1、高二物理競賽熱學(xué)測試題1、（6分）下列說法正確的是（ ）A物體吸收熱量，其溫度一定升高B熱量只能從高溫物體向低溫物體傳遞C遵守?zé)崃W(xué)第一定律的過程一定能實(shí)現(xiàn)D做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式答案：D解析：由熱力學(xué)第一定律可知，做功與熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，D正確；故物體吸收熱量時(shí)，其內(nèi)能不一定增大，A錯(cuò)；由熱力學(xué)第二定律可知，宏觀的熱現(xiàn)象有方向性，但若通過外界做功，熱量也可以從低溫物體傳到高溫物體，B、C錯(cuò)2、（8分）(1)空氣壓縮機(jī)在一次壓縮過程中，活塞對氣缸中的氣體做功為2.0×105J，同時(shí)氣體的內(nèi)能增加了1.5×l05J試問：此壓縮過程中，氣體 (填“吸收”或

2、“放出”)的熱量等于 J(2)若一定質(zhì)量的理想氣體分別按下圖所示的三種不同過程變化，其中表示等壓變化的是 (填“A”、“B”或“C”)，該過程中氣體的內(nèi)能 (填“增加”、“減少”或“不變”)答案：放出；5×104；（2）C；增加；解析：（1）由熱力學(xué)第一定律U = WQ，代入數(shù)據(jù)得：1.5×105 = 2.0×105Q，解得Q =5×104；（2）由PV/T=恒量，壓強(qiáng)不變時(shí)，V隨溫度T的變化是一次函數(shù)關(guān)系，故選擇C圖；3、（6分）地面附近有一正在上升的空氣團(tuán)，它與外界的熱交熱忽略不計(jì).已知大氣壓強(qiáng)隨高度增加而降低，則該氣團(tuán)在此上升過程中（不計(jì)氣團(tuán)內(nèi)分子

3、間的勢能）A.體積減小，溫度降低B.體積減小，溫度不變C.體積增大，溫度降低D.體積增大，溫度不變答案：C解析：本題考查氣體的有關(guān)知識(shí)，本題為中等難度題目。隨著空氣團(tuán)的上升，大氣壓強(qiáng)也隨著減小，那么空氣團(tuán)的體積會(huì)增大，空氣團(tuán)對外做功，其內(nèi)能會(huì)減小，因?yàn)椴挥?jì)分子勢能，所以內(nèi)能由其溫度決定，則其溫度會(huì)降低。所以空氣團(tuán)的體積增大、溫度降低、壓強(qiáng)減小。4、（6分）如圖所示，由導(dǎo)熱材料制成的氣缸和活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)，活塞與氣缸壁之間無摩擦，活塞上方存有少量液體。將一細(xì)管插入液體，由于虹吸現(xiàn)象，活塞上方液體逐漸流出。在此過程中，大氣壓強(qiáng)與外界的溫度保持不變。關(guān)于這一過程，下列說法正確的是

4、（ ） A.氣體分子的平均動(dòng)能逐漸增大B.單位時(shí)間氣體分子對活塞撞擊的次數(shù)增多C.單位時(shí)間氣體分子對活塞的沖量保持不變D.氣體對外界做功等于氣體從外界吸收的熱量答案：（1）D5、（6分）一定量的理想氣體可經(jīng)過不同的過程從狀態(tài)（p1、V1、T1）變化到狀態(tài)（p2、V2、T2），已知T2T1，則在這些過程中( ) A. 氣體一定都從外界吸收熱量B. 氣體和外界交換的熱量是相等的C. 外界對氣體所做的功都是相等的D. 氣體內(nèi)能的變化量都是相等的6（6分）如圖所示，放置在升降機(jī)地板上的盛有水的容器中，插有兩根相對容器的位置是固定的玻璃管a和b，管的上端都是封閉的，下端都是開口的管內(nèi)被水各封有一定質(zhì)量的

5、氣體平衡時(shí)，a管內(nèi)的水面比管外低，b管內(nèi)的水面比管外高現(xiàn)令升降機(jī)從靜止開始加速下降，已知在此過程中管內(nèi)氣體仍被封閉在管內(nèi)，且經(jīng)歷的過程可視為絕熱過程，則在此過程中( )Aa 中氣體內(nèi)能將增加，b中氣體內(nèi)能將減少 Ba 中氣體內(nèi)能將減少，b中氣體內(nèi)能將增加 Ca 、b中氣體內(nèi)能都將增加 Da 、b中氣體內(nèi)能都將減少7、（21分）閱讀如下資料并回答問題：自然界中的物體由于具有一定的溫度，會(huì)不斷向外輻射電磁波，這種輻射因與溫度有關(guān)，稱為熱輻射，熱輻射具有如下特點(diǎn)：輻射的能量中包含各種波長的電磁波；物體溫度越高，單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射的能量越大；在輻射的總能量中，各種波長所占的百分比不同。處

6、于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí)，也要吸收由其他物體輻射的電磁能量，如果它處在平衡狀態(tài)，則能量保持不變，若不考慮物體表面性質(zhì)對輻射與吸收的影響，我們定義一種理想的物體，它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體，單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位央積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對溫度的四次方成正比，即，其中常量瓦/（米2·開4）。在下面的問題中，把研究對象都簡單地看作黑體。有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式：太陽半徑千米，太陽表面溫度開，火星半徑千米，球面積公式，其中R為球半徑。（1）太陽熱輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長為2×109米1×104米范圍內(nèi)，求相應(yīng)的頻率

