高中物理经典题库热学试题49个Word格式文档下载.docx
《高中物理经典题库热学试题49个Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理经典题库热学试题49个Word格式文档下载.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
A.不变 B.增大 C.减小 D.无法确定
7.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.绝热压缩,气体的内能增加 B.等压压缩,气体的内能增加
C.绝热压缩和等温压缩,气体内能均不变 D.三个过程气体内能均有变化
8.如图2-2所示,0.5mol理想气体,从状态A变化到状态B,则气体在状态B时的温度为 [ ]
图2-2
A.273K B.546K C.810K D.不知TA所以无法确定
9.如图2-3是一定质量理想气体的p-V图线,若其状态由a→b→c→a(ab为等容过程,bc为等压过程,ca为等温过程),则气体在a、b、c三个状态时 [ ]
图2-3
A.单位体积内气体分子数相等,即na=nb=nc
B.气体分子的平均速度va>vb>vc
C.气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞次数Na>Nb>Nc
D.气体分子在单位时间内对器壁单位面积作用的总冲量Ia>Ib=Ic
10.一定质量的理想气体的状态变化过程如图2-4所示,MN为一条直线,则气体从状态M到状态N的过程中[ ]
图2-4
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.气体的密度在不断减小
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
BD
BC
C
AB
A
CD
11.一定质量的理想气体自状态A经状态B变化到状态C,这一过程在V-T图中的表示如图2-5所示,则 [ ]
图2-5
A.在过程AB中,气体压强不断变大 B.在过程BC中,气体密度不断变大
C.在过程AB中,气体对外界做功 D.在过程BC中,气体对外界放热
12.如图2-6所示,一圆柱形容器上部圆筒较细,下部的圆筒较粗且足够长.容器的底是一可沿下圆筒无摩擦移动的活塞S,用细绳通过测力计F将活塞提着,容器中盛水.开始时,水面与上圆筒的开口处在同一水平面上(如图),在提着活塞的同时使活塞缓慢地下移.在这一过程中,测力计的读数 [ ]
图2-6
A.先变小,然后保持不变 B.一直保持不变
C.先变大,然后变小 D.先变小,然后变大
13.如图2-7所示,粗细均匀的U形管,左管封闭一段空气柱,两侧水银面的高度差为h,U型管两管间的宽度为d,且d<h,现将U形管以O点为轴顺时针旋转90°
至两个平行管水平,并保持U形管在竖直平面内,两管内水银柱的长度分别变为h1′和h2′.设温度不变,管的直径可忽略不计,则下列说法中正确的是 [ ]
图2-7
A.h1增大,h2减小 B.h1减小,h2增大,静止时h1′=h2′
C.h1减小,h2增大,静止时h1′>h2′ D.h1减小,h2增大,静止时h1′<h2′
14.如图2-8所示,一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞,使气缸悬空而静止,设活塞与缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动,缸壁导热性能良好使缸内气体总能与外界大气温度相同,则下述结论中正确的是 [ ]
图2-8
A.若外界大气压增大,则弹簧将压缩一些
B.若外界大气压增大,则气缸上底面距地面的高度将减小
C.若气温升高,则气缸上底面距地面的高度将减小
D.若气温升高,则气缸上底面距地面的高度将增大
15.如图2-9所示,导热气缸开口向下,内有理想气体,气缸固定不动,缸内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.现给砂桶底部钻一个小洞,细砂慢慢漏出,外部环境温度恒定,则 [ ]
图2-9
A.气体压强增大,内能不变 B.外界对气体做功,气体温度不变
C.气体体积减小,压强增大,内能减小 D.外界对气体做功,气体内能增加
11
12
13
14
15
ABD
二、填空题
1.估算一下,可知地球表面附近空气分子之间的距离约为________m(取一位有效数字);
某金属的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常量为N.若把金属分子视为球形,经估算该金属的分子直径约为________.
2.高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧,锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈,不会漏气.锅盖中间有一排气孔,上面套上类似砝码的限压阀,将排气孔堵住.当加热高压锅,锅内气体压强增大到一定程度时,气体就把限压阀顶起来,蒸汽即从排气孔中排出锅外.已知某高压锅限压阀的质量为0.1kg,排气孔直径为0.3cm,则锅内气体压强最大可达________Pa.
3.圆筒内装有100升1atm的空气,要使圆筒内空气压强增大到10atm,应向筒内打入同温度下2atm的压缩气体________L.
4.如图2-10所示为一定质量理想气体的状态变化过程的图线A→B→C→A,则B→C的变化是________过程,若已知TA=300K,TB=400K,则TC=________K.
图2-10
5.一圆柱形的坚固容器,高为h,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p0,湖水密度为ρ.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________.
