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B.让管内两段空气柱降低相同的温度
C.让U形管加速上升
D.让U形管减速下降
7.如图所示是一定质量的理想气体的两条等容线a和b,如果气体由状态A等压变化到状态B,则在此变化过程中是( )
A.气体不对外做功,外界也不对气体做功,吸热,内能增加
B.外界对气体做功,放热,内能增加
C.外界对气体做功,吸热,内能增加
D.气体对外做功,吸热,内能增加
8.关于内能和温度的下列说法中正确的是( )
A.物体的速度加大时,内能增加
B.物体的动能减少时,温度可能增加
C.分子的动能和分子的势能的总和叫分子的内能
D.物体内部分子的势能由物体的温度和体积决定
9.如图所示,用光滑的木塞把容器分隔成二部分A和B,当温度为0℃时,体积VA∶VB=1∶2,当外界气温升到273℃时,活塞( )
A.不动B.向右移动C.向左移动D.不能判定
10.下列数据组中,可算出阿伏加德罗常数的是( )
A.水分子的体积和水分子的质量
B.水分子的质量和水的摩尔质量
C.水的摩尔质量和水的密度
D.水的摩尔质量和水分子体积
11.如图所示,甲、乙两玻管两端封闭,竖直放置,室温时空气柱长度l甲上=2l甲下,l乙上=
l乙下,现将两玻管全都浸没在0℃的冰水中,则甲、乙两管中水银柱移动方向是( )
A.甲向上,乙向下B.甲向下,乙向上
C.甲、乙均向上D.甲、乙均向下
12.如下图所示,一个开口向上的绝热容器中,有一个活塞封闭着一定质量的理想气体,活塞的质量以及活塞和容器壁之间的摩擦忽略不计,活塞原来静止在A处,质量为m的小球从活塞上方h处自由下落,随同活塞一起下降到最低位置B处,接着又从B处往上反弹,则下列说法中正确的( )
A.活塞从A到B的过程中,速度先增大后减小
B.活塞在B处所受合力为零
C.活塞在B处,气体压强最大,温度最高
D.活塞最终将静止在B处
13.如图所示,质量不计的活塞把一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸中,活塞上堆放细砂,活塞于静止,现对气体缓慢加热,同时不断取走细砂,使活塞缓慢上升,直到细砂全部取走,在此过程中( )
①气体体积增大,压强减小,对外不做功
②气体温度可能不变,气体对外做功
③气体压强减小,内能可能不变
④气体对外做功,内能可能增加
A.①③④B.②③④C.①③D.②④
14.如图所示,一只贮有空气的密闭烧瓶,用玻璃管与水银气压计连接,气压计两管内的水银面在同一水平面上。
现降低烧瓶内空气的温度,同时移动气压计右管,使水银气压计左管的水银面保持在原来的水平面上,则表示气压计两管内水银面高度差△h与烧瓶内所降低的温度△t之间的关系图线是图中的( )
A.a图B.b图C.c图D.d图
15.一定质量的理想气体沿p-V坐标图中曲线所示的方向发生变化,其中曲线DBA是以p轴、V轴为渐近线的双曲线的一部分,则( )
A.气体由A变到B,一定是吸热的
B.气体由B变为A,一定是吸热的
C.气体由A变到B再变到A,吸热多于放热
D.气体由A变到B再变到A,放热多于吸热
16.一定质量的理想气体,经历如图所示的a→b→c→d的状态变化过程,有可能向外放热的过程是( )
A.a→b的过程B.b→c的过程
C.c→d的过程D.以上三个过程都不能向外界放热
17.如下图所示,在弹簧秤下,吊一粗细均匀、一端开口的直玻璃管,已知管的质量为m,横截面积为S,大气压强为p0,管内上方为真空,管壁厚度不计且管口不与水银槽接触,则弹簧秤示数为( )
A.mg+p0SB.mgC.p0SD.mg-p0S
(二)填空题
1.在“验证玻意耳定律”的实验中
(1)某同学列出所需要的实验器材:
带框架的注射器(有刻度),像皮帽,钩码(若干个),弹簧秤,天平(带砝码),铁架台(连铁夹),润滑油。
问:
该同学漏选了哪些器材?
