氣體熱現(xiàn)象的微觀意義 同步練習(xí) (1)

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1、 氣體熱現(xiàn)象的微觀意義 同步練習(xí) 能力訓(xùn)練 (一)選擇題 1.把一只質(zhì)量為M的玻璃杯開口向下，當(dāng)杯子一半豎直插入水中時，杯子剛好平衡，此時若使杯子再下降一小段距離，則杯子將 ( ) A.加速上浮，最后仍在原平衡位置 B.加速下沉，直至水底部 C.仍保持平衡 D.加速下沉到某個位置又平衡 2.一定質(zhì)量的理想氣體其狀態(tài)變化過程的p與V的關(guān)系如圖所示，該過程p-T圖應(yīng)是 ( ) 3.如右圖所示，已知大氣壓強(qiáng)為p0=750mmHg,粗細(xì)均勻玻璃管中有A、B兩

2、段氣體，被4cm長水銀柱隔開，下面水銀柱高為66cm,A、B兩段空氣柱長度各為4cm和8cm，現(xiàn)欲使A段氣柱長度增加1cm并保持穩(wěn)定，應(yīng)將管慢慢豎直提高 ( ) A.9cm B.3cm C.2cm D.1cm 4.如圖所示，一個粗細(xì)均勻的圓筒，B端用塞子塞緊，需要12N的壓力才能被頂出，A處有一小孔，距B端30cm，圓筒截面積S=0.8cm2,外界大氣壓p0=105Pa.當(dāng)推壓活塞距B端多遠(yuǎn)時塞子將被推出，設(shè)溫度保持不變 ( ) A.距B端12cm B.距B端18cm C.距B端20cm

3、 D.距B端10cm 5.分子間的勢能與體積的關(guān)系，正確的是 ( ) A.物體的體積增大，分子間的勢能增加 B.氣體分子的距離增大，分子間的勢能減小 C.物體的體積增大，分子間的勢能有可能增加 D.物體的體積減小，分子間的勢能增加 4題圖 6題圖 7題圖 6.如右圖所示的圖中，表示查理定律內(nèi)容的是 ( ) A.只有(2) B.只有(2)、(3) C.都是 D.只有(1)、(2)、(4) 7.如圖所示

4、是一定質(zhì)量的理想氣體的兩條等容線a和b，如果氣體由狀態(tài)A等壓變化到狀態(tài)B，則在此變化過程中是 ( ) A.氣體不對外做功，外界也不對氣體做功，吸熱，內(nèi)能增加 B.外界對氣體做功，放熱，內(nèi)能增加 C.外界對氣體做功，吸熱，內(nèi)能增加 D.氣體對外做功，吸熱，內(nèi)能增加 8.關(guān)于內(nèi)能和溫度的下列說法中正確的是 ( ) A.物體的速度加大時，內(nèi)能增加 B.物體的動能減少時，溫度可能增加 C.分子的動能和分子的勢能的總和叫分子的內(nèi)能 D.物體內(nèi)部分子的勢能由物體的溫度和體積決定 9.如圖所示，用光滑的木塞把容器分隔成二部

5、分A和B，當(dāng)溫度為0℃時，體積VA∶VB=1∶2，當(dāng)外界氣溫升到273℃時，活塞 ( ) A.不動 B.向右移動 C.向左移動 D.不能判定 10.下列數(shù)據(jù)組中，可算出阿伏加德羅常數(shù)的是 ( ) A.水分子的體積和水分子的質(zhì)量 B.水分子的質(zhì)量和水的摩爾質(zhì)量 C.水的摩爾質(zhì)量和水的密度 D.水的摩爾質(zhì)量和水分子體積 11.如圖所示，甲、乙兩玻管兩端封閉，豎直放置，室溫時空氣柱長度l甲上=2l甲下， 1乙上=·l乙下，現(xiàn)將兩玻管全都浸沒在0℃的冰水中，則甲、乙兩管中水銀柱移動方向是 ( )

6、 A.甲向上，乙向下 B.甲向下，乙向上 C.甲、乙均向上 D.甲、乙均向下 12.如右圖所示，一個開口向上的絕熱容器中，有一個活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的質(zhì)量以及活塞和容器壁之間的摩擦忽略不計，活塞原來靜止在A處，質(zhì)量為m的小球從活塞上方h處自由下落，隨同活塞一起下降到最低位置B處，接著又從B處往上反彈，則下列說法中正確的 ( ) A.活塞從A到B的過程中，速度先增大后減小 B.活塞在B處所受合力為零 C.活塞在B處，氣體壓強(qiáng)最大，溫度最高 D.活塞最終將靜止在B處 13.一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的條件下，當(dāng)氣體

