中学生物理竞赛1-32热学试题分类汇编(2)

2019-04-02 08:47

(25-5)图示为由粗细均匀的细玻璃管弯曲成的“双U形管”,a、b、c、d为其四段竖直的部分,其中a、d上端是开口的,处在大气中。管中的水银把一段气体柱密封在b、c内,达到平衡时,管内水银面的位置如图所示。现缓慢地降低气柱中气体的温度,若c中的水银面上升了一小段高度Δh,则 A. b中的水银面也上升Δh

B. b中的水银面也上升,但上升的高度小于Δh

C. 气柱中气体压强的减少量等于高为Δh的水银柱所产生的压强 D. 气柱中气体压强的减少量等于高为2Δh的水银柱所产生的压强

(24-7)如图所示,绝热的活塞 S 把一定质量的稀薄气体(可视为理想气体)密封在水平放置的绝热气缸内.活塞可在气缸内无摩擦地滑动.气缸左端的电热丝可通弱电流对气缸内气体十分缓慢地加热.气缸处在大气中,大气压强为p0.初始时,气体的体积为 V0 、压强为 p0.已知 1 摩尔该气体温度升高1K 时其内能的增量为一已知恒量。,求以下两种过程中电热丝传给气体的热量 Ql 与 Q2之比.

1 .从初始状态出发,保持活塞 S 位置固定,在电热丝中通以弱电流,并持续一段时间,然后停止通电,待气体达到热平衡时,测得气体的压强为 pl .

2 .仍从初始状态出发,让活塞处在自由状态,在电热丝中通以弱电流,也持续一段时间,然后停止通电,最后测得气体的体积为V2.

(23-7)一根长为 L(以厘米为单位)的粗细均匀的、可弯曲的细管,一端封闭,一端开口,处在大气中。大气的压强与 H 厘米高的水银柱产生的压强相等,已知管长 L >H 。现把细管弯成 L 形,如图所示。假定细管被弯曲时,管长和管的内径都不发生变化。可以把水银从管口徐徐注入细管而不让细管中的气体泄出。当细管弯成 L 形时,以 l 表示其竖直段的长

度,问 l 取值满足什么条件时,注入细管的水银量为最大值?给出你的论证并求出水银量的最大值(用水银柱的长度表示)。

(22-6)如图所示,两根位于同一水平面内的平行的直长金属导轨,处于恒定磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直.一质量为m的均匀导体细杆,放在导轨上,并与导轨垂直,可沿导轨无摩擦地滑动,细杆与导轨的电阻均可忽略不计.导轨的左端与一根阻值为R0的电阻丝相连,电阻丝置于一绝热容器中,电阻丝的热容量不计.容器与一水平放置的开口细管相通,细管内有一截面为S的小液柱(质量不

计),液柱将1mol气体(可视为理想气体)封闭在容器中.已知温度升高1K时,该气体的内能的增加量为5R2(R为普适气体常量),大气压强为p0,现令细杆沿导轨方向以初速v0向右运动,试求达到平衡时细管中液柱的位移.

(20-3)在野外施工中,需要使质量 m=4.20 kg的铝合金构件升温。除了保温瓶中尚存有温度 t= 90.0℃的1.200 kg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。

(19-4)如图预19-4所示,三个绝热的、容积相同的球状容器A、B、C,用带有阀门K1、K2的绝热细管连通,相邻两球球心的高度差h?1.00m.初始时,阀门是关闭的,A中装有1mol的氦(He),B中装有1mol的氪(Kr),C中装有lmol的氙(Xe),三者的温度和压强都相同.气体均可视为理想气体.现打开阀门K1、K2,三种气体相互混合,最终每一种气体在整个容器中均匀分布,三个容器中气体的温度相同.求气体温度的改变量.已知三种气体的摩尔质量分别为

R0 v0 ?He?4.003?10?3kg?mol?1

?Kr?83.8?10?3kg?mol?1

?Xe?131.3?10?3kg?mol?1

在体积不变时,这三种气体任何一种每摩尔温度升高1K,所吸收的热量均为 3R/2,R为普适气体常量.