答:
___________。
(2)如下图中是甲、乙两同学在一次实验中得到的P-
图。
若两人实验时操作均正确无误,且选取坐标标度相同,那么两图线斜率不同的主要原因是________。
2.如图所示的氦—氖激光管充气装置示意图,激光管体积为V1,储气室体积为V0=2V1,充气全部过程在温度不变的条件下进行,图中A、B、C、D均为阀门,充气过程如下:
(1)充氦:
接通激光管与储气室(打开阀门A、B,关闭C、D)。
用抽气机将储气室和激光管抽成真空后,关闭A、再开通C充氦至压强为p1。
(2)充氖:
关闭B、C,开通A,将储气室抽成真空后,关闭A,开通D,充氖至压强为p2。
(3)混合:
关闭D,开通B,使储气室与激光管中氦氖混合均匀,最后激光管中氦氖成一定比例,总压强达到已知值p(已知两种气体混合后的总压强等于两种气体单独存在于整个容器(V0+V1)中的压强之和,如果在充气过程中要求p1与p2的比值为16∶1,则p1=
_______p,p2=___________p。
3.一容积为2L的容器盛有某种气体,当它温度为20℃时压强为2.0×
10-5mmHg,已知阿佛伽德罗常数为6.0×
1023mol-1,则该容器气体分子个数约为________个。
(取两位有效数字)
4.如图所示,一气缸被a、b两个活塞分成A、B两部分,平衡时体积之比VA∶VB=1∶3,活塞和气缸壁之间的摩擦不计,现用力推活塞b,使b向左移动12cm而固定,则重新平衡时a活塞向左移动_____cm。
5.由下图可知,1mol的气体在状态A时体积VA=____L,在状态B时体积VB=____L,在状态C时VC=_____L。
6.银导线的截面积S=1mm2,通过I=2A的电流,若每个银原子可提供一个自由电子,则银导线1m长度上的自由电子数为个。
(已知银的密度ρ=10.5×
103kg/m3,摩尔质量M=0.108kg/mol,保留一位有效数字)
7.如图为一定质量的理想气体从A状态变化到B状态过程的变化图。
若A状态的温度为450K,则此过程中的最高温度是____K。
(三)论述和计算
1.如下图所示,热空气球是通过下端开口处的加热装置,调节球内空气的温度,控制气球升降,设球内外压强相等,大气为理想气体且不随高度而变化,现已知地面大气温度为280K,密度为1.2kg/m3,气球、工作人员、应急砂袋其它装置等总质量240kg(不包含球内空气的质量),气球的总体积V0=800m3(不计球壳的体积)问:
(1)为使气球从地面飘起,球内气温最低加热到多少?
(2)当热气球升空后,由于故障以8m/s匀速下降,在t=0时刻,从气球中释放一个20kg砂袋,不计空气阻力,问经几秒热气球停止下降?
2.如图所示,两端开口的气缸水平固定,A、B两厚度不计的活塞的面积分别为S1=20cm2,S2=10cm2,它们用一根细绳连接,B通过水平细线绕过理想定滑轮与质量为m的重物C连接,静止时气缸中空气压强p=1.2×
105Pa,温度T=600K,两气柱长均为L,不计摩擦。
求:
(1)M=?
