1、 热学 试题集粹 （ 15+5+9+20=49个） 一、选择题（在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确） 1下列说法正确的是 温度是物体内能大小的标志 布朗运动反映分子无规则的运动 分子间距离减小时，分子势能一定增大 分子势能最小时，分子间引力与斥力大小相等 2关于分子势能，下列说法正确的是 分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越大 分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分 子势能越大 物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化 物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小 3关于分子力，下列说法中正确的是 碎玻璃不能拼合在一起，说明分子间斥力起作用 将两块铅压紧
2、以后能连成一块，说明分子间存在引力 水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在的引力 固体很难拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力 4下面关于分子间的相互作用力的说法正确的是 分子间的相互作用力是由组成分子的原子内部的带电粒 子间的相互作用而引起的 分子间的相互作用力是引力还是斥力跟分子间的距离有关，当分子间距离较大时分子间就只有相互吸引的作用，当分子间距离较小时就只有相互推斥的作用 分子间的引力和斥力总是同时存在的 温度越高，分子间的相互作用力就越大 5用表示两个分子间的距离， 表示两个分子间的相互作用势能当 时两分子间的斥力等于引力设两分子距离很远时 0 当 时， 随的
3、增大而增加 当 时， 随的减小而增加 当 时， 不随而变 当 时， 0 6一定质量的理想气体，温度从 0 升高到 时，压强变化如图 2-1 所示，在这一过程中气体体积变化情况是 图 2-1 不变 增大 减小 无法确定 7将一定质量的理想气体压缩，一次是等温压缩，一次是等压压缩，一次是绝热压缩，那么 绝热压缩，气体的内能增加 等压压缩，气体的内能增加 绝热压缩和等温压缩，气体内能均不变 三个过程气体内能均有变化 8如图 2-2 所示， 0 5理想气体，从状态变化到状态，则气体在状态时的温度为 图 2-2 273 546 810 不知 所以无法确定 9如图 2-3 是一定质量理想气体的 -图线，若
4、其状态由 （为等容过程，为等压过程，为等温过程），则气体在、三个状态时 图 2-3 单位体积内气体分子数相等，即 气体分子的平均速度 气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞次数 气体分子在单位时间内对器壁单位面积作用的总冲量 10一定质量的理想气体的状态变化过程如图 2-4 所示，为一条直线，则气体从状态到状态的过程中 图 2-4 温度保持不变 温度先升高，后又减小到初始温度 整个过程中气体对外不做功，气体要吸热 气体的密度在不断减小 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 BD BC BD C AB C A C CD BD 11一定质量的理想气体自状态经状态变化到状态，这一过程
5、在 -图中的表示如图 2-5 所示，则 图 2-5 在过程中，气体压强不断变大 在过程中，气体密度不断变大 在过程中，气体对外界做功 在过程 中，气体对外界放热 12如图 2-6 所示，一圆柱形容器上部圆筒较细，下部的圆筒较粗且足够长容器的底是一可沿下圆筒无摩擦移动的活塞，用细绳通过测力计将活塞提着，容器中盛水开始时，水面与上圆筒的开口处在同一水平面上（如图），在提着活塞的同时使活塞缓慢地下移在这一过程中，测力计的读数 图 2-6 先变小，然后保持不变 一直保持不变 先变大，然后变小 先变小，然后变大 13如图 2-7 所示，粗细均匀的形管，左管封闭一段空气柱，两侧水银面的高度差为，型管两管间
