热学计算题
热学计算题
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
2. (2016·海南) (1)一定量的理想气体从状态M 可以经历过程1或者过程2到达状态N ,其p-V 图像如图所示。在过程1中,气体始终与外界无热量交换;在过程2中,气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程,下列说法正确的是____。(填入正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得3分,选对3个得4分,有选错的得0分) A. 气体经历过程1,其温度降低 B. 气体经历过程1,其内能减少 C. 气体在过程2中一直对外放热 D. 气体在过程2中一直对外做功
E. 气体经历过程1的内能该变量与经历过程2的相同
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ρ=7.5⨯10kg /m (2)如图,密闭汽缸两侧与一U 形管的两端相连,汽缸壁导热;U 形管内盛有密度为的
液体。一活塞将汽缸分成左、右两个气室,开始时,左气室的体积是右气室的体积的一半,气体的压强均为
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P =4.5⨯10 Pa。外界温度保持不变。缓慢向右拉活塞使U 形管两侧液面的高度差h=40 cm ,求此时左、右0
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g =10m /s 两气室的体积之比,取重力加速度大小,U 形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计。
3. (2016上海高考) 如图,两端封闭的直玻璃管竖直放置,一段水银将管内气体分隔为上下两部分A 和B ,上下两部分气体初始温度相等,且体积V A >V B 。
(1)若A 、B 两部分气体同时升高相同的温度,水银柱将如何移动? 某同学解答如下: 设两部分气体压强不变,由
V 1V 2∆T
V ,…,所以水银柱将向下移动。 =,…,∆V =T T 1T 2
上述解答是否正确?若正确,请写出完整的解答;若不正确,请说明理由并给出正确的解答。
(2)在上下两部分气体升高相同温度的过程中,水银柱位置发生变化,最后稳定在新的平衡位置,A 、B 两部分气体始末状态压强的变化量分别为Δp A 和Δp B ,分析并比较二者的大小关系。
4. (2016·全国卷Ⅲ) 一U 形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞.初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示.用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止.求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离.已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强p 0=75.0 cmHg.环境温度不变.
图1-
5. (2016·全国卷Ⅱ)一氧气瓶的容积为0.08 m3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压.某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3. 当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气.若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天.
6. (2015上海)如图,气缸左右两侧气体由绝热活塞隔开,活塞与气缸光滑接触。初始时两侧气体均处于平衡态,体积之比V 1:V 2=1:2,温度之比T 1:T 2=2:5。先保持右侧气体温度不变,升高左侧气体温度,使两侧气体体积相同;然后使活塞导热,两侧气体最后达到平衡。求: (1)两侧气体体积相同时,左侧气体的温度与初始温度之比; (2)最后两侧气体的体积之比。
7. (2015·新课标全国卷Ⅰ,33) 如图,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为m 1=2.50 kg,横截面积为S 1=80.0 cm2;小活塞的质量为m 2=1.50 kg,横截面积为S 2=40.0 cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距为l =40.0 cm;汽缸外大气的压强为p =1.00×105 Pa,温度为
l
T =303 K 。初始时大活塞与大圆筒底部相距两活塞间封闭气体的温度为T 1=495 K 。现汽缸内气体温度缓
2慢下降,活塞缓慢下移。忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度大小g 取 10 m/s2。求:
(ⅰ) 在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,汽缸内封闭气体的温度; (ⅱ) 缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。
8. 【2015新课标】如图,一粗细均匀的U 形管竖直放置,A 侧上端封闭,B 侧上侧与大气相通,下端开口处开关K 关闭,A 侧空气柱的长度为l =10.0cm,B 侧水银面比A 侧的高h =3.0cm,现将开关K 打开,从U 形管中放出部分水银,当两侧的高度差为h 1=10.0cm时,将开关K 关闭,已知大气压强P 0=75.0cmHg。 (ⅰ)求放出部分水银后A 侧空气柱的长度
(ⅱ)此后再向B 侧注入水银,使A 、B 两侧的水银达到同一高度,求注入水银在管内的长度
9. 【2015海南】如图,一底面积为S 、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上,开口向上,内有两个质量均为m 的相同活塞A 和B ;在A 与B 之间、B 与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体,平衡时体积均为V 。已知容器内气体温度始终不变,重力加速度大小为g ,外界大气压强为P 0。现假设活塞B 发生缓慢漏气,致使B 最终与容器底面接触。求活塞A 移动的距离。
10.(2014·新课标全国卷Ⅰ,33)(1)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内。汽缸壁导热良好,活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p ,活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h ,外界的温度为T 0。现取质量为m 的沙子缓慢地倒在活塞的上表面,沙子倒完时,活塞下降了h /4。若此后外界的温度变为T ,求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变,重力加速度大小为g 。
12.(2014·海南) 一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形气缸内盛有一定量的氮气,被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ两部分;达到平衡时,这两部分气体的体积相等,上部气体的压强为p Ⅰ0,如图(a)所示,若将气缸缓慢倒置,再次达到平衡时,上下两部分气体的体积之比为3∶1,如图(b)所示.设外界温度不变,已知活塞面积为S ,重力加速度大小为g ,求活塞的质量.
