热学综合能力测试.docx

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热学综合能力测试

热学·综合能力测试

一、选择题

1．铜的摩尔质量是M，密度是ρ，阿伏加德罗常数为NA，则

[]

B．单位体积铜中所含原子数目为ρNA

C．单个铜原子的质量为M/NA

2．两个容积相等的容器中，分别装有质量相等的氢气和氧气，且它们的温度相同，则

[]

A．氢分子的个数大于氧分子的个数

B．氢分子的个数等于氧分子的个数

C．氢分子的平均速率大于氧分子的平均速率

D．氢分子的平均速率等于氧分子的平均速率

3．图5－14中A，B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体自状态A变化到状态B时

[]

A．体积必然变大

B．有可能经过体积减小的过程

C．外界必然对气体做正功

D．气体必然从外界吸热

4．lg100℃的水在1.0×105Pa的压强下变成lg100℃的水蒸汽要吸收2.25×103J的热量，这说明

[]

A．lg100℃水的内能比lg100℃水蒸汽的内能少2.25×103J

B．水与水蒸汽的内能相等

C．水蒸气的内能增加，增加的内能小于2.25×103J

D．水蒸气的内能增加，增加的内能大于2.25×103J

5．如图5－15所示，粗细均匀的玻璃管上端封闭下端开口，两段水银柱封闭有一定量的空气，保持温度不变，轻弹玻璃管，使两段水银柱合在一起，空气也合在一起．空气无漏气，则水银柱的下端A′与原来水银柱的下端面A相比，将

[]

A．在同一高度

B．稍高

C．稍低

D．条件不够，无法判断

6．一定质量的某种气体，其压强为p，热力学温度为T，下列说法中正确的是

[]

A．p增大时，单位体积内气体分子数一定增大

B．T减小时，单位体积内气体分子数可能增大，也可能减少

能减少

7．如图5－16所示，图线abc表示一定质量的理想气体的状态变化过程，在这个循环过程中，下列说法正确的是

[]

A．状态由a→b，气体密度减小，分子平均动能不变

B．状态由b→c，气体密度不变，分子平均动能减小

C．状态由c→a，气体密度增大，分子平均动能增大

D．状态由c→a，气体密度不变，分子平均动能增大

8．质量一定的某种理想气体，发生等温变化的两条等温线如图5－17所示，由图线可以判定

[]

A．气体由状态a沿直线变化到状态c，气体对外做功为100J

B．气体由状态b沿等温线变化到状态c的过程中，外界与气体间不发生能量转化

C．气体由状态a沿直线变化到状态b的过程中，气体对外不做功

的值不变

9．如图5－18所示，在光滑的水平面上有一个内外壁都光滑的气缸，气缸的质量为M，气缸内有一质量为m（m＜M）的活塞，密封着一定质量的理想气体．开始时气缸静止，用水平恒力F向左推活塞，当活塞与气缸的加速度均为a1时，气体压强为p1，体积为V1；若用同样大小的水平恒力F向右推气缸，当活塞与气缸的加速度均为a2时，气体压强为p2，体积为V2．设气体温度不变，则

[]

A．p1＞p2

B．p1＜p2

C．V1＞V2

D．V1＜V2

10．一定质量的理想气体，在下列所述的各种变化过程中，有可能发生的是

[]

A．气体膨胀对外做功，温度升高

B．气体吸热，温度降低

C．气体放热，压强增大

D．气体放热，温度不变

11．如图5－19所示，圆柱形的绝热容器，内有一可无摩擦滑动的绝热活塞，把容器分成体积相等的两部分．先用销子S把活塞锁住，然后将质量和温度都相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分中，再将销子S提起，当活塞移至再次平衡时

[]

A．容器内气体内能不变

B．容器内气体内能减少

C．氢气内能减少

D．氢气密度小于氧气密度

12．在射向高空的火箭仪器舱内，起飞前用水银气压计测舱内气体的压强p0＝76cmHg，气体温度T0＝300K．火箭起飞后仪器舱内水银气压计指示的压强为p1＝0.6p0，仪器舱是密封的，火箭以加速度a竖直向上加速运动，则