6、的宽度为，且，现将形管以点为轴顺时针旋转 90 至两个平行管水平，并保持形管在竖直平面内，两管内水银柱的长度分别变为 和 设温度不变，管的直径可忽略不计，则下列说法中正确的是 图 2-7 增大， 减小 减小， 增大，静止时 减小， 增大，静止时 减小， 增大，静止时 14如图 2-8 所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸 的活塞，使气缸悬空而静止，设活塞与缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好使缸内气体总能与外界大气温度相同，则下述结论中正确的是 图 2-8 若外界大气压增大，则弹簧将压缩一些 若外界大气压增大，则气缸上底面距地面的高度将减小 若气温升高， 则气缸上底面距地面的高度
7、将减小 若气温升高，则气缸上底面距地面的高度将增大 15如图 2-9 所示，导热气缸开口向下，内有理想气体，气缸固定不动，缸内活塞可自由滑动且不漏气活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止现给砂桶底部钻一个小洞，细砂慢慢漏出，外部环境温度恒定，则 图 2-9 气体压强增大，内能不变 外界对气体做功，气体温度不变 气体体积减小，压强增大，内能减小 外界对气体做功，气体内能增加 题号 11 12 13 14 15 答案 ABD A A BD AB 二、填空题 1估算一下，可知地球表面附近空气分子之间的距离约为 _（取一位有效数字）；某金属的摩尔质量为，密度为 ，阿伏加德罗常量为若把金属分子视
8、为球形，经估算该金属的分子直径约为_ 2高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧，锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈，不会漏气锅盖中间有一排气孔，上面套上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住当加热高压锅，锅内气体压强增大到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，蒸汽即从排气孔中排出锅外已知某高压锅限压阀的质量为 0 1，排气孔直径为 0 3，则锅内气体压强最大可达 _ 3圆筒内装有 100 升 1的空气，要使圆筒内空气压强增大到 10，应向筒内打入同温度下 2的压缩气体 _ 4如图 2-10 所示 为一定质量理想气体的状态变化过程的图线 ，则 的变化是_过程，若已知 300， 400，则 _ 图 2-10
9、5一圆柱形的坚固容器，高为，上底有一可以打开和关闭的密封阀门现把此容器沉入水深为 H的湖底，并打开阀门 ，让水充满容器，然后关闭阀门设大气压强为 ，湖水密度为 则容器内部底面受到的向下的压强为 _然后保持容器状态不变，将容器从湖底移到湖面，这时容器内部底面受到的向下压强为 _ 填空题 参考答案 1 310 2 2 410 3 450 4等压 1600 3 5 三、实验题 1在 “ 验证玻意耳定律 ” 的实验中，对气体的初状态和末状态的测量和计算都正确无误，结果末状态的值与初状态的 值明显不等，造成这一 结果的可能原因是实验过程中： 气体温度发生变化 气体与外界有热传递 有气体泄漏 气体体积改变
10、得太迅速 2如图 2-11 所示为实验室常用的气压计结构示意图，它是根据托里拆里实验原理制成的，管中水银柱的高度（即为当时的大气压数值）通过带有游标的刻度尺读出，图中的读数部分被放大，从放大的图中读出，测量的大气压强值为 _ 图 1-11 3在利用带刻度的注射器做 “ 验证玻意耳定律 ” 的实验中（ 1）甲同学用水银气压计测大气压强，读数时，观察发现气压计上 20 分度的游标尺（游标尺上每等分刻度线间距为 1 95）上的第 6 条刻度线（第 6 条刻度线是从 0 刻度线数起的第 7 条线）与主尺上的 77 1刻度线正好对齐（ 1）此时大气压强为 _ 图 2-12 （ 2）乙、丙两同学各自对气体