13.(2014·上海) 如图,一端封闭、粗细均匀的U 形玻璃管开口向上竖直放置,管内用水银将一段气体封闭在管中.当温度为280 K时,被封闭的气柱长L =22 cm,两边水银柱高度差h =16 cm,大气压强p 0=76 cmHg. (1)为使左端水银面下降3 cm,封闭气体温度应变为多少?
(2)封闭气体的温度重新回到280 K后,为使封闭气柱长度变为20 cm,需向开口端注入的水银柱长度为多少?
14.(2013全国II )如图,一上端开口,下端封闭的细长玻璃管的下部封有长l 1=25.0cm的空气柱,中间有一段长l 2=25.0cm的水银柱,上部空气柱的长度l 3=40.0cm.已知大气压强为p 0=75.0cmHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推,使管下部空气柱长度变为l 1’=20.0cm.假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下降的距离。
15.(2013上海物理)如图,柱形容器内用不漏气的轻质绝热活塞封闭一定量的理想气体,容器外包裹保温材料。开始时活塞至容器底部的高度为H 1,容器内气体温度与外界温度相等。在活塞上逐步加上多个砝码后,活塞下降到距容器底部H 2处,气体温度升高了△T ;然后取走容器外的保温材料,活塞位置继续下降,最后静止于距容器底部H 3处:已知大气压强为p 0。求:气体最后的压强与温度。
16.(2012上海卷)如图,长L =100cm ,粗细均匀的玻璃管一端封闭。水平放置时,长L 0=50cm 的空气柱被水银柱封住,水银柱长h =30cm 。将玻璃管缓慢地转到开口向下和竖直位置,然后竖直插入水银槽,插入后有 h =15cm 的水银柱进入玻璃管。设整个过程中温度始终保持不变,大气压强p 0=75cmHg 。求: (1)插入水银槽后管内气体的压强p ; (2)管口距水银槽液面的距离H 。
17.(2011上海)如图,绝热气缸A 与导热气缸B 均固定于地面,由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。两气缸内装有处于平衡状态的理想气体,开始时体积均为V 0、温度均为T 0。缓慢加热A 中气体,停止加热达到稳定后,A 中气体压强为原来的1.2倍。设环境温度始终保持不变,求气缸A 中气体的体积V A 和温度T A 。
18.(2009年宁夏卷)(2)图中系统由左右连个侧壁绝热、底部、截面均为S 的容器组成。左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。 容器内两个绝热的活塞A 、B 下方封有氮气,B 上方封有氢气。大气的压强p 0,温度为T 0=273K,连个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p0。系统平衡时,各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中,再次平衡时A 上升了一定的高度。用外力将A 缓慢推回第一次平衡时的位置并固定,第三次达到平衡后,氢气柱高度为0.8h 。氮气和氢气均可视为理想气体。求 (i )第二次平衡时氮气的体积; (ii )水的温度。
19.(2009年上海物理)如图,粗细均匀的弯曲玻璃管A 、B 两端开口,管内有一段水银柱,右管内气体柱长为39cm ,中管内水银面与管口A 之间气体柱长为40cm 。先将口B 封闭,再将左管竖直插入水银槽中,设整个过程温度不变,稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm ,求: (1)稳定后右管内的气体压强p ;
(2)左管A 端插入水银槽的深度h 。(大气压强p 0=76cmHg )