(2)若温度缓慢降低,试在p—V图线上标出气缸中空气状态变化过程,并指出图线拐点处气体的温度。
(已知P0=1×
105Pa,取g=10m/s2)
3.如图所示的装置中,A、B和C为三支内径相等的玻璃管,它们处于竖直位置。
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管中气柱长度L1=3.0m,B管中气柱长度L2=2.0m,C管中水柱长度L0=3.0m,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×
10Pa,计算时取重力加速度g=10m/s2。
4.如图所示,可沿缸壁自由滑动的活塞,将圆筒形气缸分隔成A、B两部分,气缸底部通过装有阀门K的细管与一密闭容器C相连,活塞与气缸的顶部间有一弹簧相连,当活塞位于气缸底部时,弹簧恰好无形变,开始时,B内充有一定量气体,A、C为真空,B部分高l1=0.1m,B与C的容积正好相等,此时弹簧对活塞的作用力大小正好等于活塞重,今将阀门打开,并使整个装置倒置,当达到新平衡时,B部分高l2为多少?
5.如图所示是一个容积计,它是测量易溶于水的粉末状物质的实际体积的位置。
A容器的容积VA=300cm3,K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,下面是测量操作过程;
(1)打开K,移动C,使B中水银面降低到与标记M相平;
(2)关闭K,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K,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K,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。
6.如图所示,用活塞将一定质量的空气封闭在气缸内,开始时气缸的开口朝下放置在水平地面上,活塞位于气缸的正中央,活塞的下表面仍与大气相通.设活塞的质量为m,气缸的质量为M=2m,大气压强为p0,温度不变,活塞的横截面积为S,活塞与气缸的摩擦不计。
今用竖直向上的力F将气缸非常缓慢地提起,当活塞位于气缸的开口处时,两者相对静止,并以共同的加速度向上运动,求此时力F的大小。
(用m,g,p0,S表示)
7.室温为0℃,大气压强为1atm。
如图所示的水银气压计两边水银面高度差H=76cm,水银气压计细管的容积不计,水平放置的汽缸被无摩擦可左右自由移动的活塞分A、B两部分。
汽缸A内装有2L空气,汽缸B内充有3L氧气。
已知氧气在标准大气压下其密度为32/g22.4L,设温度保持不变,令1atm=1.0×
105Pa,求:
(1)当K打开后,被排出的氧气的质量。
(2)当K打开瞬间,从阀门逸出的氧气流的瞬时速度。
8.某同学自己设计制作了一个温度计,其构造如图所示,玻璃泡A内封有一定质量的气体,与A相连的细玻璃管插入水银槽中,管内水银面的高度即可反映A内气体温度,如在B管上刻度,即可直接读出。
设B管体积忽略不计。
(1)在标准大气压下在B管上进行刻度,已知当t1=27℃时的刻度线在管内水银柱高度16cm处,则t=0℃时的刻度线在x为多少的cm处?
(2)当大气压为75cm汞柱时,利用该装测量温度时若所得读数仍为27℃,求此时实际温度。
9.如图所示,内壁光滑截面积分为S1=100cm2,S2=50cm2的连通气缸竖直放置,一定质量的气体被两个活塞A、B封闭在气缸内,两活塞可在气缸内无摩擦滑动并且不漏气,活塞质量分别为,mA=10kg,mB=5kg,活塞之间用一个自然长度为l0=10cm、劲度系数k=1.0×
104N/m的轻质弹簧连接,当气体温度为27℃时,活塞B被下面的卡环C托住,弹簧恰好等于自然长度,并且弹簧在气缸上、下部分的长度相等,对气体加热使之升温,弹簧长度伸长2cm时,活塞B刚要离开卡环C,继续缓慢加热气体,活塞B缓慢上升,直到静止在气缸上、下两部分的衔接处(大气压强P0=1.0×
105Pa,g=10m/s2)求:
(1)活塞B刚要离开卡环C时气体的温度。
(2)活塞B静止在上下气缸衔接处时气体的温度。
知识测试(热学)参考答案
1.B2.C3.B4.A5.A6.BCD7.D8.B9.A
10.B11.D12.AC13.B14.C15.ACD16.D17.A
1.气压计,刻度尺,注射器内封闭的空气质量不同,且m甲>m乙
2.