11、观察测量计算后又改变气体状态，得到几组值，并在同一坐标内画出-（ 1）图线如图 1-12 所示，由图线知，这是由于它们的 _不同使得两图线并不重合 4在 “ 验证玻意耳定律 ” 的实验中 （ 1）某同学列出所需要的实验器材：带框架的注射器（有刻度），橡皮帽，钩码（若干个），弹簧秤，天平（带砝码），铁 架台（连铁夹），润滑油 问：该同学漏选了哪些器材 ?答： _ （ 2）图 2-13 是甲、乙两同学在同一次实验中得到的 -（ 1）图若两人实验时操作均正确无误，且选取坐标标度相同，那么两图线斜率不同的主要原因是 _ 图 2-13 5在河边，给你 一根 60左右的两端开口的均匀细玻璃管，米尺一把，请
12、设法测定大气压的值，写出主要实验步骤及相应的所需测量的物理量（不得下水测量）答： 计算大气压的公式 0 6一位同学分别在两天用注射器做两次 “ 验证玻意耳定律 ” 的实验，操作过程和方法都正确，根据实验数据他在同一坐标中画出了两条不重合的甲、乙两条双曲线，如图 2 15 所示，产生这种情况的原因可能是：（ 1） （ 2） 图 2 15 图 2 16 7用 “ 验证玻意尔定律实验 ” 的装置来测量大气压强，所用注射器的最大容积为 ，刻度全长为 L，活塞与钩码支架的总质量为，注射器被固定在竖直方向上，如图 2 16在活塞两侧各悬挂 1 个质量为的钩码时注射器内空气体积为 1；除去钩码后，用弹簧秤向
13、上拉活塞，达到平衡时注射器内空气体积为 2，弹簧秤的读数为（整个过程中，温度保持不变）由这些 数据可以求出大气压强 0 8一学生用带有刻度的注射器做 “ 验证玻意耳定律 ” 的实验他在做了一定的准备工作后，通过改变与活塞固定在一起的框架上所挂钩码的个数得到了几组关于封闭在注射器内部空气的压强和体积的数据用横坐标表示体积的倒数，用纵坐标表示压强，由实验数据在坐标系中画出了 1图，其图线为一条延长线与横轴有较大截距的直线，如图 2 17 所示由图线分析下列四种情况，在实验中可能出现的是 记录气压计指示的大气压强时，记录值比指示值明显减小 记录气压计指示的大气压强时， 记录值比指示值明显偏大 测量活
14、塞和框架的质量时，测量值比指示值明显偏小 测量活塞和框架的质量时，测量值比指示值明显偏大 答： 图 2 17 图 2 18 9验证查理定律的实验装置如图 2 18 所示，在这个实验中，测得压强和温度的数据中，必须测 出的一组数据是 和 首先要在环境温度条件下调节、管中水银面 ，此时烧瓶中空气压强为 ，再把烧瓶放进盛着冰水混合物的容器里，瓶里空气的温度下降至跟冰水混合物的温度一样，此时烧瓶中空气温度为 ，管中水银面将 ，再将管 ，使管中水银面 这时瓶内空气压强等于 实验题 参考答案 1 2 756 5 3 759 30 气体质量 4（ 1）气压计，刻度尺 （ 2）两人实验时封闭气体质量不同 5
15、测玻璃管长 0； 将管部分插入水中，测量管水上部分长度 1； 手指封住上口，将管提出水面，测管内空气柱长 2（ 0 2） 2 水 （ 2 1） 6（ 1）质量不同；（ 2）温度不同 7 0（ 1 2 2 1 2） （ 2 1） 8 9当时大气压，当时温度，等高，大气压， 273，上移，下降，回复到原来标度的位置，大气压强减去、管中水银面高度差 四、计算题 1如图 2-14 所示，有一热气球，球的下端有一小口，使球内外的空气可以流通，以保持球内外压强相等，球内有温度调节器，以便调节球内空气的温度，使气球可以上 升或下降，设气球的总体积 500 （不计算壳体积），除球内空气外，气球质量 180已知
16、地球表面大气温度 280，密度 1 20 ，如果把大气视为理想气体，它的组成和温度几乎不随高度变化问：为使气球从地面飘起，球内气温最低必须加热到多少开 ? 图 2-14 2已知一定质量的理想气体的初始状态 的状态参量为 、 、 ，终了状态 的状态参量为 、 、 ，且 ， ，如图 2-15 所示试用玻意耳定律和查理定律推导出一定质量的理想气体状态方程要求说明推导过程中每步的根据，最后结果的物理意义，且在 -图上用图线表示推导中气体状态的变化过程 图 2-15 3在如图 2-16 中，质量为 的圆柱形气缸位于水平地面，气缸内有一面积 5 00 10 ，质量 10 0的活塞，把一定质量的气体封闭在气