(17-6)绝热容器A经一阀门与另一容积比A的容积大得很多的绝热容器B相连。开始时阀门关闭,两容器中盛有同种理想气体,温度均为30℃,B中气体的压强为A中的2倍。现将阀门缓慢打开,直至压强相等时关闭。问此时容器A中气体的温度为多少?假设在打开到关闭阀门的过程中处在A中的气体与处在B中的气体之间无热交换.已知每摩尔该气体的内能为U?

(16-3)如图16-1所示,两个截面相同的圆柱形容器,右边容器高为H,上端封闭,左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的活塞。两容器由装有阀门的极细管道相连,容器、活塞和细管都是绝热的。开始时,阀门关闭,左边容器中装有热力学温度为T0的单原子理想气体,平衡时,活塞到容器底的距离为H,右边容器内为真空。现将阀门缓慢打开,活塞便缓慢下降,直至系统达到平衡,求此时左边容器中活塞的高度和缸内气体的温度。 提示:一摩尔单原子理想气体的内能为(3/2)RT,其中R为摩尔气体常量,T为气体的热力学温度。

5RT,式中R为普适气体恒量,T是热力学温度. 2(15-2)一个质量为m。管口截面为S的薄壁长玻璃管内灌满密度为p的水银,现把它竖直倒插在水银槽中,再慢慢向上提起,直到玻璃管口刚与槽中的水银面接触。这时,玻璃管内水银高度为H,现将管的封闭端挂在天平

另一个盘的挂钩上,而在天平另一个盘中放砝码,如图1。要使天平平衡,则所加砝码质量等于()。

(15-10)1mol理想气体缓慢地经历了一个循环过程,在p-V图中这一过程是一个椭圆,如图6所示.已知此气体若处在与椭圆中心O′点所对应的状态时,其温度为T0 =300K.求在整个循环过程中气体的最高温度T1 ,和最低温度T2 各是多少.

(14-6)如图5所示,一薄壁钢筒竖直放在水平桌面上,桶内有一与底面平行并可上下移动的活塞K,它将筒割成A,B两部,两部分的总容量V=8.31×10米3.活塞导热性能良好,与桶壁无磨,不漏气.筒的顶部轻轻放上一质量与活塞 K 相等的铅盒,盖与筒的上端边缘接触良好 ( 无漏气缝隙 ).当桶内温度t=27C时,活塞上方A中盛有nA=3.00摩尔的理想气体,下方B中盛有nB=0,400摩尔的理想气体,B中气体中体积

占总容积的1/10.现对桶内气体缓慢加热,把一定的热量传给气体,当达到平衡时,B中气体体积变为占总容积的1/9.问桶内气体温度t ′是多少?已知桶外大气压强为p0=1.04×10帕,普适气体常数R=8.31焦/ 摩尔.开

.

(13-4)一个密闭的圆柱形气缸竖直放在水平桌面上,缸内有一与底面平行的可上下滑动的活塞将气缸隔为两部分.活塞导热性能良好,与气缸壁之间无摩擦、不漏气.活塞上方盛有1.5摩尔氢气,下方盛有1摩尔氧气,如图所示.它们的

氧气氢气温度始终相同.已知在温度为320开时,氢气的体积是氧气的4倍.试求在温度是多少时氢气的体积是氧气的3倍.

(12-4)图1所示的A、B是两个管状容器,除了管较粗的部分高低不同外,其他一切全同。将此两容器抽成真空,再同时分别插入两个水银池中。当水银柱停止运动时,问二管中水银的温度是否相同?为什么?设水银与外界没有热交换。

(12-6)两端封闭的均匀玻璃管内,有一段水银柱将管内气体分为两部分。玻璃管与水平面成α角如图3,管内气体处于平衡状态。现保持 α角不便,将玻璃管整个浸入较热的水中,重新达到平衡。试论证水银柱的位置是否变化。如果变化,如何变?

(11-6)有一个两端开口、粗细均匀的U形玻璃细管,放置在竖直平面内,处在压强为P0的大气中,两个竖直支管的高度均为h,水平管的长度为2h,玻璃细管的半径为r,r<

1.如将U型管两个竖直支管的开口分别密封起来,使其管内空气压强均等于大气压强。问当U型管向右作匀加速移动时,加速度应为多大时才能使水平管内水银长度稳定为(5/3)h

2.如将其中一个竖直支管的开口密封起来,使其管内气体压强为1个大气压。问当U型管绕以另一个竖直支管(开口的)为轴作匀速


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