- 分子热运动和热机
- 共476题
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
一定质量的理想气体变化情况如图所示。已知在状态A时,气体温度TA=600K。
(1)求气体在状态B时的温度;
(2)气体由状态B→D,内能如何变化?若气体在这个过程中吸收热量为4.5×102J,则此过程中气体内能的增量为多大?
正确答案
(1)300K
(2)气体由状态B→D,内能增大;若气体在这个过程中吸收热量为4.5×102J,则此过程中气体内能的增量为150J.
解析
(1)由图可知:
由A到B气体做等容变化,根据查理定律得:
带入数据解得:TB=300K
(2)气体由B到D做等压变化,根据盖吕萨克定律可知体积增大,温度应升高,气体内能只与温度有关,所以内能增大;
由B到D过程气体对外做功为:
由热力学第一定律得:
气体内能增量为;△U=﹣W+Q=﹣300+4.5×102J=150J
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
如图所示,固定在水平面上的气缸内封闭一定质量的气体,气缸壁和活塞绝热性能良好,汽缸内气体分子间相互作用的势能忽略不计,则以下说法正确的是
正确答案
解析
略
知识点
(1)下列说法正确的是________。
A.当物质分子间距离减小时,若分子力为引力,则分子力增大
B.气体在绝热条件下膨胀,气体的内能一定减少
C.布朗运动说明只有液体分子才可以做无规则运动
D.气体体积增大,内能可能减小
(2)横截面积为S的导热气缸竖赢放置在水平地面上,两个轻活塞A和B将气缸分隔为I、Ⅱ两个气室,两活塞问距离为d,两气室体积之比为l:2,如图所示。在保持室温不变的条件下,缓慢在活塞A上加细沙,使之向下移动一段距离h=d。不计活塞与气缸壁之问的摩擦,室内大气压强为
,求所加细沙的质量。
正确答案
(1)BD
(2)m=
解析
(1)略。
(2)由于是轻活塞,质量不计,活塞与气缸间摩擦不计,因此两部分气体压强相等,状态1时,气体压强等于大气压强,气体Ⅰ的体积
,气体Ⅱ的体积
。
设所加细沙的质量为,此时活塞B下移距离为
,则状态2气体的压强
,气体Ⅰ的体积
,气体Ⅱ的体积
由于保持室温不变、气缸导热和缓慢加沙,气缸内气体作等温变化,由玻意耳定律得
p0dS= p′(d-h+ h′)S①
p02dS= p′(2d-h′)S②
联立①②式得h′=d③
③代入②解得m=④
知识点
如图所示,一根上粗下细(上下两段各自粗细均匀)的玻璃管上端开口、下端封闭,上端足够长,下端有一段水银柱封闭了一定质量的理想气体。现对封闭气体缓慢加热,气体温度不断升高,水银柱上升,则下图中的图线最接近被封闭气体体积V和热力学温度T关系的是( )
正确答案
解析
略
知识点
如图所示的装置,气缸分上、下两部分,下部分的横截面积大于上部分的横截面积,大小活塞分别在上、下气缸内用一根硬杆相连,两活塞可在气缸内一起上下移动。缸内封有一定质量的气体,活塞与缸壁无摩擦且不漏气,起初在小活塞上的杯子里放有大量钢球。能使两活塞相对气缸向下移动是
正确答案
解析
略
知识点
(1)如图所示,a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态,图中ad平行于横坐标轴,ab的延长线过原点,dc平行于纵轴,以下说法正确的是
A.从状态d到c,气体不吸热也不放热
B.从状态c到b,气体放热
C.从状态a到d,气体对外做功
D.从状态b到a,气体吸热
(2)如图所示,上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置,截面积为1000px2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内.在汽缸内距缸底1500px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=1.0×105Pa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;当温度为360K时,活塞上升了100px.
.求:
①活塞的质量;
②物体A的体积.
正确答案
解析
(2)①设物体A的体积为ΔV.
=300K,
=1.0×105Pa,
=60×40-ΔV
=330K,
=(1.0×105+)Pa,
=
=360K,
=
,
=64×40-ΔV
由状态1到状态2为等容过程:
代入数据得:m=4kg
②由状态2到状态3为等压过程:
代入数据得:ΔV=640cm3
知识点
(1)下列说法正确的是__________。
a.密闭容器里气体产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁产生的
b.荷叶上的露珠呈球形主要是由于水的表面张力的作用
c.可以从单一热源吸收热量并将它用来全部做功,而不引起其它变化
d.物体对外界作功,其内能一定变化
(2)如图所示,水平放置导热良好的圆筒形气缸与一装有水银的U形管右端相连,U形管左端开口,气缸中封闭一定质量的理想气体。开始时U形管两臂中水银面齐平,活塞处于静止状态,此时气体体积为500mL。若用力F缓慢向左推动活塞,使活塞向左移动一段距离后,U形管左臂水银比右臂高24cm,已知外界大气压强为760毫米汞柱,不计活塞与气缸内壁间的摩擦,试回答下列问题:
①活塞移动过程中,气体内能__________(填“增加”“减小”或“不变”)
②求活塞移动后气体的体积。
正确答案
(1)ab
(2)①不变;②375mL
解析
(1)略。
(2)①气体做等温变化,内能不变
②P1=P0=750mmHg
V1=500mL P2=1000mmHg
气体做等温变化,根据玻意耳定律 P1V1=P2V2
mL=375 mL
知识点
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