填空题参考答案
1.3×
10-9 2.2.4×
105 3.450 4.等压 1600/3 5.p0+ρgH ρgH
1.如图2-14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V0=500m3(不计算壳体积),除球内空气外,气球质量M=180kg.已知地球表面大气温度T0=280K,密度ρ0=1.20kg/m3,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?
图2-14
2.已知一定质量的理想气体的初始状态Ⅰ的状态参量为p1、V1、T1,终了状态Ⅱ的状态参量为p2、V2、T2,且p2>p1,V2>V1,如图2-15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p-V图上用图线表示推导中气体状态的变化过程.
图2-15
3.在如图2-16中,质量为mA的圆柱形气缸A位于水平地面,气缸内有一面积S=5.00×
10-3m2,质量mB=10.0kg的活塞B,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×
105Pa.活塞B经跨过定滑轮的轻绳与质量为mC=20.0kg的圆桶C相连.当活塞处于平衡时,气缸内的气柱长为L/4,L为气缸的深度,它比活塞的厚度大得多,现在徐徐向C桶内倒入细沙粒,若气缸A能离开地面,则气缸A的质量应满足什么条件?
图2-16
4.如图2-17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2H0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H0处还有一固定的可导热的隔板,将容器分为A、B两部分,A、B中各封闭同种的理想气体,开始时A、B中气体的温度均为27℃,压强等于外界大气压强p0,活塞距气缸底的高度为1.6H0,现通过B中的电热丝缓慢加热,试求:
图2-17
(1)与B中气体的压强为1.5p0时,活塞距缸底的高度是多少?
(2)当A中气体的压强为1.5p0时,B中气体的温度是多少?
5.如图2-18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,A容器的容积VA=300cm3.S是通大气的阀门,C是水银槽,通过橡皮管与容器B相通.连通A、B的管道很细,容积可以忽略.下面是测量的操作过程:
(1)打开S,移动C,使B中水银面降低到与标记M相平.
(2)关闭S,缓慢提升C,使B中水银面升到与标记N相平,量出C中水银面比标记N高h1=25cm.(3)打开S,将待测粉末装入容器A中,移动C使B内水银面降到M标记处.(4)关闭S,提升C使B内水银面升到与N标记相平,量出C中水银面比标记N高h2=75cm.(5)从气压计上读得当时大气压为p0=75cmHg.设整个过程温度保持不变.试根据以上数据求出A中待测粉末的实际体积.
图2-18
6.某种喷雾器贮液筒的总容积为7.5L,如图2-19所示,现打开密封盖,装入6L的药液,与贮液筒相连的活塞式打气筒,每次能压入300cm3、1atm的空气,若以上过程温度都保持不变,则
图2-19
(1)要使贮气筒中空气压强达到4atm,打气筒应该拉压几次?
(2)在贮气筒内气体压强达4atm,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?
7.
(1)一定质量的理想气体,初状态的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1,经过某一变化过程,气体的末状态压强、体积和温度分别为p2、V2、T2.试用玻意耳定律及查理定律推证:
p1V1/T1=p2V2/T2.
(2)如图2-19,竖直放置的两端开口的U形管(内径均匀),内充有密度为ρ的水银,开始两管内的水银面到管口的距离均为L.在大气压强为p0=2ρgL时,用质量和厚度均不计的橡皮塞将U形管的左侧管口A封闭,用摩擦和厚度均不计的小活塞将U形管右侧管口B封闭,橡皮塞与管口A内壁间的最大静摩擦力fm=ρgLS(S为管的内横截面积).现将小活塞向下推,设管内空气温度保持不变,要使橡皮塞不会从管口A被推出,求小活塞下推的最大距离.
图2-19
8.用玻马定律和查理定律推出一定质量理想气体状态方程,并在图2-20的气缸示意图中,画出活塞位置,并注明变化原因,写出状态量.
图2-20
9.如图2-21所示装置中,A、B和C三支内径相等的玻璃管,它们都处于竖直位置,A、B两管的上端等高,管内装有水,A管上端封闭,内有气体,B管上端开口与大气相通,C管中水的下方有活塞顶住.A、B、C三管由内径很小的细管连接在一起.开始时,A管中气柱长L1=3.0m,B管中气柱长L2=2.0m,C管中水柱长L0=3m,整个装置处于平衡状态.现将活塞缓慢向上顶,直到C管中的水全部被顶到上面的管中,求此时A管中气柱的长度L1′,已知大气压强p0=1.0×
105Pa,计算时取g=10m/s2.