[]

A．a＝g时，舱内气体温度是起飞前温度的0.6倍

B．a=g时，舱内气体温度比起飞前温度增加10％

13．在“验证玻意耳定律”的实验中，对气体初状态和末状态的测量和计算正确无误，结果末状态的pV值与初状态的p0V0值明显不等，造成这一结果的可能原因是在实验过程

[]

A．气体温度发生了变化

B．气体与外界间有热交换

C．有气体泄漏

D．体积改变得太迅速

14．用注射器做“验证玻意耳定律”的实验中，量了多组p，V值，

条直线延长后，不通过坐标原点，而交于横轴，如图5－20所示，可能的原因是

[]

B．堵塞注射器孔的橡皮帽漏气

C．在实验中用手拿注射器而没能保持温度不变

D．计算压强时未计算活塞和框架对气体产生的压强

二、填空题

15．容积相同的A，B容器内，分别充有压强、温度都相同的同种气体．给A中气体传热Q，测得气体压强由原来的1.0×105Pa增大到1.5×105Pa．如果给B中气体传热2Q，则B内气体压强为________Pa．

16．如图5－21所示，直线A和B是质量相等的两部分同种气体的等压变化图线，这两部分气体压强不等，由图可知，这两部分气体压强之比pA∶pB=________，温度t＝42℃时，A的体积比B的体积大________L．

17．一圆柱形的坚固容器，高为h1，上底有一个可以打开和关闭的密封阀门．现把此容器深入水深为h2的湖底，并打开阀门，让水充满容器，然后关闭阀门，如图5－22所示．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________．若把此容器从湖底取出，这时容器内部底面受到的向下压强为________．

18．如图5－23所示为一气压式保温瓶，瓶内密封空气体积为V，瓶内水面与出水口的高度差为h．设水的密度为ρ，大所压强为p0，欲使水从出水口流出，瓶内空气压缩量ΔV至少应为________．

19．如图5－24所示，圆筒形气缸中有A，B，C三个可无摩擦滑动的活塞，在相邻的两个活塞之间分别封闭着空气a和b，当三个活塞静止时，空气a，b的体积之比为3∶1．现对活塞A，C分别施加大小相等、方向相反的力F，使活塞A向右移动3.0cm，活塞C向左移动3.0cm，若温度保持不变，待三个活塞再度静止时，活塞B向________（填左或右）移动了________cm．?

20．两端封闭、内径粗细均匀的玻璃管中，有一段长为l的水银柱，它的两侧各封闭着一部分气体．当玻璃管水平放置，环境温度为某一值时，水银柱平衡于某处，如果环境温度降低，对管内水银柱是否移动和如何移动的判定结论是________．当玻璃管倾斜放置，环境温度为某一值时，水银柱平衡于某处，如果环境温度降低，对管内水银柱移动情况的判定结论是________．

21．已知高山上某处的气压为0.40atm，气温为零下30℃，则该处1cm3大气中的分子数为________．（阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1，在标准状态下1mol气体的体积为22.4L）

22．容积为1L的开口容器，在大气压强为1.0×105Pa的条件下，温度由27℃升到77℃的过程中，从容器跑出去的空气分子数为________．（阿伏加德罗常数为6.0×1023mol-1）

23．两端封闭内径均匀的玻璃管，内有一段水银柱，使两端封有同种气体，水平放置，初始两侧温度相同，左、右两端气柱长度为L1和L2，两边温度发生变化后，水银柱向左偏移，距离为d，则这时左、右两端气体温度之比T1∶T2=________．

24．如图5－25所示，两端开口的倒U形管，B管插在水银槽中，A管内有一段h＝5cm的水银柱，则B管水银面比槽中水银面________cm（填高、低或相齐）．如果把B管缓慢上提2cm（使管口仍在水银槽中），则B管内水银面的高度________（填上升、降低或不变）．