7、溫度從100℃升高到200℃時，則 ( ) A.其體積增大到原來的2倍 B.體積的增量△V是原體積的 C.體積的增量△V是原體積的 D.體積的增量△V是0℃時體積的 14題圖 14.如圖所示，一只貯有空氣的密閉燒瓶，用玻璃管與水銀氣壓計連接，氣壓計兩管內(nèi)的水銀面在同一水平面上?，F(xiàn)降低燒瓶內(nèi)空氣的溫度，同時移動氣壓計右管，使水銀氣壓計左管的水銀面保持在原來的水平面上，則表示氣壓計兩管內(nèi)水銀面高度差△h與燒瓶內(nèi)所降低的溫度△t之間的關(guān)系圖線是圖中的 ( ) A.a圖 B.b圖

8、 C.c圖 D.d圖 15.一定質(zhì)量的理想氣體沿p-V坐6標(biāo)圖中曲線所示的方向發(fā)生變化，其中曲線DBA是以p軸、V軸為漸近線的雙曲線的一部分，則 ( ) A.氣體由A變到B，一定是吸熱的 B.氣體由B變?yōu)锳，一定是吸熱的 C.氣體由A變到B再變到A，吸熱多于放熱 D.氣體由A變到B再變到A，放熱多于吸熱 16.一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)歷如圖所示的a→b→c→d的狀態(tài)變化過程，有可能向外放熱的過程是 ( ) A.a→b的過程 B.b→c的過程 C.c→d的過程 D.以上三個過程都不能向外界放熱 17.絕熱密閉

9、的房間中有一臺電冰箱，把這臺正在工作的是冰箱的門打開，工作一段時間。關(guān)于房間的平均溫度，以下說法正確的是 ( ) A.平均溫度降低 B.平均溫度升高 C.平均溫度不變 D.無法判斷 (二)填空題 1.如圖所示，用線掛著的下方開口的玻璃管和管中長h的水銀柱，質(zhì)量均為m，水銀的密度為ρ，被封閉著的空氣柱長L，若大氣壓強(qiáng)為p0，當(dāng)燒斷線的瞬間，玻璃管的加速度為 ，下落過程中空氣柱的最后長度為 .(設(shè)整個過程溫度不變) 1題圖 2題圖

10、 4題圖 2.如圖所示有一小段水銀柱的較長的玻璃管，豎直插入較深的水銀槽中時，把一部分空氣封閉在管中，在水銀柱處于靜止，環(huán)境溫度不變的情況下，緩慢地豎直往下插，則玻璃內(nèi)外水銀面的高度差將 . 3.一容積為2L的容器盛有某種氣體，當(dāng)它溫度為20℃時壓強(qiáng)為2.0×10-5mmHg，已知阿佛伽德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1，則該容器氣體分子個數(shù)約為 個.(取兩位有效數(shù)字) 4.如圖所示，一氣缸被a、b兩個活塞分成A、B兩部分，平衡時體積之比VA∶VB=1∶3，活塞和氣缸壁之間的摩擦不計，現(xiàn)用力推活塞b，使b向左移動12cm而固定，則

11、重新平衡時a活塞向左移動 cm。 5.由右圖可知，1mol的氣體在狀態(tài)A時體積VA= L，在狀態(tài)B時體積VB= L，在狀態(tài)C時VC= L。 6.驗證查理定律的實驗裝置如圖所示，在這個實驗中，測得壓強(qiáng)和溫度的數(shù)據(jù)中，必須測出的一組數(shù)據(jù)是 和 ；再把燒瓶放進(jìn)盛著冰水混合物的容器里，瓶里空氣的溫度下降至跟冰水混合物的溫度一樣，等于 ，這時B管水銀面將 ；再將A管 ，使B管水銀面 ，這時瓶內(nèi)空氣壓強(qiáng)等于 ，這樣又可得到一組數(shù)據(jù)。 7.銀導(dǎo)線的截面積S

