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题型:简答题
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简答题

模块3-3试题

(1)有以下说法:

A.气体的温度越高,分子的平均动能越大

B.即使气体的温度很高,仍有一些分子的运动速度是非常小的

C.对物体做功不可能使物体的温度升高

D.如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计,则气体的内能只与温度有关

E.一由不导热的器壁做成的容器,被不导热的隔板分成甲、乙两室.甲室中装有一定质量的温度为T的气体,乙室为真空,如图1所示.提起隔板,让甲室中的气体进入乙室,若甲室中气体的内能只与温度有关,则提起隔板后当气体重新达到平衡时,其温度仍为T

F.空调机作为制冷机使用时,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的.

G.对于一定量的气体,当其温度降低时,速度大的分子数目减少,速率小的分子数目增加

H.从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的

其中正确的是______.

(2)如图2,在大气中有一水平放置的固定圆筒,它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成的,各部分的横截面积分别为2S、S和S.已知大气压强为po,温度为To.两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连,把温度为To的空气密封在两活塞之间,此时两活塞的位置如图所示.现对被密封的气体加热,使其温度缓慢上长升到T.若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略,此时两活塞之间气体的压强可能为多少?

正确答案

A、温度是分子平均动能的宏观体现,温度越高,分子的平均动能越大.与分子的质量无关.所以A正确.

B、分子的平均动能是一个统计规律,并不是所有的分子的速度,所以温度高的物体也有大量的分子速度比较小,而温度低的物体也有大量的分子速度比较大.所以B也正确.

C、改变内能的两种方式是做功和热传递,所以C错误.

D、气体的内能除分子势能、分子平均动能有关外,还与气体的质量有关.对于气体分子间作用力可以忽略时,气体的内能只由温度和质量决定.分子越多,总的能量越大.所以D错误.

E、因为在去除隔板时,气体没有对外做功,能量不变.(没有受力物体,虽然有位移,但也不做功).所以E正确.

F、所有的机器工作都要遵从热力学第一定律和第二定律,因为这时对外界产生了影响.所以F错误.

G、气体分子地速度指的是平均速度,温度越低,平均速度越低,速度大的分子数目减少,速度小的分子数目增加.所以G正确.

H、热力学第二定律有内容是不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而对外界没有影响.所以可以从单一热源吸收热量全部用来对外界做功,但此时对外界产生了影响.所以H错误.

故选ABEG.

(2)设加热前,被密封气体的压强为p1,轻线的张力为f.因而活塞处在静止状态,对A活塞有2poS-2pS+f=0①

对B活塞有P1S-P0S-f=0②

由①②式得

p1=p0                                 ③

f=0                                   ④

即被密封气体的压强与大气压强相等,细线处在拉直的松驰状态.这时气体的体积V1=2Sl+Sl+Sl=4Sl⑤

对气体加热时,被密封气体温度缓慢升高,两活塞一起向左缓慢移动.气体体积增大,压强保持p1不变,若持续加热,此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l为此,这时气体体积V2=4SL+SL=5SL⑥

设此时气体的温度为T2,由盖-吕萨克定律V2∝T2=

由③⑥⑦式得T2=T0⑧

由此可知,当T≤T2=T0时,气体的压强

p2=p0  ⑨

当T>T2时,活塞已无法移动,被密封气体的体积保持V2不变,气体经历一等容升压过程.当气体的温度为T时,设其压强为p,由查理定律P∝T,即有=

由⑧⑨⑩式得P=P0(11)

即当T>T时,气体的压强为P0.

即气体的压强可能为p0P0.

