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题型:简答题
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简答题

如图均匀薄壁U形管,左管上端封闭,右管开口且足够长,管的截面积为S,内装有密度为ρ的液体.右管内有一质量为m的活塞与左管上端等高,活塞与管壁间无摩擦且不漏气.温度为T0时,左、右管内液面等高,两管内空气柱长度均为L,已知大气压强为P0,重力加速度为g.现使左管气体温度缓慢升高,试求:两管液面高度差为L时,左管内气体温度T.

正确答案

对活塞有:

mg+P0S=P1S

得:P1=P0+

左管内气体,V2=3S

P2=P0++ρgL

应用理想气体状态方程有:

=

得:T=

答:左管内的气体温度为:

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题型:简答题
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简答题

(1)关于热传递和内能的下述说法中正确的是:

(2)如图所示,一个密闭的气缸,被活塞分成体积相等的左、右两室,气缸壁与活塞是不导热的,它们之间没有摩擦,两室中气体的温度相等。现利用右室中的电热丝对右室加热一段时间,达到平衡后,左室的体积变为原来的,气体的温度T1=300K,求右室气体的温度。

正确答案

(1)BC (2)500K

试题分析:(1)内能大小除了与分子平均动能有关外还与物质的量有关。热量总是从分子平均动能大的物体传给分子平均运能小的物体,热传递的实质是物体之间内能的转移而能的形式不发生变化,所以BC说法正确。

(2)解:依据题意,左、右两室内气体初始状态相同,设为

以左室气体为研究对象: 

以右室气体为研究对象:

可得:

点评:本题考查了利用克拉伯龙方程求解理想气体状态方程,通过PV=nRT可以掌握理想气体的等温、等压、等容变化。

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题型:简答题
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简答题

)(一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的P-T图象如图所示。已知该气体在状态A时的体积为1×10-3m3。求:

(i)该气体在状态C时的体积;

(ii)该气体从状态A到状态B再到状态c的过程中,气体与外界传递的热量

正确答案

(i)

试题分析:(1)A、B两状态体积相等,则有

,从B到C压强相同,则所以气体在状态C时的体积为3×10-3m3

(2)由于A到B再到C的过程中温度先向外散热,再温度升高从外界吸热,最后A和C的温度相同,因此气体内能相同,因为气体向外界传递的热量为零

点评:难度中等,由图像首先判断P、V、T中的不变量,由等温或等容公式计算

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题型:简答题
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简答题

如图所示,A,B两容器容积相同,用细长直导管相连,二者均封入压强为户,温度为T的一定质量的理想气体,现使A内气体温度升温至T',稳定后A容器的压强为多少?

正确答案

【错解分析】因为A容器温度升高,所以气体膨胀,有一些会跑到B容器中去,假设有△V的气体迁移至B容器,由气态方程可知:

对A容器:   ①

对B容器:(因为B容器T不变)   ②

联立①②

主要是因为研究对象不清楚。我们知道,应用气体定律(如玻-马定律,查理定律或气态方程等)时,研究对象应该是一定质量的气体,而本题无论是对于A容器,还是B容器,气体的质量都变化。若把△V做为迁移气体,那么,它所对应的压强、温度参量,在两个式子中应该是一致的,而上解式①中为(△V,p'T'),式②中为(△V,p,T),这显然是矛盾的,是研究对象选择不当造成的。

【正解】因为升温前后,A,B容器内的气体都发生了变化,是变质量问题,我们可以把变质量问题转化为定质量问题。我们把升温前整个气体分为(V-△V)和(V+△V)两部分(如图7-15所示),以便升温后,让气体(V-△V)充满A容器,气体(V+△V)压缩进B容器,于是由气态方程或气体实验定律有:

解得:

【点评】气态方程及气体实验定律都只适用于质量一定的理想气体,但对于质量变化的问题,我们只要巧妙地选取研究对象,便可将变质量问题转化为定质量问题,这是一种处理问题的重要方法。

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题型:填空题
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填空题

如图所示,AB为一定质量的理想气体等容过程的P-t图线,原点O处的压强P=0,温度t=0℃.现先使气体从状态A开始,经过一等温膨胀过程,体积变为原来的2倍,然后保持体积不变,缓慢加热气体,使之达到某一状态F,此时压强等于状态B的压强,试用作图方法,在所给的P-t图上,画出F的位置.

正确答案

A状态:PA=PTA=273KVA=V   

现先使气体从状态A开始,经过一等温膨胀过程,体积变为原来的2倍,该状态下:

PA′=?TA′=273KVA′=2V

有玻意耳定律得:PAVA=PA′VA

解得:PA′=

F状态:PF=PB=P     VF=     TF=?

由查理定律得:=,即:=

解得:TF=546K  tF=273℃

作图如图所示:

答:

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、CD后再回到状态A。其中,A®BC®D为等温过程,B®CD®A为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。

(1)该循环过程中,下列说法正确的是_______.

