上海市向明中学2023-2024学年高二下学期物理竞赛热学综合练习（1）

上海市高中物理竞赛（向明中学）热学综合练习(1) 1.现有温度相同的氧气和氢气，下列叙述中正确的是 ( ) (A)它们的分子平均动能相等 (B)它们的分子平均速率相等 (C)它们的分子运动平均速率不同、氢气的较大 (D)以上叙述都不正确 2.一定质量的理想气体封闭在绝热的气缸内，当用活塞压缩气体时，一定增大的有 ( ) (A)气体分子的平均动能 (B)气体分子的密度 (C)气体分子势能 (D)气体内能 3.下列说法中正确的是 ( ) (A)某气体的温度为0℃，则该气体中每个分子的温度都是0℃ (B)运动快的分子温度较高，运动慢的分子温度较低 (C)如果1mol物体的内能为E，则每个分子的内能为E／NA(NA为阿伏伽得罗常数) (D)以上说法都不对 4.对铁丝加热，铁丝的温度升高，用锤子敲打铁丝，铁丝的温度也升高了．这说明( ) (A)功可以转化为能量 (B)功和热在本质上是相同的 (C)做功和热传递是相同的 (D)做功和热传递在改变物体的内能上是等效的 5.物体沿粗糙斜面下滑，则下列说法中正确的是 ( ) (A)机械能不变，内能不变 (B)机械能增加，内能不变 (C)机械能减少，内能减少 (D)机械能减少，内能增加 6.如右图所示，甲、乙两球完全相同，分别浸没在水银和水的同一深度，甲，乙两球用同一特殊的材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显增大．如果开始时水和水银的温度相同，且两液体温度同时升高同一值，两球膨胀后体积相等，则( ) (A)甲球吸收的热量较多 (B)乙球吸收的热量较多 (C)吸收的热量相等 (D)无法确定 7.粗细均匀的细长玻璃管开口向上竖直放置，如图所示，管内长为h的水银柱，封闭着长为L的空气柱，此时水银面离管顶尚有一段距离，当用吸管将水银稍吸出一些后，水银面离管顶的距离将会(玻璃管足够长) ( ) (A)变大 (B)变小 (C)不变 (D)不能确定 8.有两种不同种类的气体，它们的温度和体积相同，下面的哪些说法是正确的： ( ) (A)如果它们的质量相同，它们的压强也相同； (B)虽然它们的质量相同，它们的压强并不相同； (C)如果它们的摩尔数相同，它们的压强也相同； (D)虽然它们的摩尔数相同，它们的压强并不相同． 9.如图所示，一定质量的理想气体压强P和体积V满足P=KV+a，K为理想气体P—V图中线性过程的斜率，a是此线性过程的纵截距．则 ( ) (A)气体在体积为—a／2K时能达到最高温度 (B)气体能达到的最高温度为a2／4nRK (C)图线上对应最高温度的纵坐标是a／2 (D)气体温度在该线性过程先升高后降低 10.静脉滴注装置示意图如图所示，倒置的输液瓶上方有一气室A，密封在瓶口处的软塞上插有两根细管，其中a管与大气相通，b管为输液软管，中间又有一气室B，而其C端则通过注射针头与人体静脉接通．则气室压强( ) (A)PA大于PB (B)PA小于PB (C)PA等于PB (D)PB大于P0 11.理想气体的状态方程PV/T=C(恒量)，对于恒量C，下列说法正确的有 ( ) (A)对质量相同的任何气体，C都相同； (B)对质量相同的不同气体，C一定不同； (C)对摩尔数相同的同种气体，C都相同； (D)对摩尔数相同的不同气体，C一定不同． 12.如图所示，导热气缸开口向下，内有理想气体，气缸固定不动，缸内活塞可无摩擦的自由滑动且不漏气．活塞下挂一个砂桶，砂桶装满沙子时，活塞恰好静止．如果在砂桶底部钻一个小洞，让细砂慢慢漏出，外部环境温度恒定，则： ( ) (A)气体压强增大，内能增大 (B)封闭气体的分子密度增大，分子的平均动能也增大 (C)外界对气体做功的同时，气体对外放热 (D)大气压力做的功等于砂桶和活塞增加的重力势能 13.右图二种情况，，当把玻璃管移动时，管中水银柱长度如何变化?(设环境温度不变，大气压为P0) 14.如图所示，当试管突然向上加速运动时，封闭气体的水银柱相对于试管向何方移动? 15.如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置．开始时封闭的空气柱长度为22cm．现用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭的空气柱长度变为2cm．人对活塞做功100 J，大气压强为P0=1×105Pa，不计活塞重力，活塞横截面积S=1 cm2．