- 热力学第一定律
- 共122题
如图所示,上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置,截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上,缸内气体的压强为p0(p0=1.0×105 Pa为大气压强),温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体,当温度为330K,活塞恰好离开a、b。求:
(1)活塞的质量
(2)当温度升为360K时活塞上升的高度
正确答案
见解析
解析
p1=1.0×105 Pa, p2= T1=300K ,T2=330K V1=60×40cm3
(1)
p2==
mg=0.1×105×40×10-4=40N m=4kg
(2) T3=360K V2=V1=60×40cm3
等压变化
Δh=65.5-60=5.5cm
知识点
如图,固定的导热气缸内用活塞密封一定质量的理想气体。现用力使活塞缓慢地向上移动。用p、V、E和分别表示封闭气体的压强、体积、内能和气体分子的平均动能,n表示单位体积内气体的分子数,图中a、d为双曲线,设环境温度不变。正确反映上述过程的是( )
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,用轻质活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体,活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计。开始时活塞距气缸底的高度为,气体温度为
。给气缸加热,活塞缓慢上升到距气缸底的高度为
处时,缸内气体吸收Q=450J的热量。已知活塞横截面积
,大气压强
。求:
(1)加热后缸内气体的温度。
(2)此过程中缸内气体增加的内能。
正确答案
(1)
(2)
解析
(1)设加热后缸内气体的温度为。活塞缓慢上升为等压过程,
根据盖一吕萨克定律得:
其中:
联立以上各式,解得:,即
(2)设气体对活塞做功为,则:
其中:
根据热力学第一定律得:
联立以上各式,解得:
知识点
如图所示,内壁光滑的圆柱形玻璃缸竖直放置,缸上端有一抽气孔,缸壁正中央有一卡口C,缸内下部被活塞封住一定质量的理想气体。已知起初气体温度为T1,活塞上方的压强达到p0,此时活塞下方气体的体积为V1,活塞上方缸的容积为2.6V1,活塞因重力而产生的压强为0.5p0。现将活塞上方的气体缓慢抽出(整个抽气过程中缸内气体温度保持不变),活塞上方抽成真空后密封,然后将下方气体缓慢加热。求:
(1)活塞刚到卡口时下方气体的压强p 2;
(2)当下方气体压强为1.6p0时达到的温度T2。
正确答案
见解析
解析
(1)由题意可知,等温过程小水作品
由波义耳定律得:
代入数据
(2)由题意可知,等容过程
由查理定律得:
代入数据得:
知识点
气缸长为L=1m ( 气缸的厚度可忽略不计),开口向上固定在水平面上,气缸中有横截面积为S=100cm2的光滑活塞,活塞质量m=10kg,活塞封闭了一定质量的理想气体,此时气柱长度为L1=0.4 m。已知大气压为p0=1×105Pa。现缓慢拉动活塞,拉力最大值为F=600N,试通过计算判断:保持温度不变,能否将活塞从气缸中拉出? ( 取重力加速度g=10m/ s2)
正确答案
见解析
解析
Pa
当拉力达到最大时,
Pa
根据波义耳定律:
即:不能将活塞从气缸中拉出
知识点
(1)下列说法正确的是
A.气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的,它跟气体分子的密集程度以及气体分子的平均动能有关
B.在绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果
C.液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点
D.当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时,分子间的距离越大,分子势能越小
(2)如图所示的导热气缸固定于水平面上,缸内用活塞密封一定质量的理想气体,外界大气压强保持不变。现使气缸内气体温度从27 ℃缓慢升高到87 ℃,此过程中气体对活塞做功240 J,内能增加了60 J。活塞与气缸间无摩擦、不漏气,且不计气体的重力,活塞可以缓慢自由滑动。
①求缸内气体从外界吸收的热量。
② 升温后缸内气体体积是升温前气体体积的多少倍?
正确答案
(1)AB
(2)1.2倍
解析
(1)略。
(2)①根据热力学第一定律:△E=W+Q 得
Q=△E-W=60J+240J=300J
②根据查理定律: 得
知识点
如图所示,底面积S= 40cm2的圆柱形气缸C开口向上放置在水平地面上,内有一可自由移动的活塞封闭了一定质量的理想气体,不可伸长的细线一端系在质量为 2kg活塞上,另一端跨过两个定滑轮提着质量为10kg的物体A。开始时,温度t1=7℃,活塞到缸底的距离l1=10cm,物体A的底部离地h1=4cm。已知外界大气压p0=1.0×105Pa不变,现对气缸内的气体缓慢加热直到A物体触地,试问:(重力加速度g=l0m/s2)
(1)开始时气体的压强为多少Pa?
