自主招生专题--4--《热学》

1、Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse2021届物理培优专题辅导四-热学陈新生编写2021年1月29日1.在一个绝热的竖直气缸里面放有一定质量的理想气体,绝热的活塞原来是固定的.现拆去销钉图中未画出,气体因膨胀把活塞及重物举高后如下图.那么在此过程中气体的A.压强不变,温度升高|B.压强不变,温度降低C.压强减小,温度升高tD.压强减小,温度降低京2.相同材料制成的一个圆环A和一个圆盘B,厚度相同,且两者起始温度和质量也相同,把它们都竖立在水平地面上,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,那么升温后的圆

2、环A的温度tA与圆盘B的温度tB的大小关系是A.tA>tBB.tA<tBC.tA=tBD.无法确定B.理想气体没有分子势能C.理想气体放在体积很小D.理想气体分子没有碰撞6.如下图,AB为一定量的理想气体的绝热线,当它以图示A-B-JA过程变化时,以下关于气体吸热、放热的表述正确的选项是心AE.始终吸热维切线IlLu.八-_7F.始终放热/G.有时吸热,有时放热,但吸热等于放热/二；H.有时吸热,有时放热,但吸热大于放热o广I.有时吸热,有时放热,但吸热小于放热7.液体的粘滞系数是描述液体粘滞性大小的物理量.落球法测定篦麻油的粘滞系数n,通常是将篦麻油装满长为1m左右圆柱型玻璃筒,

3、通过测得小球竖直落入篦麻油后做匀速运动时的速度来获得.小球在篦麻油中下落时受到重力、浮力和粘滞阻力F的作用,其中粘滞阻力F=3/vd其中d、v分别是小球的直径和速度.当小球匀速运动时,利用受力平衡等条件便可求得,于是测得小球匀速运动的速度是这个实验的关键.假设你手边只有秒表和毫米刻度尺可以利用,1你怎样确定小球已经做匀速运动了；以口何测得小球匀速运动的速度.3.如下图,绝热容器的气体被绝热光滑密封活塞分为两局部A、B,初始状态下A、B两局部体积、压强、温度均相等,A中有一电热丝对A局部气体加热一段时间,稳定后A.气体A压强增加,体积增大,温度不变B.气体B的温度升高,B中分子运动加剧C.气体B

4、的体积减小,压强增大D.气体A的内能变化量等于气体B的内能变化量4.在两端开口竖直放置的U形管内,两段水银封闭着长度为L的空气柱,a、b两水银面的高度差为h,现保持温度不变,那么A.假设再向左管注入些水银,稳定后h变大B.假设再向左管注入些水银,稳定后h不变C.假设再向右管注入些水银,稳定后h变大D.假设两管同时注入些水银,稳定后h变大8.温度为T的气体分别装在器壁温度为Ti和9的容器中,其中Ti<T<T,问气体作用在哪个容器壁上的力大？A. Ti处压力较大B. T2处压力较大C. 一样大D.不能确定5.理想气体无法通过相变变成液体,这是由于A.气体分子之间无作用力9.在压强不太大

5、,温度不太低的情况下,气体分子本身的大小比分子之间的距离小很多,因而在理想气体模型中忽略分子的大小.液氮的密度尸810kg/m3,氮气的摩尔质量Mmol=28X10-3kg/mol.假设液氮可看作由立方体分子堆积而成,根据所给数据对标准状态下的氮气做出估算,说明上述结论的合理性.10.当压强不变、温度变化量t不太大时,液体或固体在某一温度下的体膨胀系数a可以表示为a=',其中V为该温度时的体积,V为体积的变化量.一般来说,在常温下液体的VI体膨胀系数分别在10-3/k量级和10-6-10-5/k量级.如下图的装置可以用来测量控温箱中圆筒形玻璃容器内液体的体膨胀系数,实验步骤如下：拿掉浮

6、标,将液体的温度调控为接近室温的某一温度t0,测量液体的高度ho放入浮标,保持压强不变,将液体的温度升高一个不太大的量t,用精密的位置传感器确定指针高度的变化量h0利用步骤和中测得的数据计算液体在t0时的体膨胀系数a.答复以下问题：(1)不考虑温度变化导致的液体密度变化,写出用测量量表示的a的表达式；(2)在温度升高过程中,液体密度变化会对用上面的表达式计算出的结果有什么影响？为什么？(3)在所用的浮标为直立圆柱体时,某同学对如何减少这一影响提出以下几条建议,其中有效的是.(填入正确选项前的字母)A.选用轻质材料制成的浮标B.选用底面积较大的浮标C.选用高度较小的浮标D.尽量加大7柱的高度hE

