习题课 热学综合测评
1.B [解析] 以细管中封闭气体为研究对象,当洗衣缸内水位升高时,细管中封闭气体压强变大,而气体温度不变,则由玻意耳定律知,气体体积变小,故B正确.
2.D [解析] 由图像可知,当分子间距r=r0时,分子力为0达到最小值、分子势能最小,故A、B错误;当分子间距r>r0,随着r的增大,F先增大后减小,Ep一直增大,故C错误;当分子间距r
3.C [解析] 由题图可知,当向上拉橡皮膜时,气室内的气体体积变大,气体温度不变,由玻意耳定律pV=C可知,气体压强变小,小于大气压,即pp0,阀门K1关闭,K2开通,故C正确,D错误.
4.BC [解析] 甲图说明薄板在导热性方面具有各向同性,而单晶体具有各向异性,所以甲图中的薄板不一定是单晶体,A错误;温度越高,大多数的气体分子速率增加,由乙图可知T1图线的峰值所对应的分子速率小于T2图线峰值所对应的分子速率,所以T15.BD [解析] 由题图可知,过程ab,b与t0连线的斜率大于a与t0连线的斜率,则b状态气体的体积小于a状态气体的体积,则过程ab中气体的体积减小,故A错误;由题图可知,过程ca,气体压强与热力学温度成正比,则气体发生等容变化,气体体积不变,故B正确;由于过程ca体积不变,所以外界对气体不做功,故C错误;由题图可知,过程bc,气体的压强不变,温度升高,体积变大,气体对外界做功,故D正确.
6.BD [解析] 因为气缸导热性良好,故密封气体温度不变,故A错误;密封气体温度不变,体积减小,由公式p1V1=p2V2,得气体压强增大,故B正确;密封气体温度不变,平均分子运动速率不变,是大量分子统计结果,不是所有分子速率都不变或减小,故C错误;气体温度不变,体积减小,所以分子数密度增大,气体压强增大,则气体分子单位时间内与缸壁单位面积碰撞的次数增加,故D正确.
7.BC [解析] 由图像可知ad连线过原点,根据=C可得T=V,即状态a的压强等于状态d的压强,故A错误;同理,过程①中气体体积不变,根据理想气体状态方程=C可知,随热力学温度的升高,气体的压强逐渐增大,根据ΔU=W+Q,其中ΔU>0,W=0,解得Q>0,从外界吸收热量,故B正确;由图像可知过程②中气体体积增大,对外界做功,同时温度升高,内能增大,根据ΔU=W+Q,其中ΔU>0,W<0,则Q>0,解得|W|8.减小 不变 从外界吸热
[解析] 从A到B过程中,压强不变,体积增大,可知温度升高,分子运动剧烈,单位时间内单位面积上气体分子碰撞器壁的个数减小;从B到C过程中,温度不变,气体分子的平均动能不变;从A到C,气体对外界做功,从C到A,外界对气体做功,且气体对外界做的功小于外界对气体做的功,即整个过程,气体对外做功,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸热.
9.(1)450 K (2)增加了19.825 J (3) kg
[解析] (1)活塞碰到重物前,气缸内气体压强不变
由盖—吕萨克定律得=
解得T1=450 K
(2)活塞上升过程中,气缸内气体对外做功为
W=-p1ΔV=-(p0+)ΔV=-0.175 J
由热力学第一定律得ΔU=Q+W=19.825 J
(3)活塞碰到重物后,气缸内气体温度升高时体积不变,直到绳子拉力为零,由查理定律得=
解得p2=×105 Pa
当绳子拉力为零时p2=p0+
解得M= kg
10.(1)+p0 (2)k(T1-T0)+(mg+p0S)l
[解析] (1)以活塞为研究对象,由平衡条件,有
pS=mg+p0S
解得p=+p0
以金属圆筒中密闭气体为研究对象,气体发生等压变化,根据盖—吕萨克定律,有
=
解得h=
(2)活塞缓慢上升过程中,外界对气体做负功,有
W=-pSl=-(mg+p0S)l
气体温度从T0上升到T1的过程中,气体内能变化量
ΔU=kT1-kT0=k(T1-T0)
根据热力学第一定律有ΔU=W+Q
解得密闭气体从热水中吸收的热量
Q=k(T1-T0)+(mg+p0S)l习题课 热学综合测评建议用时:40分钟
一、选择题
1.如图所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量.设温度不变,洗衣缸内水位升高,则细管中被封闭的空气( )
A.体积不变,压强变小
B.体积变小,压强变大
C.体积不变,压强变大
D.体积变小,压强变小
2.[2024·河北唐山期末] 如图所示的甲、乙两幅图像分别表示两分子间作用力f、分子势能Ep与两分子间距离r的关系图,假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0.下列说法正确的是 ( )