12、=1mm2，通過I=2A的電流，若每個銀原子可提供一個自由電子，則銀導(dǎo)線1m長度上的自由電子數(shù)為 個。(已知銀的密度ρ=10.5×103kg/m3，摩爾質(zhì)量M=0.108kg/mol，保留一位有效數(shù)字) 8.一塊金剛石的體積為6.0×10-8m3、密度為3.5×103kg/m3，則其質(zhì)量為 kg，含有 個碳原子，每個碳原子體積為 m3。 (三)論述和計算 1.一氣球內(nèi)氣體壓強(qiáng)p0=1×105Pa時，容積V0=10L,設(shè)氣球的容積和球內(nèi)氣體壓強(qiáng)成正比，現(xiàn)保持溫度不變，再向球內(nèi)充入壓強(qiáng)為1×105Pa的氣體30L，求氣球內(nèi)氣體的壓

13、強(qiáng). 2.如圖所示，長為l、粗細(xì)均勻的玻璃管開口向上豎直放置，玻璃管的最上端有高為h厘米的水銀柱，封閉了一段空氣柱，設(shè)大氣壓強(qiáng)為H0＝1.013×105Pa，溫度保持不變. (1)從開口端再注入一些水銀而不溢出的條件是什么? (2)若將玻管在豎直平面內(nèi)緩慢倒轉(zhuǎn)180°.試討論水銀全部剛溢出和水銀流完還有氣體溢出的條件分別是什么?(討論l和H0、h關(guān)系)? 3.如圖，質(zhì)量9kg的氣缸與水平地面間摩擦因數(shù)為0.4，質(zhì)量1kg、截面積20cm2的活塞與氣缸接觸光滑且不漏氣.氣缸靜止時，活塞與氣缸底的距離為8cm.現(xiàn)用水平向右F=50N的力拉活塞，如活塞

14、始終未脫離氣缸，求穩(wěn)定時活塞與氣缸底的距離.(大氣壓p0=105Pa) 4.如圖所示，可沿缸壁自由滑動的活塞，將圓筒形氣缸分隔成A、B兩部分，氣缸底部通過裝有閥門K的細(xì)管與一密閉容器C相連，活塞與氣缸的頂部間有一彈簧相連，當(dāng)活塞位于氣缸底部時，彈簧恰好無形變，開始時，B內(nèi)充有一定量氣體，A、C為真空，B部分高l1=0.1m,B與C的容積正好相等，此時彈簧對活塞的作用力大小正好等于活塞重，今將閥門打開，并使整個裝置倒置，當(dāng)達(dá)到新平衡時，B部分高l2為多少? 5.一個T形粗細(xì)均勻玻璃管豎直封閉放置，A端封閉，B端開口，管中有長為25cm的水銀柱，當(dāng)溫度為300K時，氣柱長為50c

15、m,其它尺寸見圖，圖中單位：cm.大氣壓p0相當(dāng)于75cmHg產(chǎn)生的壓強(qiáng). (1)為了使管中水銀僅從豎直部分排出，所需的最低溫度為多少? (2)為了使管中水銀完全排出管外，所需的最低溫度為多少?(由水平管的內(nèi)徑引起對氣體壓強(qiáng)的影響不計) 6.如圖所示，用活塞將一定質(zhì)量的空氣封閉在氣缸內(nèi)，開始時氣缸的開口朝下放置在水平地面上，活塞位于氣缸的正中央，活塞的下表面仍與大氣相通.設(shè)活塞的質(zhì)量為m，氣缸的質(zhì)量為M=2m，大氣壓強(qiáng)為p0，溫度不變，活塞的橫截面積為S，活塞與氣缸的摩擦不計。今用豎直向上的力F將氣缸非常緩慢地提起，當(dāng)活塞位于氣缸的開口處時，兩者相對靜止，并

16、以共同的加速度向上運(yùn)動，求此時力F的大小。(用m，g，p0，S表示) 7.室溫為0℃，大氣壓強(qiáng)為1atm。如圖所示的水銀氣壓計兩邊水銀面高度差H=76cm，水銀氣壓計細(xì)管的容積不計，水平放置的汽缸被無摩擦可左右自由移動的活塞分A、B兩部分。汽缸A內(nèi)裝有2L空氣，汽缸B內(nèi)充有3L氧氣。已知氧氣在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下其密度為32/g22.4L，設(shè)溫度保持不變，令1atm=1.0×105Pa，求： 7題圖 (1)當(dāng)K打開后，被排出的氧氣的質(zhì)量。 (2)當(dāng)K打開瞬間，從閥門逸出的氧氣流的瞬時速度。 8.某同學(xué)自己設(shè)計制作了一個溫度計，其構(gòu)造如圖所示，玻璃泡A內(nèi)封