三、论述、计算题

25．有人设计了一种测温装置，其结构如图5－26所示，玻璃泡A内封有一定量的气体，与A相连的B管插入水银槽中，管内水银面的高x即可反映泡内气体温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出，设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计．

（1）在标准大气压下对B管进行温度刻度，已知当t1=27℃时，管内水银面高度x1=16cm，此高度即为27℃的刻度线，问：

t＝0℃的刻度线在何处？

（2）若大气压已变为相当于75cmHg的压强，利用该测温装置测量温度时所得读数仍为27℃，问：

此时实际温度为多少？

26．如图5－27，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p0=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．现徐徐向C桶倒入细沙粒，若气缸A能离开地面，则气缸A的质量应满足什么条件？

27．热气球是利用气体温度升高，气体会从内外相通的容器内逸出，从而获得升力的原理制作而成的．今有一容积为500m3的探空气球，球壳及所带装置总质量为85kg，为了使其从地面处升空，应将球内空气加热到多少摄氏度？

若该气球上升到温度为－23℃，压强为0.8atm的高空，要使气球在该处保持平衡，球内空气的温度应为多少摄氏度？

已知地面处空气的温度为27℃，大气压强为1atm，标准状况下空气密度ρ0=1.29km/m3．

28．如图5－28所示，一端封闭的均匀细管弯成L形，放在大气中．管的竖直部分的长度为b1cm，水平部分的长度为（b－b1）cm，大气压强为HcmHg，且已知b＞H．在保证不使管内空气泄出的条件下将水银从管口徐徐倒入管中，直至水银面到达管口．设整个过程中温度不变．欲使注入管中的水银质量为最大，b1应满足什么条件？

在此条件下，封入管内空气柱的长度为多少？

29．如图5－29所示，一个圆柱形气缸直立在地面上，内有一个具有质量而无摩擦的绝热活塞，把气缸分成容积相同的A，B两部分．两部分气体的温度相同，都是t0=27℃，A部分气体的压强pAO＝1.0×105Pa，B部分气体的压强pBO=2.0×105Pa．现对B部分的气体加热，使活塞上升，保持A部分气体温度不变，使A部分气体体积减小为原来

30．如图5－30所示，内径均匀的U形容器中装入水银．两管中水银面与管口的距离均为l=10.0cm．大气压强为p0=75.8cmHg时，将右侧管口密封，然后从左侧管口处将一活塞缓慢向下推入管中，直到左、右两侧水银面高度差h＝6.0cm时为止．求活塞在管内移过的距离．

31．两个容器A，B的容积相等，用带有阀门K的细管相联，如图5－31所示．阀门K在两容器内气体的压强差超过1.2×105Pa时，即能自动打开，否则关闭．最初两容器的温度均为27℃，A内有压强为1.0×105Pa的气体，B是真空．当两容器的温度均达到127℃时，是否有气流流过阀门？

若有，流入B内气体质量占A内原有气体质量的百分之几”?

32．如图5－32所示，A，B为两个固定的圆柱形气缸，A的活塞面积为SA，B的活塞面积为SB．两气缸内分别装有一定质量的理想气体，两活塞间用一轻杆连接，可使两活塞在各自的气缸内无摩擦地滑动，连杆的横截面积可忽略不计．开始时，两活塞静止不动，它们到缸底的距离均为l．已知SA=2SB，两气缸内气体的温度均为27℃，A气缸内气体的压强等于外界大气压p0，此时气缸B内理想气体的压强为多大？

如果使A内气体的温度升高100℃，B内气体的温度降低100℃，待活塞重新平衡后，两活塞移动的距离是多少？

33．在一根一端封闭的均匀直玻璃管中，有一段5cm长的水银柱，把质量为m的空气封闭在玻璃管内．当玻璃管水平放置时，管内空气柱的长度为14cm．现缓慢地摇动玻璃管，让一定量的空气进入封闭在管内的空气柱中．最后，当玻璃管处在竖直位置且开口向下时，空气柱的长度为16cm．设在整个过程中温度保持恒定，大气压强保持为75cmHg．求后来进入空气柱的空气质量．