7、.尽量选用底面积大的玻璃容器12.一圆柱形绝热容器中间有一无摩擦的活塞把容器分为体积相等的两局部.先把活塞固定,左边充入氢气,右边充入氧气,它们的质量和温度都相同,然后将活塞放松,那么活塞将0A.向左运动B.向右移动C.不动D.在原位置左右振动13 .由四个物体,其中三个物体的物理性质完全相同,以A表示；另一个物体用B表示.假设把一个A和B放在一起时,经过充分的热量交换,A和B组成的系统的温度比B的温度高了5C.再把一个A和A+B系统放在一起时,经过充分的热量交换,A+A+B组成的系统的温度比A+B的温度高了3C.假设把第三个A和A+A+B系统放在一起时,经过充分的热量交换,系统的温度比A+A

8、+B的温度高了°C.(不考虑系统与外界的热量交换).14 .如下图,一定量的理想气体,从状态A出发,经图中ARBGCA状态变化后回到A状态,其中AB为等温变化,BC为等压变化,CA为等体积变化,求：(1)三个过程中哪个过程气体对外做功的绝对值最大？我(2)哪个过程气体内能增加,哪个过程减少？人卜(3)哪个过程气体与外界交换的热量的绝对值最大？哪个过程最小？C811.如图,一导热良好、足够长的气缸水平放置在地面上.气缸质量M=9.0kg,与地面的动摩擦因数尸0.40气缸内一质量m=1.0kg,面积S=20cm2的活塞与缸壁光滑密接.当气缸静止,活塞上不施加外力时,活塞与气缸底(即图中气

9、缸最左端)的距离L0=8.0cm.大气压po=1.0X05Pa,重力加速度g=10m/s.现用逐渐增大的水平拉力向右拉活塞,使活塞始终相对气缸缓慢移动,近似认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,求：(1)当拉力到达30N时,活塞与气缸底之间的距离；(2)当拉力到达50N时,活塞与气缸底之间的距离.2021届物理培优专题辅导四-热学答案陈新生编写2021年1月29日1.解析:绝热膨胀的关键是绝热,即气体与£界没有热量的交换.那么膨胀是指体积变大,所以气体对外界做功.根据热力学篦一定偿,在绝件条件下对外做功,那么气体内能一定减小.由于气体的内能完全是温度的函数,所学沟能减小,温度降低结论是：

10、在此过程中气体的体积变大,温度雁限,压强减小.选项D正确.答案1D【点评】此题考查绝热膨胀,热力学第一之律及其巧夫知识的运用.2.答案：Bo解析：现给它们相同的热量,升温后二者都体积增大膨胀,由于圆环A重心升高比圆盘B大,重力势能增加A尢B大,根祢吃量守恒定律,升温后的圆环A的温度以小于圆盘B的温度通选项B正得.【点评】此题以圆环利图盘切入,总热考查散热与形状的关系.3.答案；BC解析：电热丝对A局部气体加热,A气体的温度升高,压强增大,推动活塞压缩B气体,对B气体做功,B中气体内靠增大,温度升高,B中分子运动加剧,选项A错误B正确；B气体的体积减小,压强塔K,选事受确；稳定后,A.B压强相等

11、,由于活塞绝热,A气体温度高于跳A气体门"能变化量士厂B气体的内能变化量,选项D错误.工点评】此题以绝热容器内的气体切入,意在考查热学相关知识.4.前方变大,选项C正确.假设两W同时注入红求侬.稳定后丸变大,选项D正确.5.答案：D解析；理想气体沿绝热线AB过是变化时,对外做功,与外界没有熟交换,内能减小,温度降低；沿RfE-A过程变化,外界对气宓僮功.根据P-#图象与懂轴所围面积可知,外界对气体做功数值小于气体三泊领功,根提蒸力学第一定律,所以有时吸热,有时放热,但吸热大于放热,选面口正确.7.解析,.!在玻T离筒下部选觎一段拒腐.让小弟贴近葭麻油面下落,测量其通过这段距高的时间,