17、有一定質(zhì)量的氣體，與A相連的細(xì)玻璃管插入水銀槽中，管內(nèi)水銀面的高度即可反映A內(nèi)氣體溫度，如在B管上刻度，即可直接讀出。設(shè)B管體積忽略不計。 (1)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下在B管上進(jìn)行刻度，已知當(dāng)t1=27℃時的刻度線在管內(nèi)水銀柱高度16cm處，則t=0℃時的刻度線在x為多少的cm處? (2)當(dāng)大氣壓為75cm汞柱時，利用該裝測量溫度時若所得讀數(shù)仍為27℃，求此時實際溫度。 9.如圖所示，一傳熱性能很好的容器，兩端是直徑不同的兩個圓筒，里面各有一個活塞，其橫截面積分別為SA=10cm2和SB=4cm2，質(zhì)量分別是MA=6kg，MB=4kg。它們之間有一質(zhì)量不計的輕質(zhì)細(xì)桿相連。兩

18、活塞可在筒內(nèi)無摩擦滑動，但不漏氣。在氣溫是-23℃時，用銷子M把B拴住，并把閥門K打開，使容器和大氣相通，隨后關(guān)閉K，此時兩活塞間氣體體積是300cm2，當(dāng)氣溫升到27℃時把銷子M拔去。設(shè)大氣壓強(qiáng)為1.10×103Pa不變，容器內(nèi)氣體溫度始終和外界相同。求(1)剛拔去銷子M時兩活塞的加速度大小和方向。(2)活塞在各自圓筒范圍內(nèi)運(yùn)動一段位移后速度達(dá)到最大，這段位移等于多少? 10.容器A和氣缸B都是透熱的，A放在127℃的恒溫箱中，而B放置在27℃、1atm的空氣中。開始時閥門K關(guān)閉，A內(nèi)為真空，其容積為VA=2.4L，B內(nèi)活塞下方裝有理想氣體，其體積為VB=4.8L，活塞上

19、方與大氣相通，設(shè)活塞與氣缸壁之間無摩擦無漏氣，連接A和B的細(xì)管容積不計。若打開K，使氣缸B內(nèi)氣體流入容器A中，活塞將發(fā)生移動，待活塞停止移動時，B內(nèi)活塞下方剩余氣體的體積是多少?不計A與B之間的熱傳遞。 能力訓(xùn)練參考答案 (一)選擇題 1.A 2.C 3.B 4.A 5.C 6.D 7.D 8.B 9.A 10.B 11.D 12.AC 13.CD 14.C 15.ACD 16.D 17.B (二)填空題 1.20m/s2，L 2.不變 3.1.3×1015 4.3 5.22.4 33.6 33.

20、6 6.當(dāng)時大氣壓強(qiáng) 溫度 0℃- 上升 下降 回復(fù)原位置 等于當(dāng)時大氣壓強(qiáng)減去 左、右兩則高度差 7.5.85×1022 8.2.1×10-4kg 1.1×1022個 5.5×10-30m3 (三)論述和計算 1.設(shè)比例系數(shù)為k，則V=kp, 由玻意耳定律得V2=kp2， 代入p2V2=p1V1得 kp22=p1V1. 由初始條件V0=kp0得k= p2===2.0×105Pa. 同時可求得V2=kp2=20L. 2.(1)選取封閉的氣柱為研究對象， 初態(tài) 根據(jù)題意，設(shè)注入x厘米汞柱而不溢出，則 末態(tài) 代入p1V1＝p2V2，得

21、 (H0+h)(l-h)≤(H0+h+x)(l-h-x)， (1) 根據(jù)題意要注入水銀而不能溢出的條件，并要求x＞0，整理式(1)，得 x2-x(l-H0-2h)≤0， x［x-(lH0-2h)］≤0， 即0＜x≤(l-H0-2h)， 得l＞H0+2h， 題設(shè)要求是玻璃管長度l要大于(H2+2h). (2)在玻璃管翻轉(zhuǎn)180°的過程中，會出現(xiàn)三種情況：水銀部分溢出；水銀剛?cè)恳绯?；有部分空氣溢? 上述三種物理過程怎樣和氣態(tài)方程的參量掛起鉤來，這是解題的基本思路；假設(shè)玻管倒轉(zhuǎn)后的壓強(qiáng)即為H0，則由玻意耳定律得 (H0+h)(l-h)＝H0·lx,則

