体温度也为 750 19 中 8 分 如图所示 静止车厢内斜靠着一个长圆气缸 与车厢底板成 角 气缸上方活塞质量为 缸内封有长为 0的空气柱 活塞面积为 不计摩擦 大气压强为 0 设温度不变 求 1 当车厢在水平轨道上向右做匀加速运动时 发现缸内空气压强与 0 相同 此时车厢加速度多大 2 上述情况下 气缸内空气柱长度多大 解 1 以活塞为研究对象 在向右加速运动时 缸内气体压强与 0相 同 则活塞受到的上 下两面空气的压力相互平衡 这样活塞受重力和气缸左 侧沿活塞向上的支持力 二力的合力产生向右的加速度 则有 2 缸内被封闭空气 静止时 1 0 1 0 加速运动时 2 0 2 由玻马定律 1 1 2 2 即 0 0 0 得 0 0 0 20 20 中 10 分 一定质量的理想气体由状态 A 经状态 B 变为状态 C 其中 A B 过程为等 压变化 B C 过程为等容变化 已知 VA 0 3m3 TA TB 300K TB 400K 1 求气体在状态 B 时的体积 2 说明 B C 过程压强变化的微观原因 3 没 A B 过程气体吸收热量为 Q B C 过 气体 放出热量为 Q2 比较 Q1 Q2的 大小说明原因 解析解析 设气体在 B 状态时的体积为 VB 由盖 吕萨克定律得 AB AB VV TT 代入数据得 3 0 4 B Vm 2 微观原因 气体体积不变 分子密集程度不变 温度变小 气体分子平均动能减小 导 致气体压强减小 3 1 Q大于 2 Q 因为 TA TB 故 A B 增加的内能与 B C 减小的内能相同 而 A B 过程气体对外做正功 B C 过程气体不做功 由热力学第一定律可知 1 Q大于 2 Q 考点 压强的围观意义 理想气体状态方程 热力学第一定律 21 21 中 8 分 如图 粗细均匀的弯曲玻璃管 A B 两端开口 管内有一段水 银柱 右管内气体柱长为 39cm 中管内水银面与管口 A 之间气体柱长为 40cm 先将口 B 封闭 再将左管竖直插入水银槽中 设整个过程温度不变 稳定后右管内水银面比中管内水银面高 2cm 求 1 稳定后右管内的气体压强 p 2 左管 A 端插入水银槽的深度 h 大气压强 p0 76cmHg 解析解析 1 插入水银槽后右管内气体 由玻意耳定律得 p0l0S p l0 h 2 S 所以 p 78cmHg 2 插入水银槽后左管压强 p p g h 80cmHg 左管内外水银面高度差 h1 4cm 中 左管内气体 p0l p l l 38cm p p0 g 左管插入水银槽深度 h l h 2 l h1 7cm 22 22 中 中 5 5 分 分 喷雾器内有 10L 水 上部封闭有 latm 的空气 2L 关闭喷雾阀门 用打气筒向喷雾器内再充入 1atm 的空气 3L 设外界环境温度一定 空气可看作理想气体 1 当水面上方气体温度与外界沮度相等时 求气体压 强 并从徽观上解释气体压强变化的原因 2 打开喷雾阀门 喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀 此过程气体是吸热还是 放热 简要说明理由 解析 l 设气体初态压强为 体积为 末态压强为 体积为 由玻意耳 1 p 1 V 2 p 2 V 定律 1 122 pVp V 代人数据得 2 2 5atmp 微观解释 沮度不变 分子平均动能不变 单位体积内分子数增加 所以压强增加 2 吸热 气体对外做功而内能不变 根据热力学第一定律可知气体吸热 23 23 中 中 1010 分分 如图所示 水平放置的汽缸内壁光滑 活塞厚 度不计 在 A B 两处设有限制装置 使活塞只能在 A B 之 间运动 B 左面汽缸的容积为 V0 A B 之间的容积为 0 1V0 开始时活塞在 B 处 缸内气体的压强为 0 9p0 p0为大 气压强 温度为 297K 现缓慢加热汽缸内气体 直至 399 3K 求 1 活塞刚离开 B 处时的温度 TB 2 缸内气体最后的压强 p 3 在右图中画出整个过程的 p V 图线 解析 1 TB 333K 0 9p0 297 p0 TB 2 p 1 1p0 0 9p0 297 p 399 3 3 图略 24 中 中 