高二物理竞赛热学测试题2

1、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

2、“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 = WQ，代入数据得：1.5×105 = 2.0×105Q，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

3、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。将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体逐渐流出。在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。关于这一过程，下列说法正确的是

4、（ ） A.气体分子的平均动能逐渐增大B.单位时间气体分子对活塞撞击的次数增多C.单位时间气体分子对活塞的冲量保持不变D.气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量答案：（1）D5、（6分）一定量的理想气体可经过不同的过程从状态（p1、V1、T1）变化到状态（p2、V2、T2），已知T2T1，则在这些过程中( ) A. 气体一定都从外界吸收热量B. 气体和外界交换的热量是相等的C. 外界对气体所做的功都是相等的D. 气体内能的变化量都是相等的6（6分）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

5、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( )Aa 中气体内能将增加，b中气体内能将减少 Ba 中气体内能将减少，b中气体内能将增加 Ca 、b中气体内能都将增加 Da 、b中气体内能都将减少7、（21分）阅读如下资料并回答问题：自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射，热辐射具有如下特点：辐射的能量中包含各种波长的电磁波；物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。处

6、于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变，若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，单位时间内从黑体表面单位央积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即，其中常量瓦/（米2·开4）。在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体。有关数据及数学公式：太阳半径千米，太阳表面温度开，火星半径千米，球面积公式，其中R为球半径。（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×109米1×104米范围内，求相应的频率

7、范围。（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为（为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。（1） （赫） （赫） 辐射的频率范围为3×1012赫1.5×1017赫（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为 代入数所得W=1.38×1010焦 （3）设火星表面温度为T，太阳到火星距离为，火星单位时间内吸收来自太阳的辐射能量为 火星单位时间内向外辐射电磁波能量为 火星处在平衡状态 即 （11）由式解得火星平均温度（开） （11）8、（20分）如图所示

8、，两个截面相同的圆柱形容器，右边容器高为，上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的活塞。两容器由装有阀门的极细管道相连通，容器、活塞和细管都是绝热的。开始时，阀门关闭，左边容器中装有热力学温度为的单原子理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为，右边容器内为真空。现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到平衡。求此时左边容器中活塞的高度和缸内气体的温度。提示：一摩尔单原子理想气体的内能为，其中为摩尔气体常量，为气体的热力学温度。设容器的截面积为，封闭在容器中的气体为摩尔，阀门打开前，气体的压强为。由理想气体状态方程有 （1）打开阀门后，气体通过细管进入右边容器，活塞缓慢向下移动，气体

9、作用于活塞的压强仍为。活塞对气体的压强也是。设达到平衡时活塞的高度为，气体的温度为，则有 （2）根据热力学第一定律，活塞对气体所做的功等于气体内能的增量，即 （3）由（1）、（2）、（3）式解得 （4） （5）9、（20分）绝热容器经一阀门与另一容积比的容积大得很多的绝热容器相连。开始时阀门关闭，两容器中盛有同种理想气体，温度均为30，中气体的压强为中的2倍。现将阀门缓慢打开，直至压强相等时关闭。问此时容器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中的气体与处在中的气体之间无热交换已知每摩尔该气体的内能为，式中为普适气体恒量，是热力学温度设气体的摩尔质量为，容器的体积为，阀门打开前，

10、其中气体的质量为。压强为，温度为。由 得 （1）因为容器很大，所以在题中所述的过程中，容器中气体的压强和温度皆可视为不变。根据题意，打开阀门又关闭后，中气体的压强变为，若其温度为，质量为，则有 （2）进入容器中的气体的质量为 （3）设这些气体处在容器中时所占的体积为，则 （4）因为中气体的压强和温度皆可视为不变，为把这些气体压入容器，容器中其他气体对这些气体做的功为 （5）由（3）、（4）、（5）式得 （6）容器中气体内能的变化为 （7）因为与外界没有热交换，根据热力学第一定律有 （8）由（2）、（6）、（7）和（8）式得 （9）结果为 10、（21分）如图所示，A和B是两个圆筒形绝热容器，中

11、间用细而短的管子连接，管中有导热性能良好的阀门K ，而管子和阀门对外界却是绝热的。F是带柄的绝热活塞，与容器A的内表面紧密接触，不漏气，且不计摩擦。开始时，K关闭，F处于A的左端。A中有摩尔、温度为T0的理想气体，B中则为真空。现向右推动F ，直到A中气体的体积与B的容积相等。在这个过程中，已知F对气体做功为W ，气体温度升为T1 ，然后将K稍稍打开一点，使A中的气体缓慢向B扩散，同时让活塞F缓慢前进，并保持A中活塞F附近气体的压强近似不变。不计活塞、阀门、容器的热容量，试问：在此过程中，气体最后的温度T2是多少？【解说】为求温度，可以依据能量关系或状态方程。但事实证明，仅用状态方程还不够，而要用能量关系，摩尔热容、做功的寻求是必不可少的。过程一：K打开前，过程绝热，据热力学第一定律，E = W又由 E = CVT 知E = CV（T1 T0）因此，CV = 而且在末态，P1 = 过程二：K打开后，过程仍然绝热，而且等压。所以，W= P1（V1 V1） ，其中V1为A容器最终的稳定容积。学员思考此处求功时V只取A容器中