22、lx＝， 根據(jù)題意，若： ①lx＝l，即水銀全部溢出的條件. ②lx＜l,即部分水銀溢出的條件. ③lx＞l，即部分空氣溢出的條件. (H0+h)(l-h) H0 ＝l，得 ①h＝l-H0；同理可得： ②h＜l-H0； ③h＞l-H0. 3.穩(wěn)定時活塞和氣缸一起向右作加速運(yùn)動，此時氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p，設(shè)整體的加速度為a.則： 氣缸所受摩擦力 f=μ(M+m)g, (1) 對整體立方程 F-μ(M+m)g=(M+m)a, (2) 對活塞立方程 F+pS-p0S=ma,

23、 (3) 對氣體立方程 p0LS=pL′S, (4) 由上述各式解得： a=1m/s2,p=0.76×105Pa,L′=10.52cm. p1＝(mg+kl1)/S＝2kl1/S， 4.倒置前 倒置后 解得：l2＝l1＝0.173m 5.(1)提示：第一問是極值問題： .當(dāng)x＝12.5cm時，pV之積最大. (2)提示：第2問是空氣進(jìn)入水平部分后，氣體作等壓變化，體積最大，對應(yīng)溫度也最高. 選始、末狀態(tài)： .解之：T3＝472.5K. 6.設(shè)活塞位于氣缸的開

24、口處時，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)p,對缸內(nèi)氣體進(jìn)行分析可知 初態(tài)：p1=p0- V1= 末態(tài)：p2=p V2=V 由玻意耳定律可知：p1v1=p0v2 (p0-)=pV p=(p0-) 對活塞進(jìn)行受力分析可知： p0s-ps-mg=ma p0s-p0s+ -mg=ma a= -g 對氣缸整體進(jìn)行受力分析可知： F-(M+m)g=(m+M)a F=3m×(mp0s-g)+3mg=p0s+mg 7.(1)對空氣A：pA=2atm,pA′=1atm,VA=2L,VA′=? 由玻一馬定律pAVA=pA′vA′ 可得VA′=4(L) 所以VB′=5

25、-4=1(L) 對氧氣B：VB=3L,VB′=1L,pB=2atm,pB′=1atm pB=32×2g/22.4L,pB′=32g/22.4L 則mB-mB′=64×3/22.4-32×1/22.4=7.1(g) (2)設(shè)閥門橫截面積為S，在△t時間內(nèi)△m的氧氣逸出，其速度從0增加到v。 (pB-p)S△t=△mv 其中△m=△tSpB=v△SpB/2 所以(pB-p0)S△t=vS△tpBv/2=S2p0△tv2/2=p0S△tv2 所以v=(△p/p0)1/2=265(m/s) 8.(1)氣體為等容變化，設(shè)27℃時壓強(qiáng)為p1，溫度為T1，0℃時的壓強(qiáng)為p，溫度為T。 由

26、查理定律：= ① 將數(shù)值代入，p1=76-16=60(cmHg),T1=300K,T=273K,得p1=54.6cmHg. x=po-p=76-54.6=21.4(cmHg) (2)當(dāng)外界大氣壓變?yōu)?5cmHg時，氣泡內(nèi)壓強(qiáng)設(shè)為p′，其實際溫度為T′。 由查理定律：= = ② 其中p′=75-16=59(cmHg)代入數(shù)據(jù)后，解出T′=295K,t′=22℃。 9.這是一道力熱綜合性習(xí)題，所以其研究對象有兩個，一是封閉住的一定質(zhì)量的氣體，另一個是兩活塞和桿，而解決此題的關(guān)鍵是分析好狀態(tài)的變化過程。 (1)對于容器中的氣體，在K關(guān)

27、閉至M拔去前的過程中，是等容變化。 初態(tài)：p1=1.0×105pa T1=273+(-23)=250(K) 末態(tài)：p2=? T2=273+27=300(K) 根據(jù)查理定律= 得：p2=p1==1.2×105(Pa) 選取活塞和桿為研究對象，當(dāng)拔去M時，其受力情況分析如下圖所示。 根據(jù)牛頓第二定律 a= = = = =2.(m/s2) 方向：水平向左。 (2)由于SA＞SB，當(dāng)活塞向左移動時，氣體的體積增大，而氣體的溫度不變，故氣體的壓強(qiáng)減小，從上一問可知活塞和桿的加速度在減小，速度卻增大，當(dāng)減小到與外界壓強(qiáng)相等時，加速度為零，這時速度達(dá)到最大，利用玻意耳定律：pV=p′V′ 初態(tài)：p=1.2×105Pa V=300cm3 末態(tài)：P′=1.0×105Pa V′ 所以 V′= ==360(cm3) 設(shè)所求移動位移為x，則 V′-V=SAx-SBx 所以 x= ==10(cm) 10.3L