34．长为l的薄壁圆筒形气缸筒开口处有一个卡环，气缸筒内有一个质量为m，厚度不计的活塞，活塞跟光滑的气缸筒壁紧密接触且不漏

T不变，将气缸筒放在倾角为30°的斜面上，如图5－33所示，活塞上系一根与斜面平行的细线绕过定滑轮跟砝码相连，细线右端至少悬挂

如果继续在细线右端加挂砝码，保持气缸筒在斜面上静止，最多可挂砝码的质量为1.2m．求：

（1）气缸的质量是多少？

（2）如果气缸筒在斜面上静止，细线右端悬挂质量为1.2m的砝码，将筒内气体的温度改变为多少时，活塞离开筒口？

35．在光滑的两端封闭且具有两种截面积的竖直管子中，用不伸长的细绳将两个不漏气无摩擦的活塞相连，活塞间装有1mol理想气体．上活塞面积与下活塞面积分别为SA和SB，质量分别为mA和mB，如图5－34所示．外部压强为P0，要上、下活塞移动距离l，应使活塞间的气体温度改变多少？

☆综合能力测试答案

一、1．A、C、D

2．A、C

3．A、B、D

4．C

5．C

6．B、C

7．A

8．A、C、D

9．A、D

10．A、B、C、D

11．A、C、D

12．B、D

13．A、C、D

14．D

提示：

3．TA＜TB，VA＜VB

5．两段水银柱中间气体压强减小

9．a1=a2分析活塞受力分别为F＋P0S－P1S＝ma1和P2S－P0S=ma2，而F＝（M＋m）a

12．P0=ρgh0，P1＝ρ（g＋a）×0.6h

二、15．2.0×105

16．1∶3，30

17．p0＋ρgh2，p0＋ρgh2

19．左，1.5

20．不移动，向下移动

21．1.2×1019

22．3.5×1021

24．5，不变

提示：

17．容器从湖底取出，容器内部水的状态不变．

24．B管内压强较大气压强小5cmHg，B管上提时管内压强不变．

三、25．

（1）21.4cm；

（2）22℃

26．0.846g/cm2

提示：

p0（1000＋VB）＝（p0＋12.5）×1000，

p0（1000＋VB－Vx）＝（p0＋23.7）（1000－Vx），

27．79℃，21℃

提示：

（1）设地面空气密度为ρ1，气球受浮力ρ1V1g（V1＝500m3），重力Mg（M＝85kg），热空气重ρ′1V1g（ρ′1热空气密度）．

ρ1V1g＝Mg＋ρ′1V1g，

解得T′1＝352K，t′1＝79℃．

（2）设高空空气密度为ρ2．

ρ2V1g＝Mg＋ρ′2V1g，

∴T′2＝294K，t′2＝21℃．

28．b1≥b－H，b－H．

提示：

注入水银全部在竖直管中时，

（H＋x）（b－x）＝Hb．

∴x＝b－H．

出现这种情况的条件是b1≥x＝b－H．

注入水银有一部分进入水平管时，

（H＋b1）（b－x）＝Hb．

出现这种情况的条件是x＞b1，即b1＜b－H．

29．

（1）1.5×105Pa；

（2）500K．

30．6.4cm

31．有，5％

33．不变．

提示：

设开始时房间内空气分子数为N1，空气内能为E1，则

E1∝N1T1，即E1＝kN1T1．

末状态时空气温度为T2，分子数为N2，内能为E2∝N2T2，即E2＝kN2T2．

∴E1＝E2．

提示：

（1）设最大静摩擦力为fm．

（M＋m）gsin30°＝fm＋mg，

（M＋m）gsin30°＋fm＝1.2mg．

∴M＝1.2m．

Mgsin30°＋p1S＝fm＋p0S，

mgsin30°＋p0S＝1.2mg＋p2S，

气体在标准状况下的压强、温度、体积．

提示：

（mA＋mB）g＋p0SA＋p1SB＝p0SB＋p1SA．

即活塞缓慢地气体压强p1不变．