17、缸内，气体的质量比气缸的质量小得多，活塞与气缸的摩擦不计，大气压强 1 00 10 活塞经跨过定滑轮的轻绳与质量为 20 0的圆桶相连当活塞处于平衡时，气缸内的气柱长为 4，为气缸的深度，它比活塞的厚度大得多，现在徐徐向桶内倒入细沙粒，若气缸能离开地面，则气缸的质量应满 足什么条件 ? 图 2-16 4如图 2-17 所示，一圆柱形气缸直立在水平地面上，内有质量不计的可上下移动的活塞，在距缸底高为 2 0 的缸口处有固定的卡环，使活塞不会从气缸中顶出，气缸壁和活塞都是不导热的，它们之间没有摩擦活塞下方距缸底高为 处还有一固定的可导热的隔板，将容器分为 、两部分，、中各封闭同种的理想气体，开始时
18、、中气体的温度均为 27 ，压强等于外界大气压强 ，活塞距气缸底的高度为 1 6 ，现通过中的电热丝缓慢加热，试求： 图 2-17 （ 1）与中气体的压强为 1 5 时，活塞距缸底的高度是多少 ? （ 2）当中气体的压强为 1 5 时，中气体的温度是多少 ? 5如图 2-18 所示是一个容积计，它是测量易溶于水的粉末物质的实际体积的装置，容器的容积 300 是通大气的阀门，是水银槽，通过橡皮管与容器相通连通、的管道很细，容积可以忽略下面是测量的操作过程：（ 1）打开，移动，使中水银面降低到与标记相平（ 2）关闭，缓慢提升，使中水银面升到与标记相平，量出中水银面比标记高 25（ 3）打开，将待测
19、粉末装入容器中，移动使内水银面降到标记处（ 4）关闭，提升使内水 银面升到与标记相平，量出中水银面比标记高 75（ 5）从气压计上读得当时大气压为 75设整个过程温度保持不变试根据以上数据求出中待测粉末的实际体积 图 2-18 6某种喷雾器贮液筒的总容积为 7 5，如图 2-19 所示，现打开密封盖，装入 6的药 液，与贮液筒相连的活塞式打气筒，每次能压入 300 、 1的空气，若以上过程温度都保持不变，则 图 2-19 （ 1）要使贮气筒中空气压强达到 4，打气筒应该拉压几次 ? （ 2）在贮气筒内气体压强达 4，才打开喷嘴使其喷雾，直至内外气体压强相等，这时筒内还剩多少药液 ? 7（ 1）
20、一定质量的理想气体，初状态的压强、体积和温度分别为 1、 1、 1，经过某一变化过程，气体的末状态压强、体积和温度分别为 2、 2、 2试用玻意耳定律及查理定律推证： 1 1 1 2 2 2 （ 2）如图 2 19，竖直放置的两端开口的形管（内径均匀），内充有密度为 的水银，开始两管内的水银面到管口的距离均为在大气压强为 0 2 时，用质量和厚度均不计的橡皮塞将形管的左侧管口封闭，用摩擦和厚度均不计的小活塞将形管右侧管口封闭，橡皮塞与管口内壁间的最大静摩擦力 （为管的内横截面积）现将小活塞向下推，设管内空气温度保持不变，要使橡皮塞不会从管口被推出，求小活塞下推的最大距离 图 2 19 8用玻马
21、定律和查理定律推出一定质量理想气体状态方程，并在图 2 20 的气缸示意图中，画出活塞位置，并注明变化原因，写出状态量 图 2 20 9如图 2 21 所示装置中，、和三支内径相等的玻璃管，它们都处于竖直位置，、两管的上端等高，管内装有水，管上端封闭，内有气体，管上端开口与大气相通，管中水的下方有活塞顶住、三管由内径很小的细管连接在一起开始时，管中气柱长 1 3.0，管中气柱长 2 2.0，管中水柱长 0 3，整个装置处于平衡状态现将活塞缓慢向上顶，直到管中的水全部被顶到上面的管中，求此时管中气柱的长度 1 ，已知大气压强 0 1.010 5，计算时取 10 2 图 2 20 10麦克劳真空计
22、是一种测量极稀薄气体压强的仪器，其基本部 分是一个玻璃连通器，其上端玻璃管与盛有待测气体的容器连接，其下端经过橡皮软管与水银容器 R 相通，如图 2 22 所示图中 1、2是互相平行的竖直毛细管，它们的内径皆为， 1顶端封闭在玻璃泡与管相通处刻有标记测量时，先降低 R 使水银面低于，如图 2 22（）逐渐提升，直到 2中水银面与 1 顶端等高，这时 1中水银面比顶端低，如图 2 22（）所示设待测容器较大，水银面升降不影响其中压强，测量过程中温度不变已知（以上）的容积为， 1的容积远小于，水银密度为 （ 1）试导出上述过程 中计算待测压强的表达式（ 2）已知 628 3，毛细管的直径 0.30，水银密度 13.610 3 3， 40，算出待测压强（计算时取 10 2，结果保留 2 位数字） 图 2 21