10.麦克劳真空计是一种测量极稀薄气体压强的仪器,其基本部分是一个玻璃连通器,其上端玻璃管A与盛有待测气体的容器连接,其下端D经过橡皮软管与水银容器R相通,如图2-22所示.图中K1、K2是互相平行的竖直毛细管,它们的内径皆为d,K1顶端封闭.在玻璃泡B与管C相通处刻有标记m.测量时,先降低R使水银面低于m,如图2-22(a).逐渐提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高,这时K1中水银面比顶端低h,如图2-22(b)所示.设待测容器较大,水银面升降不影响其中压强,测量过程中温度不变.已知B(m以上)的容积为V,K1的容积远小于V,水银密度为ρ.
(1)试导出上述过程中计算待测压强p的表达式.
(2)已知V=628cm3,毛细管的直径d=0.30mm,水银密度ρ=13.6×
103kg/m3,h=40mm,算出待测压强p(计算时取g=10m/s2,结果保留2位数字).
图2-21
11.如图2-23所示,容器A和气缸B都是透热的,A放置在127℃的恒温箱中,而B放置在27℃、1atm的空气中,开始时阀门S关闭,A内为真空,其容器VA=2.4L;
B内轻活塞下方装有理想气体,其体积为VB=4.8L,活塞上方与大气相通.设活塞与气缸壁之间无摩擦且不漏气,连接A和B的细管容积不计.若打开S,使B内封闭气体流入A,活塞将发生移动,待活塞停止移动时,B内活塞下方剩余气体的体积是多少?
不计A与B之间的热传递.
图2-22 图2-23
12.如图2-23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V0=500 m3(不计球壳体积),除球内空气外,气球质量M=180kg.已知地球表面大气温度T0=280K,密度ρ0=1.20kg/m3,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?
13.如图2-25均匀薄壁U形管,左管上端封闭,右管开口且足够长,管的横截面积为S,内装密度为ρ的液体.右管内有一质量为m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T0时,左、右管内液面高度相等,两管内空气柱长度均为L,压强均为大气压强p0.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h?
图2-24 图2-25
14.如图2-26所示的装置中,装有密度ρ=7.5×
102kg/m3的液体的均匀U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62cm,右端比左端低40cm.当气温升至27℃时,左管液面上升了2cm.求贮气箱内气体在-23℃时的压强为多少?
(g取10m/s2)
15.两端开口、内表面光滑的U形管处于竖直平面内,如图2-27所示,质量均为m=10kg的活塞A、B在外力作用下静止于左右管中同一高度h处,将管内空气封闭,此时管内外空气的压强均为p0=1.0×
105Pa.左管和水平管横截面积S1=10cm2,右管横截面积S2=20cm2,水平管长为3h.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,g取10m/s2)
图2-26 图2-27
计算题参考答案
1.解:
设使气球刚好从地面飘起时球内空气密度为ρ,则由题意知 ρ0gV0=Mg+ρgV0,设温度为T、密度为ρ、体积为V0的这部分气体在温度为T0,密度为ρ0时体积为V,即有 ρV0=ρ0V.
由等压变化有 V0/T=V/T0,解得 T=400K.
2.解:
设气体先由状态Ⅰ(p1、V1、T1),经等温变化至中间状态A(pA、V2、T1),由玻意耳定律,得
p1V1=pAV2, ①
再由中间状态A(pA、V2、T1)经等容变化至终态Ⅱ(p2、V2、T2),由查理定律,得
pA/T1=p2/T2, ②
由①×
②消去pA,可得p1V1/T1=p2V2/T2,
上式表明:
一定质量的理想气体从初态(p1、V1、T1)变到终态(p2、V2、T2),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6所示.
图6
3.解:
取气缸内气柱长为L/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p1、p2表示状态1、2的压强,L2表示在状态2中气缸内气柱长度.由玻意耳定律,得
p1L/4=p2L2, ①
在状态1,活塞B处于力学平衡状态,由力学平衡条件得到
p1S+mCg=p0S+mBg, ②
在状态2,气缸A处于力学平衡状态,由力学平衡条件得到
p2S+mAg=p0S, ③
由①、②、③三式解得
mA=(p0S/g)-((p0S+mBg-mCg)/4g)(L/L2),
以题给数据代入就得到mA=(50-10(L/L2))kg,
由于L2最大等于L.故由⑤式得知,若想轻绳能把气缸A提离地面,气缸的质量应满足条件
mA≤40kg.
4.
(1)B中气体做等容变化,由查理定律
pB/p′B=TB/T′B,
求得压强为1.5p0时气体的温度T′B=450K.
A中气体做等压变化,由于隔板导热,A、B中气体温度相等,A中气体温度也为450K.
对A中气体 VA′/VA=TA′/TA,
VA′=(TB′/TA)VA=0.9H0S,
活塞距离缸底的高度为1.9H0.
(2)当A中气体压强为1.5p0,活塞将顶在卡环处,对A中气体 pAVA/TA=p″AV"A/T"A,
得 T"A=(p"AV"A/pAVA)TA=750K.