A.当分子间距r=r0时,分子间作用力最大
B.当分子间距r=r0时,分子势能最大
C.当分子间距r>r0,随着r的增大,f减小,Ep增大
D.当分子间距r3.人们常常用充气泵为鱼缸内的水补充氧气.如图为充气泵气室的工作原理图.设大气压强为p0,气室内气体的压强为p,气室通过阀门K1、K2与空气导管相连接,温度保持不变.则下列说法正确的是 ( )
A.向上拉橡皮膜时,p>p0,K1关闭,K2开通
B.向上拉橡皮膜时,pC.向下压橡皮膜时,p>p0,K1关闭,K2开通
D.向下压橡皮膜时,p4.(多选)[2024·三明期末] 关于下列各图中的实验现象或规律,说法正确的是 ( )
A.甲图中薄板是单晶体
B.乙图说明气体分子的速率分布随温度变化而变化,且T1C.丙图中,水黾停在水面上是因为受到了水的表面张力作用
D.丁图中,微粒越大,单位时间内受到液体分子撞击次数越多,布朗运动越明显
5.(多选)[2023·合肥一中月考] 一定质量的理想气体从a状态开始,经历三个过程ab、bc、ca回到a状态,其p-t图像如图所示,图中ba的延长线过原点O,bc平行于t轴,ca的延长线过点t0(-273.15 ℃,0).下列判断正确的是 ( )
A.过程ab中气体体积不变
B.过程ca中气体体积不变
C.过程ca中外界对气体做功
D.过程bc中气体对外界做功
6.(多选)[2024·莆田期末] 气压式升降椅通过气缸上下运动来控制椅子升降,气缸与椅面固定连接,柱状气动杆与底座固定连接.可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体,初态如图所示,气缸气密性、导热性良好,忽略与气动杆之间的摩擦,若一个人坐在椅子上,气体最终达到稳定状态,与初态相比( )
A.气体的温度降低
B.气体的压强增大
C.所有气体分子的运动速率均减小
D.气体分子单位时间内与缸壁单位面积碰撞的次数增加
7.(多选)[2024·福建南平期末] 如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体,下列说法正确的是 ( )
A.状态a的压强低于状态d的压强
B.过程①中气体的压强逐渐增大,从外界吸收热量
C.过程②中气体对外界做的功小于从外界吸收的热量
D.从状态a到状态e的过程中,压强逐渐减小,内能不变
二、填空题
8.[2024·陕西西安期末] 一定质量的理想气体按图中箭头所示的顺序变化,图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一部分,从A到B过程中,单位时间内单位面积上气体分子碰撞器壁的个数 (选填“增大”“减小”或“不变”).从B到C过程中,气体分子的平均动能 (选填“增大”“减小”或“不变”).从A经过B、C、D又回到A的过程中,气体 (选填“从外界吸热”或“向外界放热”).
三、计算题
9.[2024·山东青岛一中月考] 如图所示是一种环保高温蒸汽锅炉,其质量为500 kg.为了更方便监控高温蒸汽锅炉外壁的温度变化,在锅炉的外壁上镶嵌一个导热性能良好的气缸,气缸内气体温度可视为与锅炉外壁温度相等.气缸开口向上,用质量m=2 kg的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积S=1.5 cm2.当气缸内温度为300 K时,活塞与气缸底间距L=1 cm,活塞上部距活塞0.5 cm处有一用轻质绳悬挂的重物.当绳上拉力为零时,与绳相连的警报器会发生报警,从而可以有效地防止事故发生.已知室外空气压强p0=1.0×105 Pa,g取10 m/s2,活塞与器壁之间摩擦可忽略.
(1)当活塞刚刚碰到重物时,锅炉外壁温度为多少
(2)当活塞刚刚碰到重物时,气体吸收了20 J的热量,那么气体的内能变化了多少
(3)若锅炉外壁的安全温度为1160 K,那么重物的质量M应是多少
10.[2024·陕西榆林期末] 如图,一竖直放置、横截面积为S的金属圆筒的下端封闭,上端开口.一质量为m、横截面积为S的活塞静止在离金属圆筒上端l处.然后把金属圆筒竖直放入温度恒为T1的热水中,活塞缓慢上升,最终活塞恰好静止在金属圆筒上端.已知整个过程金属圆筒不漏气,活塞在圆筒内无摩擦滑动,圆筒底部及活塞厚度均不计,外界大气压强为p0,环境温度为T0,气体的内能U=kT(k为已知常量),重力加速度为g.求:
(1)活塞静止在离金属圆筒上端l处时密闭气体的压强以及金属圆筒的高度.
(2)密闭气体从热水中吸收的热量.