8 分 分 某压力锅结构如图所示 盖好密封锅盖 将压力 阀套在出气孔上 给压力锅加热 当锅内气体压强达到一定值时 气体就把压力阀顶起 假定在压力阀被顶起时 停止加热 若此时锅内气体的体积为 V 摩尔体积为 V0 阿伏加 德罗常数为 NA 写出锅内气体分子数的估算表达式 假定在一次放气过程中 锅内气体对压力阀及外界做 功 1 J 并向外界释放了 2 J 的热量 锅内原有气体的内能如 何变化 变化了多少 已知大气压强 P 随海拔高度 H 的变化满足 P P0 1 H 其中常数 0 结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅 当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同 解析 设锅内气体分子数为 n A 0 V nN V B A V0 p 1 2p0 1 1p0 p0 0 9p0 根据热力学第一定律得 U W Q 3 J 锅内气体内能减少 减少了 3 J 由 P P0 1 H 其中 0 知 随着海拔高度的增加 大气压强减小 由知 随着海拔高度的增加 阀门被顶起时锅内气体压强减小 10 mg PP S 根据查理定律得 12 12 PP TT 可知阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低 25 25 中 中 8 8 分 分 如图所示 一根粗细均匀 内壁光滑的玻璃管竖直放置 玻璃管上 端有一抽气孔 管内下部被活塞封住一定质量的理想气体 气体温度为 T1 现将活 塞上方的气体缓慢抽出 当活塞上方的压强达到 p0时 活塞下方气体的体积为 V1 此时活塞上方玻璃管的容积为 2 6 V1 活塞因重力而产生的压强为 0 5p0 继续将活塞 上方抽成真空后密封 整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变 然后将密封的气 体缓慢加热 求 1 活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度 T2 2 当气体温度达到 1 8T1时的压强 p 解析 1 从活塞上方的压强达到 p0到活塞上方抽成真空的过程为等温过程 1 5p0 V1 0 5p0 V2 2 分 V2 3V1 缓慢加热 当活塞刚碰到玻璃管顶部时为等压过程 3V1 T1 3 6V1 T2 T2 1 2 T1 2 继续加热到 1 8T1时为等容过程 0 5p0 1 2 T1 p 1 8T1 p 0 75p0 26 26 中 中 1010 分 分 如图 粗细均匀 两端开口的 U 形管竖直 放置 两管的竖直部分高度为 20cm 内径很小 水平部分 BC 长 14cm 一空气柱将管内水银分隔成左右两段 大气压 强 P0 76cmHg 当空气柱温度为 T0 273K 长为 L0 8cm 时 BC 管内左边水银柱长 2cm AB 管内水银柱长也为 2cm 求 1 右边水银柱总长是多少 2 当空气柱温度升高到多少时 左边的水银恰好全部进入竖直管 AB 内 3 为使左 右侧竖直管内的水银柱上表面高度差最大 空气柱温度至少要升高到多 少 解析 1 P1 P0 h左 P0 h右 h右 2cm L右 6cm 2 P1 78cmHg P2 80cmHg L2 8 2 2 cm 12cm 即 T2 420K 2 22 0 01 T SLP T SLP 2 1280 273 878 T SS 3 当 AB 管中水银柱上表面恰好上升到管口时 高度差最大 L3 28cm 等压变化 即 T3 980K 3 3 2 2 T SL T SL 3 28 420 12 T SS 27 27 中 中 1010 分 分 如图所示 放置在水平地面上一个高为 40cm 质量为 35kg 的金属容器 内密闭一些空气 容器侧壁正中央有一阀门 阀门细管直径不计 活塞质量为 10kg 横截 面积为 60cm2 现打开阀门 让活塞下降直至静止 不计摩擦 不考虑气体温度的变化 大气压强为 1 0 105Pa 活塞经过细管时加速度恰为 g 求 1 活塞静止时距容器底部的高度 2 活塞静止后关