问：(1)若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大?(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20J，则气体的内能增加多少? 16.已知水的密度ρ=1.0103kg／m3，水的摩尔质量Mmol=1.810—2kg/mol，试估算一个水分子的线度? 17．如图长为l=100cm，导热性能良好的细玻璃管竖直放置，管内有一段高为h=4cm的水银封闭了l0=96cm长的空气柱，水银柱刚好与管口齐平，现向管口再缓慢加入水银，最多能加入水银柱的高度是多少?P0=76cmHg 18.自然界中的物体由于有一定的温度、会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射．热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体的温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同．处于一定温度的物体在向外辐射电磁波的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=kT4，其中常量k=5.6710—8w／m2K4．在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体，有关数据及数学公式：太阳半径R=696000km，太阳表面温度T=5770K，火星半径r=3395km，球面积S=4R2，其中R为球半径．求：①每小时从太阳表面辐射的总能量为多少?②火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为r2(r为火星半径)的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度． 19.如图所示，气缸内密封有高温气体，其温度为227℃；活塞横截面积为S，它与气缸间摩擦不计，可以在气缸内自由滑动．一开始气缸静置于光滑水平面上，活塞用销钉固定，此时活塞与气缸底部距离为d．已知气缸与活塞质量分别为4m和m，大气压恒为P0。现拨出销钉，让活塞与气缸自由滑动．当活塞相对于地面向右滑行距离d时，速度达到最大为vm，此时密封气体温度降为27℃(不计气缸壁的厚度和气体的质量)．试求： (1)若气缸和活塞都是绝热的，则密封气体在上述膨胀过程中要损失多少内能? (2)若密封气体在膨胀过程中满足理想气体状态方程，则它在膨胀之前压强为几个大气压? 20.如图所示，由管径不同的绝热管连接在一起的管道，被两绝热活塞密封．两活塞之间由轻质弹簧相连．小活塞通过另一相同的弹簧连接至固定墙壁．开始时，管内气体与外界气体温度均为T0，内外压强也均为P0，两弹簧均处在原长度且管内气体体积为V0．假设弹簧的劲度系数为k，小活塞的横截面积为S，大活塞的截面积为2S．当管内的温度升高到2T0而外界条件不变时，两弹簧长度的变化量各为多大?(假设管壁与活塞无摩擦，粗细管道均有足够长，两活塞距两管连接处足够远，管道固定不动) 21.如图示，有一个直立的气缸，气缸底到气缸口的距离为L0cm，用一厚度和质量均可忽略不计的刚性活塞A，把一定质量的空气封在气缸内，活塞与气缸间的摩擦可忽略，平衡时活塞上表面与气缸口的距离很小(计算时可忽略不计)，周围大气的压强为H0cmHg，现把盛有水银的一个瓶子放在活塞上(瓶子的质量可忽略)，平衡时活塞到气缸底的距离为Lcm，若不是把这瓶水银放在活塞上，而是把瓶内水银缓缓不断地倒在活塞上方，这时活塞向下移压缩气体，直到活塞不再下移，求此时活塞在气缸内可能的位置以及与之相对应的条件(即题中给出量之间应满足的关系)，设气体的温度不变． 22.物理小组的同学们在寒冬做了一个研究性实验；他们把一个实心铝球加热到某一温度t，然后把它放在结冰的湖面上(冰层足够厚)铝球便逐渐陷入冰内，当铝球不再下陷时，测出球的最底点陷入冰中的深度h，如图所示．将铝球加热到不同的温度，重复上述实验6次，最终得到如表所示的数据：已知铝的密度约为水的密度的3倍，设实验时的环境温度及湖面冰的温度均为0℃，已知此情况下，冰的熔解热为λ=3．34105j／kg，铝球的半径为R=12cm． ①试推导出铝球陷入深度h与铝球初温度t的关系．②试采用以上某些数据估算铝的比热c． ③对未被你采用的数据，试说明不采用的原因，并做出解释． 4 学科网（北京）股份有限公司 $$