热学 1．如图所示，A、B 两个容器中装有同种气体，容器间用一根细玻璃管连接，管中有 一水银滴 D 作为活塞，当 A 容器内气体的温度为-10℃，B 容器内气体的温度为 10℃ 时，水银滴刚好在玻璃管的中央保持平衡。两个容器内气体的温度都升高 20℃时，下 列判断正确的是（　　） A．水银滴将不移动 B．水银滴将向 A 移动 C．水银滴将向 B 移动 D．无法判断水银滴将向哪个方向移动 2．如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中 可得出的结论是（　　） A．系统状态的改变只能通过传热来实现 B．机械能守恒 C．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关 D．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量 有关 3．如图所示，两端封闭的等臂 U 形管中，两边的空气柱 a 和 b 被水银柱隔开，当 U 形 管竖直放置时，两空气柱的长度差为 H。现在将该 U 形管平放，使两臂处于同一个水 平面上，稳定后两空气柱的长度差为 L，若温度不变，下列关于 L 和 H 的大小关系正 确的是（　　） A．L>H B．L<H C．L=H D．无法判断 4．关于液晶，以下说法正确的是（　　） A．液晶态只是物质在一定温度范围内才具有的存在状态 B．因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏 C．人体组织中不存在液晶结构 D．笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场 强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色 5．如图 a，侧放在水平面上的气缸和一质量不可忽略的光滑活塞，封闭了一定质量的 气体，处于平衡状态。现逆时针缓慢转动气缸，至如图 b 所示的状态。气缸和活塞的 导热性能良好，不计缸内气体的分子势能，则在此过程中缸内气体（　　） A．对外界放热 B．对外界做正功 C．分子平均动能增加 D．内能增加 6．关于布朗运动，下列说法正确的是（　　） A．布朗运动是液体分子的无规则运动 B．液体温度越高，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈 C．在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸，都会发生布朗运动 D．液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子永不停息地做无规则运动 7．一定质量的理想气体，从状态 a 开始，经历 ab ， bc ， cd ， da 四个过程又回到状态 a ，其体积 V O cd T 与热力学温度 的关系图像如下图所示， 的延长线经过坐标原点 ， ab 、 bc e 分别与横轴、纵轴平行， 是 Ob 与 A．气体从状态 d 到状态 a 是压强增大 da 的交点，下列说法正确的是（　　） B．气体从状态 b 到状态 c 是气体对外做 功同时吸热 C．气体从状态 a 到状态 b 过程中吸热 D．气体从状态 c 到状态 d 是等容变化 8．水对玻璃是浸润液体，而水银对玻璃是不浸润液体，它们在毛细管中将发生上升或 下降现象，现把粗细不同的三根毛细管插入水或水银中，液柱如图所示，其中正确的 现象应是（　　） A． C． B． D． 二、多选题 9．下列对浸润及不浸润的理解正确的是（　　） A．在夏季，人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线浸润 B．单杠、双杠运动员上杠表演前，手及杠上涂镁粉，是因为水对镁粉浸润 C．布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙，但雨伞不漏雨水是因为水对伞面不浸润 D．酒精灯的灯芯经常是用丝线做成，因为酒精对丝线浸润 10．如图所示，一个导热汽缸竖直放置，汽缸内封闭有一定质量的理想气体，活塞与 汽缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动。若大气压保持不变，而环境温度缓 慢升高，则在这个过程中（　　） A．汽缸内每个分子的动能都增大 B．封闭气体对外做功 C．汽缸内单位体积内的分子数增多 D．封闭气体吸收热量 11．如图所示，一定质量的理想气体从状态 A 依次经过状态 B、C 和 D 后再回到状态 A。其中，A→B 和 C→D 为等温过程，B→C 和 D→A 为绝热过程。该循环过程中，下 列说法正确的是（　　） A．该循环过程中，气体放热 B．B→C 过程中，气体分子的平均动能增加 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发生变化 三、填空题 12．如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到 水里，“喝”了一口后，又直立起来。之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯 下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而复始，小鸟不停地点头 喝水，成为一台神奇的“永动机”。根据所学物理知识，试分析饮水鸟上下运动的能量来 源：_______________。当水杯中的水干了之后，小鸟还能上下运动吗？_________ （填“能”或“不能”）。 13．如图，压强-温度（p-t）图像中的两条直线 I 和Ⅱ分别表示一定量的理想气体经历 的两个不同过程，p1 和 p2 分别为两直线与纵轴交点的纵坐标，t0 为它们的延长线与横 轴交点的横坐标， t0＝－273.15℃，a、b 为直线 I 上的两点。