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培優(yōu)點(diǎn)二十四 熱學(xué) 一、選擇題，每題有3個(gè)選項(xiàng)正確。 1. 下列說法正確的是 。 A．液晶與多晶體一樣具有各向同性 B．懸浮在液體中的顆粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈 C．當(dāng)分子間的引力與斥力相互平衡時(shí)，分子間分子勢(shì)能最小 D．溫度相等的兩個(gè)物體接觸，它們各自的內(nèi)能不變且內(nèi)能也相等 E．若一定質(zhì)量的理想氣體在被壓縮的同時(shí)放出熱量，則氣體內(nèi)能可能減小 【答案】BCE 2. 下列說法正確的是 。 A．自然界中符合能量守恒定律的宏觀過程不一定都能自然發(fā)生 B．空中下落的雨滴呈球形是因?yàn)橐后w有表面張力 C．布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒分子的運(yùn)動(dòng)，能反應(yīng)液體分子的熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律 D．一定量的100℃的水變成100℃的水蒸氣需要加熱，是由于要增大分子勢(shì)能 E．空調(diào)機(jī)作為制熱機(jī)使用時(shí)，將熱量從溫度較低的室外送到溫度較高的室內(nèi)，所以制熱機(jī)的工作不遵循熱量學(xué)第二定律 【答案】ABD 3. 下列說法正確的是 。 A．圖1為氧氣分子在不同溫度下的速率分布圖象，由圖可知狀態(tài)①的溫度比狀態(tài)②的溫度低 B．圖2為一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的p－V圖線，由圖可知?dú)怏w由狀態(tài)A變化到B的過程中，氣體分子平均動(dòng)能先增大后減小 C．圖3為分子間作用力的合力與分子間距離的關(guān)系可知，當(dāng)分子間的距離r > r0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間的距離增大而減小 D．液體表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大；附著層內(nèi)液體分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離小 E．能量耗散反映了與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程具有不可逆性 【答案】ABE 4. 關(guān)于生活中的熱學(xué)現(xiàn)象，下列說法正確的是___________。 A. 夏天和冬天相比，夏天的氣溫較高，水的飽和汽壓較大，在相對(duì)濕度相同的情況下，夏天的絕對(duì)濕度較大 B. 民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是用鑷子夾一棉球，沾一些酒精，點(diǎn)燃，在罐內(nèi)迅速旋轉(zhuǎn)一下再抽出，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會(huì)緊緊地被“吸”在皮膚上，其原因是，當(dāng)火罐內(nèi)的氣體體積不變時(shí)，溫度降低，壓強(qiáng)增大 C. 盛有氧氣的鋼瓶，在27℃的室內(nèi)測(cè)得其壓強(qiáng)是9.0106 Pa，將其搬到－3℃的工地上時(shí)，測(cè)得瓶?jī)?nèi)氧氣的壓強(qiáng)變?yōu)?.2106 Pa，通過計(jì)算可判斷出鋼瓶漏氣 D. 熱量能夠自發(fā)地從內(nèi)能多的物體傳遞到內(nèi)能少的物體 E. 一輛空載的卡車停在水平地面上，在緩慢裝沙過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，若把車胎內(nèi)氣體看成理想氣體，則胎內(nèi)氣體向外界放熱 【答案】ACE 【解析】夏天和冬天相比，夏天的氣溫較高，水的飽和汽壓較大，在相對(duì)濕度相同的情況下，夏天的絕對(duì)濕度較大，A正確；把罐扣在皮膚上，罐內(nèi)空氣的體積等于火罐的容積，體積不變，氣體經(jīng)過熱傳遞，溫度不斷降低，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律可知，氣體壓強(qiáng)減小，火罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于外界大氣壓，大氣壓就將罐緊緊地壓在皮膚上，B錯(cuò)誤；若不漏氣，則氣體做等容變化，由，=8.1106Pa，由于p2 >7.2106 Pa，所以鋼瓶在搬運(yùn)過程中漏氣，C正確；熱量只能自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，而內(nèi)能多的物體溫度不一定高，故D錯(cuò)誤；汽車在緩慢裝沙的過程中，壓強(qiáng)增大，而氣體溫度不變，所以體積變小，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能不變，放出熱量，E正確。 二、計(jì)算題，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。 5. 