内容正文:
气体、固体和液体章末练习卷
本试卷满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名,准考证号填写在答题卡上。
2.答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1.如图所示,两端封闭的U形玻璃管中装有水银,并在上端封有理想气体,温度相同,现将管放在沸水中使两段气体同时升高相同温度,则下面说法中正确的是( )
A.气柱B的体积变小 B.气柱A的体积变小
C.气柱B的体积变大 D.无法判断气柱体积的变化过程
【答案】A
【详解】如图所示,设气体的初温为,同时升高相同温度时假定水银柱不动,、B两部分气体发生等容变化,以气柱为研究对象,根据查理定律有
即
可得
同理可得
依题,所以,即同时升高相同温度时,水银柱向压强增加小的一方移动,气柱B的体积变小,的体积变大。
故选A。
2.将空试管开口朝下竖直全部插入水中,在某一深度处放手,试管恰好处于悬浮状态,(所有操作过程中管内气体和水温度相等且均不变)下列判断正确的是( )
A.若将试管稍下移后放手,试管会上浮
B.若将试管稍下移后放手,试管会静止
C.若将试管稍下移后放手,试管会下沉
D.若将试管稍上移后放手,试管会静止
【答案】C
【详解】ABC.初始试管恰好处于悬浮状态,有
试管位置下移,封闭气体受到的水压强随深度增大而增大;
根据玻意耳定律,压强增大则气体体积减小,因此减小,浮力,浮力小于重力,试管会下沉,故AB错误,C正确;
D.试管位置上移,封闭气体压强减小,气体体积增大,增大,浮力,浮力大于重力,试管会上浮,故D错误。
故选C。
3.关于下列四幅插图,以下说法正确的是( )
A.图甲中小炭粒在水中的运动位置连线图说明了小炭粒分子在做无规则运动
B.图乙中石蜡在云母片上熔化成椭圆形,说明石蜡是晶体
C.图丙为食盐晶体的微观结构,具有空间上的周期性
D.图丁中一只水黾能停在水面上,是因为受到液体的表面张力
【答案】C
【详解】A.图甲中小炭粒在水中的运动位置连线图说明了水分子在做无规则运动,A错误;
B.图乙中石蜡在云母片上熔化成椭圆形,说明云母各向异性,说明云母是晶体,B错误;
C.图丙为食盐晶体的微观结构,具有空间上的周期性,C正确;
D.图丁中一只水黾能停在水面上,是液体的表面张力的作用的结果,而表面张力是作用在液体上的力,D错误。
故选C。
4.一个氦气罐内装有体积为80L、压强为的氦气。现用罐内氦气给扁平的气球充气。每个气球需要充入压强为、体积为12L的氦气,忽略漏气和温度变化,当氦气罐内的压强降为时,已充气球的个数为( )
A.666 B.660 C.400 D.393
【答案】C
【详解】根据题意,设已充气球的个数为,由玻意耳定律有
其中、、、、
联立解得。
故选C。
5.如图所示,把上端封闭、下端开口的玻璃管竖直插入水中后,将玻璃管缓慢向下移动。若管内气体温度保持不变,则管内气体( )
A.压强小于大气压强 B.内能增大
C.单位体积内的分子数保持不变 D.单位面积上分子撞击器壁的作用力变大
【答案】D
【详解】A.玻璃管下压时,管内气体所处深度增加,外界大气压强p0不变,但管内气体上方水柱的高度h增大,根据液体压强公式,管内气体压强为
由于h增大,故管内气体压强p增大且大于大气压强,故A错误;
B.管内气体温度保持不变,则气体内能不变,故B错误;
C.根据玻意耳定律可知pV=C,因下压过程中压强 p增大,故气体体积V减小,单位体积内的分子数增大,故C错误;
D.气体温度不变,压强增大,根据压强的微观解释可知,单位面积上分子撞击器壁的作用力变大,故D正确。
故选D。
6.某游乐场用储气罐给气球充气。容积为的储气罐储有压强为的室温空气(视为理想气体),要求储气罐给原来无空气的气球均充气至压强为。若每个气球充气后的容积均为,室温恒定,则储气罐能给这种气球充气的最大数目为( )
A.240 B.360 C.450 D.480
【答案】C