3.1.3×
1015
4.3
5.22.433.633.6
6.5.85×
1022
7.600
1.解:
①要气球飘起,则有:
Mg+mg=ρ0V0g故:
m=ρ0V0-M=ρV0(ρ为球内气体的密度)
对原来球内气体,从初态(p、V0、T0)经等压膨胀变为末态(p、V、T)
则:
又ρ0T0=ρT故T=
T0=
=373.3K
②释放一个20kg的砂袋,气球将向下做匀减速运动F合=△m·
g=200N
而系统的质量为ρ0V0-△m=940kg由牛顿第二定律得:
a=
m/s2
由运动学公式得:
t=
=37.6s
2.解:
(1)对两活塞整体有
P0S1+P1S2+mg=P1S1+P0·
S2,①
则m=
=2kg。
(2)由①式可得P1=P0+mg/S1-S2,
可见气体作等压变化,
等压时初态为(P1,V1,T1),末态为(P1,V2,T2),
其中V1=S1l+S2l,V2=2l·
S2,
则有
,可求得T2=400K。
若继续降温气体将作等容变化,
等容时初态为(P1,V2,T2),末态为(P2,V2,T2)
其中P1=1.2×
105Pa,
T2=400K,
P2S2+mg=P0S1,
P2=0.8×
又有
,
可得T3=
K。
若再降温气体将作等压变化,P-V图如下图所示。
3.解:
设B管中水不溢出,则对A有
PAL1=PA′L1′,
其中PA=P0+ρg(L1-L2),
PA′=P0+ρg(L1′-L2′),
又有L1-L1′+L2-L2′=L0,
联立可得L1′=2.5m,由此可判断B中有水溢出,则有PAL1=PA″L1″,
PA″=P0+ρgL1″,
联立可得L1″=2.62m。
4.倒置前
倒置后
解得:
l2=
l1=0.173m
5.解:
操作①②中,对A、B中的气体,设A、B的容积分别为VA、VB
由玻意耳定律得:
p1V1=p2V2即:
75(VA+VB)=100VB解得:
VA=3VB则VB=100cm3
设待测粉末的实际体积为V,在③④操作中,对A、B中的气体:
由玻意耳定律得:
p′1V′1=p′2V′2即:
75(
VA-V)=150(VA-V)
V=
6.设活塞位于气缸的开口处时,缸内气体压强p,对缸内气体进行分析可知
初态:
p1=p0-
末态:
p2=pV2=V
由玻意耳定律可知:
p1v1=p2v2
(p0-
)
=pV
p=
(p0-
对活塞进行受力分析可知:
p0s-ps-mg=ma
p0s-
p0s+
-mg=ma
a=
g
对气缸整体进行受力分析可知:
F-(M+m)g=(m+M)a
F=3m×
(
mp0s-
g)+3mg=
mg
7.
(1)对空气A:
pA=2atm,pA′=1atm,VA=2L,VA′=?
由玻一马定律pAVA=pA′vA′可得VA′=4(L)
所以VB′=5-4=1(L)
对氧气B:
VB=3L,VB′=1L,pB=2atm,pB′=1atm
pB=32×
2g/22.4L,pB′=32g/22.4L
则mB-mB′=64×
3/22.4-32×
1/22.4=7.1(g)
(2)设阀门横截面积为S,在△t时间内△m的氧气逸出,其速度从0增加到v。
(pB-p)S△t=△mv
其中△m=
△tSpB=v△SpB/2
所以(pB-p0)S△t=vS△tpBv/2=S2p0△tv2/2=p0S△tv2
所以v=(△p/p0)
=265(m/s)
8.
(1)气体为等容变化,设27℃时压强为p1,温度为T1,0℃时的压强为p,温度为T。
由查理定律:
①
将数值代入,p1=76-16=60(cmHg),T1=300K,T=273K,得p1=54.6cmHg.
x=po-p=76-54.6=21.4(cmHg)
(2)当外界大气压变为75cmHg时,气泡内压强设为p′,其实际温度为T′。
②
其中p′=75-16=59(cmHg)代入数据后,解出T′=295K,t′=22℃。
9.①T2=449K
②T3=567K
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