(2)当物体A刚触地时,气体的温度为多少℃?
正确答案
见解析
解析
(1)活塞受力平衡:P0S+mg=P1S+T;T=mAg
被封闭气体压强P1=P0+
=0.8×105Pa
(2)(初状态:V1=l1s,T1=280K
末状态:V2=(l1+h1)s,T2=?
等压变化,,代入数据,得T2=392K,即t2=119℃
知识点
如图,一定质量的理想气体被不计质量的活塞封闭在可导热的气缸内,活塞距底部的高度为h,可沿气缸无摩擦地滑动。取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上,沙子倒完时,活塞下降了h/5。再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。外界大气的压强和温度始终保持不变,已知大气压为p0,活塞横截面积为S,重力加速度为g,求:
(1)一小盒沙子的质量;
(2)沙子再次倒完时活塞距气缸底部的高度。
正确答案
见解析
解析
(1)设一盒沙子的质量为m,沙子缓慢倒在活塞上表面上,气体做等温变化
得…
(2)沙子再次倒完时活塞距气缸底部的高度h2
知识点
(1)如图所示,导热的汽缸固定在水平地面上,用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中,汽缸的内壁光滑.现用水平外力F作用于活塞杆,使活塞缓慢地向右移动,由状态①变化到状态②,在此过程中如果环境保持恒温,下列说法正确的是 ( )
A.每个气体分子的速率都不变
B.气体分子平均动能不变
C.水平外力F逐渐变大
D.气体内能减小
E .气体内能不变
(2)如图所示,质量m=10kg的活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸中,开始时活塞距汽缸底高度h1=0.40 m.现缓慢给气体加热,活塞上升到距离汽缸底h2=0.60 m处,已知活塞面积S=5.0×10-3 m2,大气压强p0=1.0×105 Pa,不计活塞与汽缸之间的摩擦.给气体加热的过程中,气体膨胀对外做功,同时吸收Q=420 J的热量,则气体增加的内能ΔU多大?
正确答案
(1)BCE
(2)300J
解析
略
知识点
(1)关于热学规律,下列说法正确的是 。(填正确答案标号。选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A,热量可以自发地从高温物体向低温物体传递,但要从低温物体向高温物体传递,必须有第三者介入
B,如果用Q表示物体吸收的能量,用W表示物体对外界所做的功,ΔU表示物体内能的增加,那么热力学第一定律可以表达为
C,蒸发的快慢与空气的湿度有关,与气温无关
D,摄氏温度是国际单位制中七个基本物理量之一,摄氏温度t 与热力学温度T的关系是:T=t+273.15K
E,在用油膜法估测分子的直径的实验中,主要是解决两个问题:一是获得很小的一滴油酸并测出其体积,二是测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积
(2)用如图所示的装置测量某种矿物质的密度,操作步骤和实验数据如下:
a。打开阀门K,使管A、容器C、容器B和大气相通。上下移动D,使水银面与刻度n对齐;
b。关闭K,向上举D,使水银面达到刻度m处。这时测得B、D两管内水银面高度差h1=19.0cm;
c。打开K,把m=400g的矿物质投入C中,使水银面重新与n对齐,然后关闭K;
d。向上举D,使水银面重新到达刻度m处,这时测得B、D两管内水银面高度差h2=20.6cm。
已知容器C 和管A的总体积为VC=1000cm3,求该矿物质的密度。
正确答案
见解析
解析
(1)ABE
(2)解:设水银的密度为ρ,大气压强为p0,容器B体积为VB,矿物体积V。
以C、A、B中封闭的气体为研究对象,以封闭时水银面处于n处为初状态,以水银面调至m处为末状态。根据玻意耳定律有
(3分)
以C中装入矿物质后C、A、B中气体为研究对象,以封闭时水银面处于n处为初状态,以水银面调至m处为末状态。根据玻意耳定律有
(3分)
又 (1分)
解得
知识点
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