【详解】设最多可充个气球,充气结束时储气罐内剩余气体压强等于气球压强(若储气罐压强低于则无法继续给气球充气至要求压强)。初始状态:储气罐内气体压强,体积
末状态:所有气体(储气罐内剩余气体+个气球内气体)压强均为,总体积
根据玻意耳定律,有
解得
故选C。
7.如图所示,上端封闭的连通器A、B、C三管中水银面相平,管内水银上方的空气柱长,若从下方阀门k流出一定量水银(保持三管中均留有水银)后,三管水银面的高度关系是( )
A.A管中水银面最高
B.B管中水银面最高
C.C管中水银面最高
D.三管中水银面一样高
【答案】A
【详解】初始时刻,三管中水银面相平,说明A、B、C三管中封闭气体的压强相同,假设打开阀门三管中水银面降低了相同的高度h,三管中水银面保持相平,气体末态压强也相同,设管的横截面积均为S,对管内气体,由玻意耳定律有
解得
由于
可知
与假设相矛盾,说明后来三管内水银面不相平,以K为参考点,由连通器原理有
因为
可知
即A管中水银面最高。
故选A。
8.下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别( )
A.食盐是正方体,而蜂蜡无规则形状
B.石墨可导电,沥青不能导电
C.冰熔化时,温度保持不变,松香受热熔化时温度持续升高
D.金刚石密度大,石墨密度小
【答案】AC
【详解】A.食盐是正方体(晶体规则形状),蜂蜡无规则形状(非晶体),体现了晶体可能具有规则几何形状而非晶体无规则形状的区别,故A正确。
B.石墨可导电(晶体),沥青不能导电(非晶体),但导电性取决于材料的电子结构,并非晶体与非晶体的普遍区别(如晶体金刚石不导电,非晶硅可能导电),故B错误。
C.冰熔化时温度保持不变(晶体固定熔点),松香熔化时温度持续升高(非晶体无固定熔点),直接反映了晶体与非晶体熔化行为的根本区别,故C正确。
D.金刚石密度大,石墨密度小,但两者均为晶体,密度差异源于晶体结构不同,与晶体和非晶体的区别无关(非晶体密度因材料而异),故D错误。
故选AC。
9.如图所示,光滑绝热气缸静置于地面上,总高为4L,气缸上端开口,顶部有卡扣。内部有两个厚度不计、质量均为m、横截面积为S的活塞M、N,活塞M导热,活塞N绝热,初始时活塞M距离气缸顶部的距离为L,活塞N在气缸正中央,两活塞中间封闭了一定质量的理想气体A,活塞N与气缸底部封闭了一定质量的理想气体B,两气体的初始温度均为。气缸底部有一电热丝,可对B气体进行加热,现接通电源,对B气体缓慢加热,使其温度缓慢升高,已知重力加速度为g,外界大气压恒为,且满足,下列说法正确的是( )
A.当B中气体的温度达到时,活塞M恰好到达缸顶
B.当B中气体的温度达到时,活塞M恰好到达缸顶
C.当活塞N距离缸顶时,B气体的压强为5p0
D.当活塞N距离缸顶时,B气体的压强为6p0
【答案】BC
【详解】AB.活塞M恰好到达缸顶前的过程,B气体做等压变化,A气体体积不变,根据盖-吕萨克定律有
其中,
解得,故A错误,B正确;
CD.活塞M恰好到达缸顶后,A气体做等温变化,根据玻意耳定律有
其中,,
解得
当活塞N距离缸顶时,B气体的压强为,故C正确,D错误。
故选BC。
10.如图所示,长度相同的汽缸A、B水平固定,通过轻质活塞及轻质细杆各封闭一定质量的理想气体。已知汽缸A的横截面积是汽缸B的横截面积的2倍,忽略活塞与汽缸之间的摩擦,整个装置密闭性良好不漏气。起初两活塞静止在各自汽缸距缸口位置,A、B汽缸内温度均为T,B汽缸内气体与大气压强相同,现缓慢改变汽缸A或B的温度,直至一活塞恰好移动至汽缸口处,下列说法正确的是( )
A.起初汽缸A内气体的压强大于大气压强
B.起初汽缸A内气体的压强等于大气压强
C.若保持汽缸A内气体温度不变,让B汽缸内气体升温至即可
D.若保持汽缸B内气体温度不变,让A汽缸内气体降温至即可
【答案】BC
【详解】AB.对两活塞的整体分析可知
解得,A错误,B正确;
C.若保持汽缸A内气体温度不变,让B汽缸内气体升温时,活塞左移到汽缸口处时,则对A气体
对B气体
其中,解得,C正确;
D.若保持汽缸B内气体温度不变,让A汽缸内气体降温时,活塞左移到汽缸口处时,对B气体