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简答题

在野外施工中,需要使质量m=4.20kg的铝合金构件升温。除了保温瓶中尚存有温度t=90.0℃的1.200kg的热水外,无其他热源。试提出一个操作方案,能利用这些热水使构件从温度t0=10℃升温到66.0℃以上(含66.0℃),并通过计算验证你的方案。已知铝合金的比热容c=0.880×l03J·(Kg·℃)-1,水的比热容c0=4.20×103J·(Kg·℃)-1,不计向周围环境散失的热量。

正确答案

解:(1)操作方案:将保温瓶中t=90.0℃的热水分若干次倒出来。第一次先倒出一部分,与温度为t0=10℃的构件充分接触,并达到热平衡,构件温度已升高到,将这部分温度为的水倒掉。再从保温瓶倒出一部分热水,再次与温度为的构件充分接触,并达到热平衡,此时构件温度已升高到,再将这些温度为的水倒掉。然后再从保温瓶中倒出一部分热水来使温度为的构件升温……直到最后一次,将剩余的热水全部倒出来与构件接触,达到热平衡。只要每部分水的质量足够小,最终就可使构件的温度达到所要求的值。

(2)验证计算:例如,将1.200kg热水分5次倒出来,每次倒出=0.240kg,在第一次使热水与构件达到热平衡的过程中,水放热为 (1)

构件吸热为 (2)

及题给的数据,可得=27.1℃ (3)

同理,第二次倒出0.240kg热水后,可使构件升温到=40.6℃ (4)

依次计算出的数值,分别列在下表中:

可见=66.0℃时,符合要求。

附:若将1.200kg热水分4次倒,每次倒出0.300kg,依次算出的值,如下表中的数据:

由于=65.2℃<66.0℃,所以如果将热水等分后倒到构件上,则倒出次数不能少于5次。

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填空题

如图所示是制冷机的工作原理图,试分析每个过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程:

(1)工作物质的内能__________,是__________的过程;

(2)工作物质的内能__________,是__________的过程;

(3)工作物质的内能__________,是__________的过程。

正确答案

(1)增加,做功

(2)减小,放热

(3)增加,吸热

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简答题

质量为2kg的木块置于高为0.8m的光滑水平桌面上,质量为10g的铅弹从水平方向射入木块后,与木块一起向前运动,最后落到水平地面上,在入射过程中内能增量的60%为铅弹所吸收,使铅弹温度升高90℃,求:

(1) 铅弹射入木块过程中内能的增量;  

(2) 铅弹与木块落地时的速率.  [ 铅的比热容c=1.302 ×102 J/( kg ·℃) ,g=10m/s2]

正确答案

解:(1)铅弹吸收的热量为

Q=cm△t=1.302×102×10-2×90J=117. 18 J

铅弹射入木块的过程中,内能的增量为

(2)由动量守恒和能量守恒定律可得mv0=(m1+m)v1

又木块做平抛运动时,在竖直方向上做自由落体运动,有

故子弹和木块落地时的速率

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简答题

在墙壁与外界无热传递的封闭房间里,夏天为了降低温度,同时打开电冰箱和电风扇,两电器工作较长时间后,房内的气温将会怎样变化?并说明原因。

正确答案

电冰箱把里面热量转移到外面,达到降温的效果;电风扇是通过风扇转动,带动空气流动,使身体汗液蒸发,起到人体降温的作用。但从总体上看,电冰箱、电风扇消耗的电能最后都转化为内能,因此房内温度升高。

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填空题

远古时代,取火是一件困难的事,火一般产生于雷击或磷的自燃随着人类文明的进步,出现了“钻木取火” 等方法“钻木取火”是通过_______________方式改变物体的内能,把____________转变成内能。

正确答案

做功;机械能

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填空题

如图所示,钢瓶内装有高压氧气。打开阀门氧气迅速从瓶口喷出,当内外气压相等时立即关闭阀门,此时瓶内氧气的温度_____________(填“与外界温度相同”、“比外界温度高”或“比外界温度低”)。过一段时间后再打开阀门,可能发生的现象是_____________填“有氧气继续逸出”或“有空气进入瓶内”。

正确答案

比外界温度低,有氧气继续逸出

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填空题

如图所示,一个活塞将绝热容器分成A、B两部分,用控制闩K固定活塞,保持A体积不变,给电热丝通电,则此过程中气体A的内能____________,温度____________;拔出控制闩K,活塞将向右移动压缩气体B,则气体B的内能____________。

正确答案

增加,升高,增加

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