7、范圍。（2）每小時(shí)從太陽表面輻射的總能量為多少？（3）火星受到來自太陽的輻射可認(rèn)為垂直射到面積為（為火星半徑）的圓盤上，已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍，忽略其它天體及宇宙空間的輻射，試估算火星的平均溫度。（1） （赫） （赫） 輻射的頻率范圍為3×1012赫1.5×1017赫（2）每小時(shí)從太陽表面輻射的總能量為 代入數(shù)所得W=1.38×1010焦 （3）設(shè)火星表面溫度為T，太陽到火星距離為，火星單位時(shí)間內(nèi)吸收來自太陽的輻射能量為 火星單位時(shí)間內(nèi)向外輻射電磁波能量為 火星處在平衡狀態(tài) 即 （11）由式解得火星平均溫度（開） （11）8、（20分）如圖所示

8、，兩個(gè)截面相同的圓柱形容器，右邊容器高為，上端封閉，左邊容器上端是一個(gè)可以在容器內(nèi)無摩擦滑動(dòng)的活塞。兩容器由裝有閥門的極細(xì)管道相連通，容器、活塞和細(xì)管都是絕熱的。開始時(shí)，閥門關(guān)閉，左邊容器中裝有熱力學(xué)溫度為的單原子理想氣體，平衡時(shí)活塞到容器底的距離為，右邊容器內(nèi)為真空。現(xiàn)將閥門緩慢打開，活塞便緩慢下降，直至系統(tǒng)達(dá)到平衡。求此時(shí)左邊容器中活塞的高度和缸內(nèi)氣體的溫度。提示：一摩爾單原子理想氣體的內(nèi)能為，其中為摩爾氣體常量，為氣體的熱力學(xué)溫度。設(shè)容器的截面積為，封閉在容器中的氣體為摩爾，閥門打開前，氣體的壓強(qiáng)為。由理想氣體狀態(tài)方程有 （1）打開閥門后，氣體通過細(xì)管進(jìn)入右邊容器，活塞緩慢向下移動(dòng)，氣體

9、作用于活塞的壓強(qiáng)仍為。活塞對氣體的壓強(qiáng)也是。設(shè)達(dá)到平衡時(shí)活塞的高度為，氣體的溫度為，則有 （2）根據(jù)熱力學(xué)第一定律，活塞對氣體所做的功等于氣體內(nèi)能的增量，即 （3）由（1）、（2）、（3）式解得 （4） （5）9、（20分）絕熱容器經(jīng)一閥門與另一容積比的容積大得很多的絕熱容器相連。開始時(shí)閥門關(guān)閉，兩容器中盛有同種理想氣體，溫度均為30，中氣體的壓強(qiáng)為中的2倍。現(xiàn)將閥門緩慢打開，直至壓強(qiáng)相等時(shí)關(guān)閉。問此時(shí)容器中氣體的溫度為多少？假設(shè)在打開到關(guān)閉閥門的過程中處在中的氣體與處在中的氣體之間無熱交換已知每摩爾該氣體的內(nèi)能為，式中為普適氣體恒量，是熱力學(xué)溫度設(shè)氣體的摩爾質(zhì)量為，容器的體積為，閥門打開前，

10、其中氣體的質(zhì)量為。壓強(qiáng)為，溫度為。由 得 （1）因?yàn)槿萜骱艽螅栽陬}中所述的過程中，容器中氣體的壓強(qiáng)和溫度皆可視為不變。根據(jù)題意，打開閥門又關(guān)閉后，中氣體的壓強(qiáng)變?yōu)椋羝錅囟葹椋|(zhì)量為，則有 （2）進(jìn)入容器中的氣體的質(zhì)量為 （3）設(shè)這些氣體處在容器中時(shí)所占的體積為，則 （4）因?yàn)橹袣怏w的壓強(qiáng)和溫度皆可視為不變，為把這些氣體壓入容器，容器中其他氣體對這些氣體做的功為 （5）由（3）、（4）、（5）式得 （6）容器中氣體內(nèi)能的變化為 （7）因?yàn)榕c外界沒有熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有 （8）由（2）、（6）、（7）和（8）式得 （9）結(jié)果為 10、（21分）如圖所示，A和B是兩個(gè)圓筒形絕熱容器，中

11、間用細(xì)而短的管子連接，管中有導(dǎo)熱性能良好的閥門K ，而管子和閥門對外界卻是絕熱的。F是帶柄的絕熱活塞，與容器A的內(nèi)表面緊密接觸，不漏氣，且不計(jì)摩擦。開始時(shí)，K關(guān)閉，F(xiàn)處于A的左端。A中有摩爾、溫度為T0的理想氣體，B中則為真空。現(xiàn)向右推動(dòng)F ，直到A中氣體的體積與B的容積相等。在這個(gè)過程中，已知F對氣體做功為W ，氣體溫度升為T1 ，然后將K稍稍打開一點(diǎn)，使A中的氣體緩慢向B擴(kuò)散，同時(shí)讓活塞F緩慢前進(jìn)，并保持A中活塞F附近氣體的壓強(qiáng)近似不變。不計(jì)活塞、閥門、容器的熱容量，試問：在此過程中，氣體最后的溫度T2是多少？【解說】為求溫度，可以依據(jù)能量關(guān)系或狀態(tài)方程。但事實(shí)證明，僅用狀態(tài)方程還不夠，而要用能量關(guān)系，摩爾熱容、做功的尋求是必不可少的。過程一：K打開前，過程絕熱，據(jù)熱力學(xué)第一定律，E = W又由 E = CVT 知E = CV（T1 T0）因此，CV = 而且在末態(tài)，P1 = 過程二：K打開后，過程仍然絕熱，而且等壓。所以，W= P1（V1 V1） ，其中V1為A容器最終的穩(wěn)定容積。學(xué)員思考此處求功時(shí)V只取A容器中