对A气体
其中,解得,D错误。
故选BC。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(6分)某同学用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。在橡胶塞和柱塞间封闭着一段空气柱,空气柱的长度L可以从刻度尺上读取,空气柱的压强p可以从与空气柱相连的压力表上读取。改变并记录空气柱的长度及对应的压强。
(1)在相同温度下,A、B两个小组分别进行了实验,并在同一坐标纸上作出了如图乙所示的图像,两组同学实验所用注射器内的气体质量分别为和,由图像可知______(选填“>”“=”或“<”)。
(2)如图丙,该小组换用传感器继续探究气体等温变化的规律。实验时某同学缓慢推动活塞,在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中,由注射器壁上的刻度读出气体的体积V,由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上实时显示。实验过程中该同学用手紧紧握住了注射器针筒,则实验得到的图像可能是______。
A. B. C. D.
(3)①该小组的同学调整坐标参数后,计算机屏幕显示如图所示,其纵坐标表示封闭气体的体积,则横坐标表示的物理量是封闭气体的______。
A、热力学温度T
B、摄氏温度t
C、压强p
D、压强的倒数
②细心的同学发现该图线没有过坐标原点,反映了实验中有一定的误差。若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积导致,由图线可得大小为______mL(结果保留1位有效数字)。
【答案】(1)>
(2)B
(3) D 1
【详解】(1)由题设条件及乙图知,体积和温度相同时,据气体压强的微观意义可知A组中气体分子数密度较大,故有。
(2)根据理想气体状态方程有
解得,由于实验过程中该同学用手紧紧握住针筒,导致密封气体温度升高,图像的斜率会逐渐变大,故B正确。
(3)[1]根据玻意耳定律有,则图像是一条直线。
[2]图线不过原点,其纵截距反映的是注射器与传感器之间细管中的气体体积,由图可读出
12.(8分)如图所示,用气体压强传感器探究气体做等温变化的规律,操作步骤如下:
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体,将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来;
②移动活塞至某一位置,记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体的压强;
③重复上述步骤②,多次测量并记录压强和体积数据;
④根据记录的数据,作出相应图像,分析并得出结论。
(1)为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化,以下说法正确的是__________(填字母)。
A.要尽可能保持环境温度不变
B.实验过程中应缓慢地推动活塞
C.实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞
D.实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油
(2)分别在环境温度为、()时完成上述探究活动。下列各图能正确地反映实验过程中,气体压强p随体积V变化规律的是__________(填字母)。
A. B.
C. D.
(3)实验过程中因压缩气体过程中注射器漏气,测得多组压强p和体积V的数据后,在坐标平面上描点作图,则作出的图线应为图中__________(填“①”或“②”)。
(4)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积不可忽略,从理论上讲图像可能接近下列哪个图__________(填字母)。