A.A®B过程中,外界对气体做功

B.B®C过程中,气体分子的平均动能增大

C.C®D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多

D.D®A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化

(2)该循环过程中,内能减小的过程是_______(选填“A ®B”、“B ®C”、“C ®D”或“D®A”). 若气体在A®B过程中吸收63 kJ的热量,在C®D过程中放出38 kJ的热量,则气体完成一次循环对外做的功为_______kJ.

(3)若该循环过程中的气体为1 mol,气体在A状态时的体积为10 L,在B状态时压强为A状态时的。求气体在B状态时单位体积内的分子数。(已知阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1,计算结果保留一位有效数字)

正确答案

(1)C (2)B ®C,25   (3)

(1)要分析这几个过程,只能逐项判断。

对A项:从图上看:A ®B过程体积变大,则气体对外做功,W<0,故A项错误;对B项:B®C过程为绝热过程,则热交换Q=0,且从图上看,气体的体积增大,气体对外做功,W<0,由热力学第一定律ΔU=Q+W知:ΔU<0,则气体的温度将变低,气体分子的平均动能变小,故B项错误;对C项:从图上看,C®D 过程的气体压强在增大,则单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,故C项正确;对D项:D®A 为绝热过程,则热交换Q=0,且从图上看,气体的体积减小,外界对气体做功W>0,由热力学第一定律ΔU=Q+W知,气体的内能ΔU>0,故气体温度升高,则气体分子的速率分布曲线会发生变化,故D项错误。本题答案为:C。

(2)从(1)的分析中,知内能减小的过程为B®CB®CD®A为绝热过程,无热量交换,若在A®B过程中吸收63 kJ 的热量,在C®D 过程中放出38 kJ 的热量,则整个过程热量交换,整个循环中内能变化量ΔU=0,由ΔU=Q+WW=-25kJ,即整个过程对外做的功为25kJ。

(3)A ®B过程为等温过程,由,则由关系式,代入数据可得气体在B状态时单位体积内的分子数为

【考点定位】 热力学第一定律ΔU=Q+W及理想气体状态方程、阿伏伽德罗常数等方面的考查。特别是要注意对卡诺循环从整体上运用热力学第一定律。难度:较易。

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简答题

(10分)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

(1)0.8×105PA(2)t2=119℃

试题分析:(1)(4分)活塞受力平衡:P0SmgP1STTmA.g

被封闭气体压强P1P0=0.8×105PA.

(2)(6分)初状态:V1l1sT1=280K

末状态:V2=(l1h1sT2=?

等压变化,,代入数据,得T2=392K,即t2=119℃

点评:做本题的关键是分析好过程中的变化量,判断变化的初始状态量,然后列方程求解

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简答题

如图,在横截面积为0.01的气缸内,被质量可忽略不计的轻活塞封闭着一定质量的气体.气缸内有一质量为0.1kg的空心球.当活塞上面放2000N的重物时,空心球刚好对气缸底无压力,此时气缸内的温度为27℃;活塞上面所放重物减少1000N后,气缸内温度则下降为17℃.求此时空心球对气缸底的压力是多少.(设当时大气压强=1.0×、取g=10m/

正确答案

0.31N

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题型:简答题
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简答题

(1)关于分子运动和热现象,下列说法正确的是(填人正确选项前的字母)(   )

(2)如图所示,导热性能良好粗细均匀两端封闭的细玻璃管ABCDEF竖直放置.AB段和CD段装有空气,BC段和DE段为水银,EF段是真空,各段长度相同,即   AB=BC=CD=DE=EF,管内AB段空气的压强为p,环境温度为T.

(1)若要使DE段水银能碰到管顶F,则环境温度至少需要升高到多少? 

(2)若保持环境温度下不变,将管子在竖直面内缓慢地旋转180°便F点在最下面,求此时管内两段空气柱的压强以及最低点F处的压强. 

正确答案

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简答题

如图所示,气缸A与导热气缸B均固定在地面上,由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦,开始时两形状相同的长方体气缸内装有理想气体,压强均为p0、体积均为V0.缓慢加热A中气体,使A中气体体积变为原来的1.2倍.设环境温度始终保持不变.

(1)求此时气缸A中气体的压强pA

(2)此过程B中气体吸热还是放热?试分析说明.

正确答案

(1)因为此时活塞处于平衡状态,根据平衡条件可知,pA=pB

选取气缸B中气体为研究对象,初始状态压强为p0

B中气体等温变化,变化后B中气体体积VB=0.8V0

根据根据玻意耳定律有p0V0=pB0.8V0

可得,pB=1.25p0

所以pA=1.25p0

(2)B中气体温度不变,所以内能不变,活塞对B中气体做正功,由热力学第一定律可知,气体肯定放热.

答:(1)求此时气缸A中气体的压强pA为1.25p0

(2)此过程B中气体要放热.

下一知识点 : 气体热现象的微观意义
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