如圖所示，在長(zhǎng)為l＝57 cm的一端封閉、另一端開口向上的豎直細(xì)玻璃管內(nèi)，用5 cm高的水銀柱封閉著50 cm長(zhǎng)的理想氣體，管內(nèi)外氣體的溫度均為33℃。 (1)現(xiàn)將玻璃管緩慢傾斜至與水平面成53角，此時(shí)管中氣體的長(zhǎng)度為多少？ (2)在第一問的基礎(chǔ)上，若接著將管內(nèi)水銀柱取走1 cm，再緩慢對(duì)玻璃管加熱升溫至多少時(shí)， 管中水銀柱上表面恰好與管口相齊？(大氣壓強(qiáng)為p0＝76 cmHg) 【解析】(1)設(shè)玻璃管的橫截面積為S，初態(tài)時(shí)，管內(nèi)氣體的溫度為T1＝306 K，體積為V1＝50S，壓強(qiáng)為p1 ＝81 cmHg 當(dāng)玻璃管傾斜至與水平面成53角時(shí)，管內(nèi)氣體的溫度為T2＝306 K，體積為V2＝lS，壓強(qiáng)為p2＝(76＋5sin 53) cmHg 由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2 代入數(shù)據(jù)，解得：l = 50.625 cm。 (ii)設(shè)溫度升至T3時(shí)，水銀柱長(zhǎng)為4 cm，管內(nèi)氣體的體積為V3＝53S，壓強(qiáng)為p3＝(76+4sin53) cmHg 由理想氣體狀態(tài)方程得： 代入數(shù)據(jù)，解得T3＝317.152 K。 6．如圖所示，兩端開口的U形管粗細(xì)均勻，左右兩管豎直，底部的直管水平。水銀柱的長(zhǎng)度如圖中標(biāo)注所示，水平管內(nèi)兩段空氣柱a、b的長(zhǎng)度分別為10 cm、5 cm。在左管內(nèi)緩慢注入一定量的水銀，穩(wěn)定后右管的水銀面比原來升高了h＝10 cm。已知大氣壓強(qiáng)p0＝76 cmHg，求向左管注入的水銀柱長(zhǎng)度。 【解析】設(shè)初狀態(tài)a、b兩部分空氣柱的壓強(qiáng)均為p1，由題意知： p1＝90 cmHg 因右管水銀面升高的高度10 cm<12 cm，故b空氣柱仍在水平直管內(nèi) 設(shè)末狀態(tài)a、b兩部分空氣柱的壓強(qiáng)均為p2，則：p2＝100 cmHg 設(shè)末狀態(tài)a、b兩部分空氣柱的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)a2、Lb2，對(duì)a部分空氣柱，根據(jù)玻意耳定律： p1La1S＝p2La2S 對(duì)b部分空氣柱，根據(jù)玻意耳定律：p1Lb1S＝p2Lb2S 代入數(shù)據(jù)解得：La2＝9 cm，Lb2＝4.5 cm 設(shè)左管所注入的水銀柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)，由幾何關(guān)系得：L＝2h＋(La1＋Lb1)－(La2＋Lb2) 代入數(shù)據(jù)解得：L＝21.5 cm。 7. 如圖所示，絕熱氣缸倒扣放置，質(zhì)量為M的絕熱活塞在氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與氣缸間摩擦可忽略不計(jì)，活塞下部空間與外界連通，氣缸底部連接一U形細(xì)管（管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)）。初始時(shí)，封閉氣體溫度為T，活塞距離氣缸底部為h0，細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱存在高度差。已知水銀密度為ρ，大氣壓強(qiáng)為p0，氣缸橫截面積為S，重力加速度為g，求： (1)U形細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱的高度差； (2)通過加熱裝置緩慢提升氣體溫度使活塞下降Δh0，求此時(shí)的溫度；此加熱過程中，若氣體吸收的熱量為Q，求氣體內(nèi)能的變化。 【解析】(1)設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為P，對(duì)活塞分析： 用水銀柱表達(dá)氣體的壓強(qiáng)： 解得：。 (2)加熱過程中氣體變化是等壓變化： 氣體對(duì)外做功為 根據(jù)熱力學(xué)第一定律： 可得：。 8. 如圖，一圓筒形導(dǎo)熱容器A深為H，橫截面積為S，用一細(xì)管與容器B相連，K為閥門，開始時(shí)，K關(guān)閉，B為真空，A敞開，一個(gè)厚度不計(jì)，重為G的活塞恰能堵住容器A，并可在容器內(nèi)無摩擦滑動(dòng)，設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，氣溫為T0。 (1)將活塞置于A的開口端后放手則活塞將會(huì)下降，要使活塞能穩(wěn)定在初始位置處，容器A內(nèi)氣溫應(yīng)為多大？ (2)打開閥門K，并將A、B倒置，使A的開口向下，問B的容積至少多大時(shí)活塞才不會(huì)掉下來？ 【解析】(1)開始時(shí)，活塞在容器口，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓，即 活塞穩(wěn)定在初始位置，由平衡條件可得 則 計(jì)算得出容器A內(nèi)氣溫應(yīng)為 (2)將A、B倒置，使A的開口向下，當(dāng)活塞剛好移到容器口時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng) 則 解得：。