A. B.
C. D.
【答案】(1)AB
(2)BD
(3)②
(4)D
【详解】(1)A.为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化,应保证环境温度不变,A正确;
B.实验过程中应缓慢地推动活塞,使气体温度始终与环境温度相同,B正确;
C.若实验过程中用手握紧注射器并快速推拉活塞,则气体温度将升高,C错误;
D.在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油作用是为了保证不漏气,不能保证温度不变,D错误。
故选AB。
(2)AB.对于一定质量的理想气体,当温度一定时,为定值,且温度越高,的值越大,A错误,B正确;
CD.对于一定质量的理想气体,当温度一定时,p与成正比,斜率等于的乘积,故斜率越大温度越高,C错误,D正确。
故选BD。
(3)根据理想气体状态方程有
则有
可知,若压缩气体过程中注射器漏气,则图像的斜率减小,则作出的图线应为图中②。
(4)设压缩前气体体积的测量值为,根据玻意耳定律得
解得
其中、、为常数,随的增加而减小,由此可知,图线应向下弯曲,故选D。
13.(10分)如图所示,水平放置的两导热气缸底部由细管连接(细管体积忽略不计),两厚度不计的活塞a、b用刚性轻杆相连,可在两气缸内无摩擦地移动。活塞的横截面积分别为、。两气缸与细管道内封闭有一定质量的理想气体,初始状态活塞a、b到缸底部距离均为, 环境温度。已知大气压强,设活塞移动过程中不漏气。
(1)若缓慢升高环境温度,使某一活塞刚好缓慢移到所在气缸的底部,求此时环境的温度。
(2)实际情况中摩擦力不可以忽略,若两活塞与气缸壁之间的最大静摩擦力均为20N,初始状态下两活塞与墙壁之间恰好没有摩擦力。若要保证活塞始终不移动,求允许的环境温度T的范围。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)若缓慢升高环境温度,使某一活塞刚好缓慢移到所在气缸的底部,此时气体做等压变化,由盖—吕萨克定律
解得此时环境的温度为
(2)对活塞进行受力分析,当活塞受到向左的摩擦力达到最大静摩擦力时,设此时气体压强为,则有
当活塞受到向右的摩擦力达到最大静摩擦力时,设此时气体压强为,则有
因为活塞不移动,所以当温度发生变化时,气体发生等体积变化,由查理定律
解得,
因此允许的环境温度范围为。
14.(12分)近年新生产的汽车通常都配备有胎压监测系统,这对行车安全至关重要。一辆汽车在刚启动时,的气温下,汽车监测到的胎压为(),汽车在高速行驶时,车胎因反复形变而升温,车胎内气压随之升高,该汽车在高速行驶一段时间后监测到胎压为2.5atm,车胎不漏气,忽略车胎因温度变化而发生的体积变化。
(1)在高速行驶监测到胎压为2.5atm时,车胎内的温度为多少摄氏度?(计算结果保留到小数点后一位)
(2)该汽车轮胎的容积是,轮胎原有1.5atm的空气。在向轮胎内充气过程中,若要满足胎压为2.2atm,应向轮胎里打进1atm的空气的体积是多少?(保持不变)
【答案】(1)67.9°C
(2)0.021m3
【详解】(1)车胎内的气体做等容变化,根据查理定律有
其中,,
代入数据解得
则
(2)根据玻意耳定律的推论有
其中,,,
代入数据求得
15.(18分)如图(a)所示,粗细均匀的长直玻璃管竖直放置,其内用一段质量、横截面积的水银柱封闭着一段空气柱(可视为理想气体)。初始空气柱温度为,长。加热空气柱使其温度缓慢变为,水银柱稳定,记为位置①。外界大气压强,重力加速度。
(1)求水银柱在位置①时空气柱的长度;
(2)将长直玻璃管倒置,水银柱稳定后(水银未从管口流出),记为位置②如图(b)所示。若该过程中维持空气柱温度为不变,求水银柱从位置①到位置②相对玻璃管运动的距离。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)设空气柱温度为时,其体积为;空气柱温度为时,其体积为。空气柱温度由缓慢变为的过程为等压变化,由盖·吕萨克定律有
其中,
解得
(2)设初始状态,空气柱的压强为。对水银柱,由受力平衡有
解得
设末状态,空气柱的压强为。对水银柱,由受力平衡有
解得
水银柱由位置①到位置②空气柱经历等温变化过程,由玻意耳定律有
其中
解得
水银柱相对玻璃管运动的距离
解得
答案第10页,共12页
2
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气体、固体和液体章末练习卷
本试卷满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名,准考证号填写在答题卡上。
2.答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1.如图所示,两端封闭的U形玻璃管中装有水银,并在上端封有理想气体,温度相同,现将管放在沸水中使两段气体同时升高相同温度,则下面说法中正确的是( )