即B中气体温度也为750K.
5.解:
对于步骤①②,以A、B中气体为研究对象.
初态 p1=p0,V1=VA+VB,
末态 p2=p0+h1,V2=VA,
依玻意耳定律 p1V1=p2V2,解得
VB=100cm3.
对于步骤③④,以A、B中气体为研究对象,
初态 p′1=p0,V′1=V,
末态 p′2=p0+h2,V′2=V-VB,
依玻意耳定律 p′1V′1=p′2V′2,解得
V=200cm3,
粉末体积 V0=VA+VB-V=200cm3.
6.解:
(1)贮液筒装入液体后的气体体积
V1=V总-V液 ①
设拉力n次打气筒压入的气体体积
V2=nV0, ②
根据分压公式:
(温度T一定)
pV1=p1V1+p1V2, ③
解①②③,可得n=(pV1-p1V1)/p1V0=15(次), ④
(2)对充好气的贮液筒中的气体,m,T一定
喷雾后至内外压强相等,贮液筒内气体体积为V2,pV1=p2V2, ⑤
贮液筒内还剩有药液体积V剩=V总-V2 ⑥
解⑤⑥得:
V剩=1.5L. ⑦
7.
(1)证明:
在如图5所示的p-V图中,一定质量的气体从初状态A(p1,V1,T1)变化至末状态B(p2,V2,T2),假设气体从初状态先等温变化至C(pC,V2,T1),再等容变化至B(p2,V2,T2).第一个变化过程根据玻耳定律有,p1V1=pCV2.第二个变化过程根据查理定律有,pC/p2=T1/T2.由以上两式可解得:
图5
(2)解:
设小活塞下推最大距离L1时,左管水银面上升的距离为x,以p0表示左右两管气体初态的压强,p1、p2表示压缩后左右两管气体的压强.根据玻意耳定律,左管内气体p0LS=p1(L-x)S,右管内气体p0LS=p2(L+x-L1)S,左、右两管气体末状态压强关系p2=p1+ρg·
2x.橡皮塞刚好不被推出时,根据共点力平衡条件
p1S=p0S+fm=3ρgLS,
由上四式解得x=L/3,L1=26L/33.
8.图略.由等温变化的玻意耳定律,得
p1V2=pCV2,
再由等容变化的查理定律,得pC/T1=p2/T2,
两式联立,化简得:
9.解:
设活塞顶上后,A、B两管气柱长分别为L1′和L2′,则
[p0+ρg(L1-L2)]L1=[p0+ρg(L1′-L2′)]L1′,
且 L1-L1′+L2-L2′=L0,
解得 L1′=2.5m.
表明A管中进水0.5m,因C管中原有水3.0m,余下的2.5m水应顶入B管,而B管上方空间只有2.0m,可知一定有水溢出B管.按B管上方有水溢出列方程,对封闭气体
p1=p0-ρg(L1-L2),p1′=p0+ρgL1′,
p1L1=p1′L1′,
联立解得 L1′=2.62m.
10.解:
(1)水银面升到m时B中气体刚被封闭,压强为待测压强p.这部分气体末态体积为ah,a=πd2/4,压强为p+hρg,由玻意尔定律,得
pV=(p+ρgh)πd2h/4,
整理得 p(V-πd2h/4)=ρghπd2h/4.
根据题给条件,πd2h/4远小于V,得pV=(hρg)πd2h/4,
化简得 p=ρgh2πd2/4V.
(2)代入数值解得 p=2.4×
10-2Pa.
11.解:
设原气缸中封闭气体初状态的体积VB分别为VB1和VB2两部分.打开S后,VB1最终仍留在B中,而VB2将全部流入容器A内.对于仍留在B中的这部分气体,因p、T不变,故VB1不变.对于流入A中的气体,由于p不变,据盖·
吕萨克定律得
VB2/T1=VA/T2,
代入数据得 VB2=1.8L,
最后B内活塞下方剩余气体体积
VB1=VB-VB2=3L.
12.解:
设使气球刚好从地面飘起时球内空气密度为ρ,则由题意知ρ0gV0=ρgV0+Mg.
设温度为T、密度为ρ、体积为V0的这部分气体在温度为T0、密度为ρ0时体积为V,即有ρV0=ρ0V.
由等压变化有V0/T=V/T0,联解得T=400K.
13.解:
(1)右管内气体为等容过程,p0/T0=p1/T1,
p1=p0+mg/S,T1=T0(1+mg/p0S).
(2)对左管内气体列出状态方程:
p0LS/T0=p2V2/T2,
p2=p0+mg/S+2ρgh,V2=(L+h)S,
∴ T2=T0L(p0+mg/S+2ρgh)(L+h)/p0.
14.解:
在下