高三物理模块练习一

发布 2022-07-13 09:04:28 阅读 1311

1.关于热力学温度,下列说法中正确的是( )

a.-33 ℃=240 k

b.温度变化1 ℃,也就是温度变化1 k

c.摄氏温度与热力学温度都可能取负值。

d.温度由t ℃至2t ℃,对应的热力学温度升高了273 k+t

解析:选ab.本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系.由于t=273 k+t,由此可知:

-33 ℃=240 k,a、b正确;d中初态热力学温度为273 k+t,末态为273 k+2t,温度变化t k,故d错;对于摄氏温度可取负值的范围为0~-273 ℃,因绝对零度达不到,故热力学温度不可能取负值,故c错.

2.如图2-1-8所示,两端开口的u形管中,右侧直管内有一部分空气被一段高h的水银柱与外界隔开,若再向左边的玻璃管中注入一些水银,平衡后,则( )

图2-1-8

a.u形管下部两边水银面的高度差减小。

b.u形管下部两边水银面的高度差增大。

c.u形管下部两边水银面高度差不变。

d.u形管右边玻璃管内的气体体积减小。

解析:选c.由右管内封闭气体的压强平衡条件知,其压强等于外界大气压p0与高h的水银柱产生的压强之和,即p=p0+ph.

根据连通器原理,左管内水银面与右管密闭气体下方水银面高度差应为h.

当左管内再注入一些水银后,由于右管密闭气体上方水银柱高度仍是h,密闭气体的压强不变,所以左、右两管下部水银面高度差不变.

由于密闭气体的温度不变、压强不变,所以它的体积也不会变化.

3.如图2-1-9中,p表示压强,v表示体积,t为热力学温度,各图中正确描述一定质量的气体一定不是等温变化的是( )

图2-1-9

解析:选图中可以直接看出温度不变,b图说明p∝1v,即pv=常数,是等温过程.c图是双曲线,也是等温线.d图的pv乘积越来越大,表明温度升高.d项符合题意.

4.一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽内,如图2-1-10所示,管内水银柱比槽内水银面高h=5 cm,空气柱长l=45 cm,要使管内外水银面相平.求:

图2-1-10

1)应如何移动玻璃管?

2)此时管内空气柱长度为多少?(设此时大气压相当于75 cmhg产生的压强)

解析:(1)欲使管内外水银面相平,则需增大管内气体的压强.可采取的方法是:向下移动玻璃管,管内部气体体积v减小、压强p增大,因此,h减小.所以应向下移动玻璃管.

2)设此管内空气柱长度为l′,p1v1=p2v2,(p0-ρgh)ls=p0l′s,l′= p0-ρgh lp0= 75-5 ×4575cm=42 cm.

答案:(1)向下移动玻璃管 (2)42 cm

一、选择题。

1.下列说法正确的是( )

a.两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的热量。

b.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统也必定处于热平衡。

c.温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量。

d.热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理。

解析:选bcd.由热平衡定律可知,达到热平衡的所有系统具有相同的宏观性质就是系统温度.故选项b、c、d正确.

2.如图2-1-11所示为一定质量的气体的两条等温线,下列关于各状态温度的说法正确的有( )

图2-1-11

a.ta=tbb.tb=tc

c.tc>tdd.td>ta

解析:选ad.由pv=常量可知,气体的p-v图像是双曲线的一支,且p、v乘积越大,温度越高.

3.如图2-1-12所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条p-1v图线.由图可知( )

图2-1-12

a.一定质量的气体在发生等温变化时其压强与体积成正比。

b.一定质量的气体在发生等温变化时其p-1v图线的延长线是经过坐标原点的。

c.t1>t2

d.t1解析:选bd.这是一定质量的气体在发生等温变化时的p-1v图线,由图线知p∝1v,所以p与v应成反比,a错.由图可以看出,p-1v图线的延长线是过坐标原点的,故b对.根据p-1v图线斜率的物理意义可知c错,d对.

4.如图2-1-13所示,竖直放置的弯曲管a端开口,b端封闭,密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内,管内液面高度差分别为h1、h2、h3,则b端气体的压强为(已知大气压强为p0)(

图2-1-13

a.p0-ρg(h1+h2+h3)

b.p0-ρg(h1+h3)

c.p0-ρg(h1+h3-h2)

d.p0-ρg(h1+h2)

解析:选b.求b端气体的压强,要从管口开始依次向里进行分析.中间密封气体的压强p等于外界大气压p0和h3高的液柱产生的压强差,即:

p=p0-ρgh3,而b端气体的压强pb等于中间气体的压强和h1高的液柱产生的压强差,即:pb=p-ρgh1,由以上两式可得:pb=p0-ρg(h1+h3),故选项b正确.