A.气柱B的体积变小 B.气柱A的体积变小
C.气柱B的体积变大 D.无法判断气柱体积的变化过程
2.将空试管开口朝下竖直全部插入水中,在某一深度处放手,试管恰好处于悬浮状态,(所有操作过程中管内气体和水温度相等且均不变)下列判断正确的是( )
A.若将试管稍下移后放手,试管会上浮
B.若将试管稍下移后放手,试管会静止
C.若将试管稍下移后放手,试管会下沉
D.若将试管稍上移后放手,试管会静止
3.关于下列四幅插图,以下说法正确的是( )
A.图甲中小炭粒在水中的运动位置连线图说明了小炭粒分子在做无规则运动
B.图乙中石蜡在云母片上熔化成椭圆形,说明石蜡是晶体
C.图丙为食盐晶体的微观结构,具有空间上的周期性
D.图丁中一只水黾能停在水面上,是因为受到液体的表面张力
4.一个氦气罐内装有体积为80L、压强为的氦气。现用罐内氦气给扁平的气球充气。每个气球需要充入压强为、体积为12L的氦气,忽略漏气和温度变化,当氦气罐内的压强降为时,已充气球的个数为( )
A.666 B.660 C.400 D.393
5.如图所示,把上端封闭、下端开口的玻璃管竖直插入水中后,将玻璃管缓慢向下移动。若管内气体温度保持不变,则管内气体( )
A.压强小于大气压强 B.内能增大
C.单位体积内的分子数保持不变 D.单位面积上分子撞击器壁的作用力变大
6.某游乐场用储气罐给气球充气。容积为的储气罐储有压强为的室温空气(视为理想气体),要求储气罐给原来无空气的气球均充气至压强为。若每个气球充气后的容积均为,室温恒定,则储气罐能给这种气球充气的最大数目为( )
A.240 B.360 C.450 D.480
7.如图所示,上端封闭的连通器A、B、C三管中水银面相平,管内水银上方的空气柱长,若从下方阀门k流出一定量水银(保持三管中均留有水银)后,三管水银面的高度关系是( )
A.A管中水银面最高
B.B管中水银面最高
C.C管中水银面最高
D.三管中水银面一样高
8.下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别( )
A.食盐是正方体,而蜂蜡无规则形状
B.石墨可导电,沥青不能导电
C.冰熔化时,温度保持不变,松香受热熔化时温度持续升高
D.金刚石密度大,石墨密度小
9.如图所示,光滑绝热气缸静置于地面上,总高为4L,气缸上端开口,顶部有卡扣。内部有两个厚度不计、质量均为m、横截面积为S的活塞M、N,活塞M导热,活塞N绝热,初始时活塞M距离气缸顶部的距离为L,活塞N在气缸正中央,两活塞中间封闭了一定质量的理想气体A,活塞N与气缸底部封闭了一定质量的理想气体B,两气体的初始温度均为。气缸底部有一电热丝,可对B气体进行加热,现接通电源,对B气体缓慢加热,使其温度缓慢升高,已知重力加速度为g,外界大气压恒为,且满足,下列说法正确的是( )
A.当B中气体的温度达到时,活塞M恰好到达缸顶
B.当B中气体的温度达到时,活塞M恰好到达缸顶
C.当活塞N距离缸顶时,B气体的压强为5p0
D.当活塞N距离缸顶时,B气体的压强为6p0
10.如图所示,长度相同的汽缸A、B水平固定,通过轻质活塞及轻质细杆各封闭一定质量的理想气体。已知汽缸A的横截面积是汽缸B的横截面积的2倍,忽略活塞与汽缸之间的摩擦,整个装置密闭性良好不漏气。起初两活塞静止在各自汽缸距缸口位置,A、B汽缸内温度均为T,B汽缸内气体与大气压强相同,现缓慢改变汽缸A或B的温度,直至一活塞恰好移动至汽缸口处,下列说法正确的是( )
A.起初汽缸A内气体的压强大于大气压强
B.起初汽缸A内气体的压强等于大气压强
C.若保持汽缸A内气体温度不变,让B汽缸内气体升温至即可
D.若保持汽缸B内气体温度不变,让A汽缸内气体降温至即可
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(6分)某同学用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。在橡胶塞和柱塞间封闭着一段空气柱,空气柱的长度L可以从刻度尺上读取,空气柱的压强p可以从与空气柱相连的压力表上读取。改变并记录空气柱的长度及对应的压强。
(1)在相同温度下,A、B两个小组分别进行了实验,并在同一坐标纸上作出了如图乙所示的图像,两组同学实验所用注射器内的气体质量分别为和,由图像可知______(选填“>”“=”或“<”)。
(2)如图丙,该小组换用传感器继续探究气体等温变化的规律。实验时某同学缓慢推动活塞,在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中,由注射器壁上的刻度读出气体的体积V,由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上实时显示。实验过程中该同学用手紧紧握住了注射器针筒,则实验得到的图像可能是______。