12、然后再将小球从油面上冢-高度处F落,测量其通过同样区域的时间,假设两次时间在误差允许范围内相同即可笃新小球:底区域做匀速运动.或在玻璃筒下部选取上下网段相同的距离,着小球通过这两段距离所用的时间在误整允许范围内相同,即可判断小球在该区凄叙为速运动,其他正确答案均得分,Q分3小球匀速下落时,用刻度尺测量破璃筒侧壁上选取的那段距离的长度,用秒表测量其通过的时间,其长度与时间之比即为个球的下值速度1分、同时要屡次测量取平均值2分o8.答案：D解析：由于题述两个容器的大小万丽定,每个容器中气体质量不确定,所以不能确定两个容器中压强大小,不能确定气体作用在哪个容器壁上的力大.选项D正蠲“9.解析；液氮的

13、摩尔体积二Vjtoi/p=3_5X10-:m-/mol.N与乂11T5I个氮分子体积；Vo=寸111M=srHi-35.8X10-2,mJ.6.02xlO331个氮分子自身边长左=和=4X*J上1工标准状态下1摩尔氮气体豕口为22.4L=?二rX标准状态下的1个氧气分子在意体积1V=224x10m3=3.7X6一口2M10标准状态下氮气分子之间的距离：3.3X1产1Tp口故gw,那么气体分子本身大小比分子之间的距高小很多口10.解析I1不考虑温度变化导致的液体密度变化,由于液体质量不变,那么液体体积V不电设圆筒形皴璃容器内液体的底面积为S,那么.a=丝=二竺=丝.MS岫如2口会偏大.由于温度升

14、高,喧库膨胀,那么液体滓积增大,故液体密度p港会减小,根据阿基米德定律可得呼%g千?浇仁即浮标进入液体的深度会更深,测得的Ah偏大,导致.偏大.C由p沮尸三尹力字g可知,泞标质量褶丸两尸三的影响就越小,即对Ah的账包咸小,选项A正确.由刁知,浮标底面枳的大小、浮标的高度都不影响?斗即Zh不变,选项BC错误、加大液粒的高度匕选用底面积大的玻璃容器,那么浮标进入的深度变化对液柱高度变化Mh影响减小.迅项DE正确.答案1/=丝Q工会偏大.3JADE11.'1-解析CD气缸滑动时所受的滑动摩擦力E=|x(M+m)g=O一40x(9_0+L0)x1ON=4：当拉力到达3ON时,胃缸静止,号后活塞

15、在斯率衡,设此时气缸内气体压强为p,对活塞根据平衡条件,Fi+pi&=pgS,答案:B解析,由于氢气的摩尔质量较小,左边充入氢气右边充入氧气,它们的质量和温度都相同,左边物质的量较大,由pkTfR可为,左边气体的压强较大,将活塞放松,那么活塞将向右移动,选项B正确,13.6.答案；2解析：设物体A的比热容,质量初始温度步率为5.mA,Ta物体B的比热容.质量,初始温度分别为印.rriE.T&；那么、Tb-5;,ca褥nQa-Th-5-3>-s想打二+cm8,"%Ta-Tr-5-3-At砧碗-Tca处Zlr,®由捎去lT%-TmMi侍3白肉=白.5；&#

16、174;代人得1kJ"上0一代入购14.7【解】1根据pV图象与横轴所围面积表示功可知等温变化的AB过程对外做功最大电2内能仅与海度有关,温度亓高,那么间能增大.等体积变化过程CA升温,故内能增大*等压变化的过程BC降温故内能滤少,/上为等温过程,内能不变,G等体积变化的CA过程吸收的热量全部转换为内於的增加；等温变化的AB过程吸收的热量全部用干两外做功；内能不变,内能变化的绝对值最小,为舂等压变化的日匕过程放出的热盘:,一方面内能喊小7度下降.另一方面外界做功RC下方的面积,由于BC、CA两过程内能变化的大小相同,故BC放热的量大于CA吸热的量.即等压变化的BC过程与外界交换的热量

17、的绝对值或大；等体积变化的CA过程与外界疗堤的热量的地用遭最小.解书PL=PO-T<1/S=1.010-Pa12.设此时活塞与气缸底之间的距商为Li,很据玻意耳定律,poLoS=piLlS,解得:Li=9.4cm.Q甘巴气缸和活塞看作整体,由牛顿第二定律,P2-f=CM+m>,解得a=lm/s仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nurfurdenpers?nlichenfurStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.Pourl'etudeetlarechercheuniquementddesfinspersonnelles;(pas>finscommerciales.tojibkoAJiajiioAeakpTOpwenojib3ymai旦ca6yqeHH豆c,neaob团oji>kheiHcnojib3OBaTbCHbKOMMepnecKHx“ejiax.以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notfo