5.大气压强p0=1.0×105 pa.某容器容积为20 l,装有压强为20×105 pa的理想气体,如果保持气体温度不变,把容器的开关打开,待气体达到新的平衡时,容器中剩下的气体质量与原来气体的质量之比为( )

a.1∶19 b.1∶20

c.2∶39 d.1∶18

解析:选b.由p1v1=p2v2,得p1v0=p0v0+p0v,则v0=20 l,v=380 l,即容器中剩余20 l1个大气压的气体,而同样大气压下气体的总体积为400 l,所以剩下气体的质量与原来质量之比等于同压下气体的体积之比,即20400=120,b项正确.

6.如图2-1-14所示,是一定质量的某种气体状态变化的p-v图像,气体由状态a变化到状态b的过程中,气体分子平均速率的变化情况是( )

图2-1-14

a.一直保持不变。

b.一直增大。

c.先减小后增大。

d.先增大后减小。

解析:选d.由图像可知,p**a=pbvb,所以a、b两状态的温度相等,在同一等温线上.由于离原点越远的等温线温度越高,所以从状态a到状态b温度应先升高后降低,分子平均速率先增大后减小.

二、非选择题。

7.如图2-1-15所示,固定在水平地面上的汽缸内封闭着一定质量的气体,活塞与汽缸内壁接触光滑且不漏气,活塞的横截面积s=100 cm2,受到f1=200 n水平向左的推力而平衡,此时,缸内气体对活塞的平均压力为f2=1200 n,则缸内气体的压强p=__pa,缸外大气压强p0=__pa.

图2-1-15

解析:根据压强的定义,缸内气体压强。

p=f2s=1200100×10-4pa=1.2×105 pa

由活塞受力平衡得f2=p0s+f1.

大气压强。p0=f2-f1s=1200-200100×10-4pa=1.0×105 pa.

答案:1.2×105 1.0×105

8.如图2-1-16所示,封闭端有一段长40 cm的空气柱,左右两边水银柱的高度差是19 cm,大气压强为76 cmhg柱,要使两边管中的水银面一样高,需要再注入___cm长的水银柱.

图2-1-16

解析:封闭气体的初态:p1=(76-19) cmhg=57 cmhg,v1=40 cm×s,末态:

p2=76 cmhg,由玻意耳定律知,p1v1=p2v2,得v2=30 cm×s,即空气柱长为30 cm,需要注入的水银柱长为l=39 cm.

答案:399.如图2-1-17所示,玻璃管的质量为m1,内壁光滑,横截面积为s,下端封闭.玻璃管内装有质量为m2的水银,管外壁与斜面间动摩擦因数为μ=36,斜面倾角θ=30°,当玻璃管与水银共同沿斜面下滑时,求被封闭的气体压强为多少?

图2-1-17

解析:设被封闭的气体压强为p,取整体为研究对象,由牛顿第二定律得:

m1+m2)g sinθ-μm1+m2)gcosθ=(m1+m2)a

代入数据,解之得:a=g4

取水银柱为研究对象,有m2g sinθ+p0s-ps=m2a

得:p=p0+m2g4s.

答案:p0+m2g4s

10.如图2-1-18所示,钢筒质量为40 kg,活塞质量为20 kg,横截面积为100 cm2,钢筒放在水平地面上时,气柱长度为10 cm,大气压强为1×105 pa,温度为7 ℃,求:

图2-1-18

1)当竖直向上提活塞杆,将钢筒缓慢被提起来时,气柱多长?

2)当对杆施加竖直向上750 n的拉力时气柱多长?(g取10 m/s2)

解析:钢筒放在地面上和钢筒被缓慢提起来时,系统处于平衡状态,由力的平衡条件,可以求出气体初、末状态的压强.当对杆施加竖直向上750 n的拉力时,f=750 n>(m+m) g=600 n,则钢筒竖直向上做加速运动,由牛顿第二定律可求出气体末状态的压强.

1)设刚提起钢筒时气柱长为l1、压强为p1,钢筒放在地面上时气体压强为p、长度为l.

选活塞为研究对象,钢筒放在地面上尚未提活塞时,根据平衡条件有:

ps=p0s+mg,所以p=p0+mgs=1.2×105 pa,提起后对钢筒受力分析得:

p0s=p1s+mg,p1=p0-mgs=6×104 pa.

选钢筒内封闭气体为研究对象,根据玻意耳定律,有:

pls=p1l1s,l1=plp1=1.2×105×106×104 cm=20 cm.

2)由于拉力f>(m+m)g,钢筒将竖直向上做加速运动,根据牛顿第二定律,有f-(m+m)g=(m+m)a,a=f- m+m gm+m=15060 m/s2=2.5 m/s2.

设这时筒内气体压强为p2、气柱长为l2.选钢筒为研究对象,根据牛顿第二定律,有:

p0s-p2s-mg=ma,则p2=p0s-mg-mas=5×104 pa.

再选铜筒内封闭气体为研究对象,根据玻意耳定律,有:

pls=p2l2s,l2=plp2=1.2×105×105×104 cm=24 cm.

答案:(1)20 cm (2)24 cm

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