A. B. C. D.
(3)①该小组的同学调整坐标参数后,计算机屏幕显示如图所示,其纵坐标表示封闭气体的体积,则横坐标表示的物理量是封闭气体的______。
A、热力学温度T
B、摄氏温度t
C、压强p
D、压强的倒数
②细心的同学发现该图线没有过坐标原点,反映了实验中有一定的误差。若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积导致,由图线可得大小为______mL(结果保留1位有效数字)。
12.(8分)如图所示,用气体压强传感器探究气体做等温变化的规律,操作步骤如下:
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体,将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来;
②移动活塞至某一位置,记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体的压强;
③重复上述步骤②,多次测量并记录压强和体积数据;
④根据记录的数据,作出相应图像,分析并得出结论。
(1)为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化,以下说法正确的是__________(填字母)。
A.要尽可能保持环境温度不变
B.实验过程中应缓慢地推动活塞
C.实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞
D.实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油
(2)分别在环境温度为、()时完成上述探究活动。下列各图能正确地反映实验过程中,气体压强p随体积V变化规律的是__________(填字母)。
A. B.
C. D.
(3)实验过程中因压缩气体过程中注射器漏气,测得多组压强p和体积V的数据后,在坐标平面上描点作图,则作出的图线应为图中__________(填“①”或“②”)。
(4)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积不可忽略,从理论上讲图像可能接近下列哪个图__________(填字母)。
A. B.
C. D.
13.(10分)如图所示,水平放置的两导热气缸底部由细管连接(细管体积忽略不计),两厚度不计的活塞a、b用刚性轻杆相连,可在两气缸内无摩擦地移动。活塞的横截面积分别为、。两气缸与细管道内封闭有一定质量的理想气体,初始状态活塞a、b到缸底部距离均为, 环境温度。已知大气压强,设活塞移动过程中不漏气。
(1)若缓慢升高环境温度,使某一活塞刚好缓慢移到所在气缸的底部,求此时环境的温度。
(2)实际情况中摩擦力不可以忽略,若两活塞与气缸壁之间的最大静摩擦力均为20N,初始状态下两活塞与墙壁之间恰好没有摩擦力。若要保证活塞始终不移动,求允许的环境温度T的范围。
14.(12分)近年新生产的汽车通常都配备有胎压监测系统,这对行车安全至关重要。一辆汽车在刚启动时,的气温下,汽车监测到的胎压为(),汽车在高速行驶时,车胎因反复形变而升温,车胎内气压随之升高,该汽车在高速行驶一段时间后监测到胎压为2.5atm,车胎不漏气,忽略车胎因温度变化而发生的体积变化。
(1)在高速行驶监测到胎压为2.5atm时,车胎内的温度为多少摄氏度?(计算结果保留到小数点后一位)
(2)该汽车轮胎的容积是,轮胎原有1.5atm的空气。在向轮胎内充气过程中,若要满足胎压为2.2atm,应向轮胎里打进1atm的空气的体积是多少?(保持不变)
15.(18分)如图(a)所示,粗细均匀的长直玻璃管竖直放置,其内用一段质量、横截面积的水银柱封闭着一段空气柱(可视为理想气体)。初始空气柱温度为,长。加热空气柱使其温度缓慢变为,水银柱稳定,记为位置①。外界大气压强,重力加速度。
(1)求水银柱在位置①时空气柱的长度;
(2)将长直玻璃管倒置,水银柱稳定后(水银未从管口流出),记为位置②如图(b)所示。若该过程中维持空气柱温度为不变,求水银柱从位置①到位置②相对玻璃管运动的距离。
答案第10页,共12页
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