由图可知，气体在状态 a 和 b 的体积之比 Va∶Vb＝___________；气体在状态 b 和 c 的体积之比 Vb∶Vc＝ ___________。 14．气动椅的部分升降结构示意图如图所示。虚线为封闭、可上下移动的气缸，通过 体积忽略不计的细管将上下两部分气体联通。阴影为固定的物件，各部分横截面面积 分别为 S1 和 S2。若初始时气缸内被封闭的气体压强为 p，上下两部分气体高度均为 h， 则气体对气缸竖直方向的作用力大小为_________；若因外力作用，气缸缓慢下移 h， 则内部气体压强变为_________。 四、解答题 15．在图中，气缸置于水平地面上，气缸截面积为 S，活塞质量为 m，设大气压为 p0， 试求封闭气体的压强． 16．如图所示，一带有小孔导热性能良好的气缸固定在水平地面上，通过横截面积为 S=100cm2 的活塞封闭了体积为 V=1000cm3 的理想气体，气体压强和外界大气压强相等， 气体温度 T0=300K。活塞与水平平台上质量为 m=40kg 的物块 A 用水平轻杆连接。已知 大气压强 p0=1.0×105Pa，物块与平台间的动摩擦因数 μ=0.5，最大静摩擦力和滑动摩擦 力相等，重力加速度 g 取 10m/s2，不计其他阻力。 （1）若封闭小孔对气缸加热，要使系统保持静止，求气缸内气体的最高温度； （2）若用打气筒通过小孔对气缸进行充气，每次充入压强为 p0=1.0×105Pa、体积为 V0=50cm3 的理想气体，要使系统保持静止，求最多充气次数。 17．一根长为 L＝100cm、粗细均匀、可弯曲的导热细管，一端封闭，一端开口。现把 细管弯成“L”形，如图所示，竖直段的长度 h＝60cm。然后将水银从管口缓慢注入且不 让细管中的空气泄漏。已知大气压强 p0＝76cmHg，假定细管被弯曲时，管的长度和管 的内径都不发生变化。 （1）若注入 19cm 的水银，求细管内封闭空气的长度； （2）求能注入水银的最大长度。 18．如图所示，一根上细下粗、上下分别均匀且上端开口、足够长的薄壁玻璃管，管 内用水银柱封住了一段理想气体柱。上下管中水银柱长度 h1=h2=2cm，上方玻璃管横截 面积为 S1，下方玻璃管横截面积为 S2，且 S2=2S1，气体柱长度 l=6cm，大气压强为 76cmHg，气体初始温度为 300K。缓慢升高理想气体温度，求： （i）当水银刚被全部挤出粗管时，理想气体的温度； （ii）当理想气体温度为 451K 时，水银柱下端距粗管上端的距离。 参考答案： 1．C 【解析】 【详解】 假定两个容器内气体的体积不变，即 VA、VB 不变，初始状态时 A、B 中气体温度分别为 263K 和 283K，当温度升高 ΔT 时，容器 A 内气体的压强由 p1 增至 p'1，则 Δp1=p'1-p1 容器 B 内气体的压强由 p2 增至 p'2，则 Δp2=p'2-p2 由查理定律得 Δp1= p1 p2 ·ΔT，Δp2= ·ΔT 263K 283K 因为 p2=p1 所以 Δp1>Δp2 即水银柱将向 B 容器移动。 故选 C。 2．C 【解析】 【详解】 焦耳通过多次实验，最后得到的结论是∶在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功 方式无关，仅与做功数量有关。故选 C。 3．A 【解析】 【详解】 假设 U 形管平放后两部分气体的体积不变，即 L 和 H 的大小相等。在竖直状态时可以判断 出左侧空气柱 a 的压强应比右侧空气柱 b 的压强大，则如果水平放置时 L 和 H 相等的话， 两端的空气柱体积不变，压强也不变。此时水银柱会在两个大小不等的压强作用下向右侧 管中移动，即原来长的空气柱变长，原来短的空气柱变短，则可知 L>H。 故选 A。 【点睛】 由于两部分气体的体积和压强都变化，如果直接去分析四个变化情况，就会使问题难于解 决。在定性分析时，往往可以先假设气体体积不变、压强不变或水银柱的长度不变等，然 后利用气体实验定律分析真实的变化关系。 4．D 【解析】 【详解】 A．液晶态可在一定温度范围或某一浓度范围存在，故 A 错误； B．由于液晶态物质特殊的微观结构，因而呈现出许多奇妙的性质，如光学透射率、反射 率、颜色等性能，对外界的力、热、声、电、光、磁等物理环境的变化十分敏感，因而在 电子工业等领域里可以大显神通，不是自主发光，故 B 错误； C．人体中有的蛋白质与磷脂在一定条件下为流动的液晶态或凝胶态，故 C 错误； D．当液晶通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过，不通电时排列混乱，阻止光 线通过，所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，它对不同色光的吸收强度不一样， 所以显示各种颜色，故 D 正确。 故选 D。 5．A 【解析】 【详解】 当汽缸由图 a 位置缓慢转到图 b 位置时，在活塞的重力作用下，气体被压缩，体积减小， 外界对气体做功；由于气缸和活塞的导热性能良好，则气体的温度不变，气体分子的动能 不变，则内能不变，根据热力学第一定律可知，气体对外放热。 故选 A。 6．B 【解析】 【详解】 A．布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动。故 A 错误； B．液体温度越高，分子热运动越激烈，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈。故 B 正确； C．悬浮颗粒越大，惯性越大，碰撞时受到冲力越平衡，所以大颗粒不做布朗运动。故 C 错误； D．液体中悬浮微粒的布朗运动间接反映了液体分子永不停息地做无规则运动。故 D 错误。 故选 B。 7．C 【解析】 【详解