高中物理热力学第一定律计算题

如图所示，A、B气缸的长度均为60 cm，截面积均为40 cm²，C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门．整个装置均由导热材料制成．原来阀门关闭，A内有压强p_A = 2.4×10⁵ Pa的氧气．B内有压强p_B = 1.2×10⁵ Pa的氢气．阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡．（假定氧气和氢气均视为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略，环境温度不变）求：

①活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；   
②活塞C移动过程中B中气体是吸热还是放热（简要说明理由）．                        

如图所示，用轻质活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计。开始时活塞距气缸底的高度为，气体温度为。给气缸加热，活塞缓慢上升到距气缸底的高度为处时，缸内气体吸收Q=450J的热量。已知活塞横截面积，大气压强。求：

①加热后缸内气体的温度。
②此过程中缸内气体增加的内能。

如图所示，一个绝热的气缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，隔板将气缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体 A 和 B。活塞的质量为m，横截面积为S，与隔板相距h。现通过电热丝缓慢加热气体，当A气体吸收热量Q时，活塞上升了h，此时气体的温度为T₁。已知大气压强为P₀，重力加速度为g。

①加热过程中，若A气体内能增加了₁，求B气体内能增加量₂
②现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为T₂。求此时添加砂粒的总质量。

如图所示，一圆柱形绝热容器竖直放置，通过绝热活塞封闭着摄氏温度为t₁的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h₁。现通过电热丝给气体加热一段时间，使其温度上升到（摄氏）t₂，若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p₀，重力加速度为g，求：

(1)气体的压强．
(2)这段时间内活塞上升的距离是多少？
(3)这段时间内气体的内能如何变化，变化了多少？

如图所示，两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上，相距为L，处于竖直向下的磁场中整个磁场由n个宽度皆为x₀的条形匀强磁场区域1、2、…、n组成，从左向右依次排列，磁感应强度的大小分别为B、2B、3B、…、nB，两导轨左端MP间接入电阻R，一质量为m的金属棒ab垂直于MN、PQ放在水平导轨上，与导轨电接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。
⑴对导体棒ab施加水平向右的力，使其从图示位置开始运动并穿过n个磁场区，求导体棒穿越磁场区1的过程中通过电阻R的电荷量q；
⑵对导体棒ab施加水平向右的恒力F₀，让它从磁场区1左侧边界处开始运动，当向右运动距时做匀速运动，求棒通过磁场区1所用的时间t；
⑶对导体棒ab施加水平向右的拉力，让它从距离磁场区1左侧x= x₀的位置由静止开始做匀加速运动，当棒ab进入磁场区1时开始做匀速运动，此后在不同的磁场区施加不同的拉力，使棒ab保持做匀速运动穿过整个磁场区，求棒ab通过第i磁场区时的水平拉力Fi和棒ab在穿过整个磁场区过程中回路产生的电热Q。

【物理一选修3-3】
（1）下列说法正确的是          。（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）

A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定大，但相对湿度一定很大

B．在轮胎爆裂的这一短暂过程中，气体膨胀，气体温度下降

C．随着科技的发展，将来可以利用高科技手段，将散失在环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化

D．用油膜法测出油分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油的密度即可

E．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间引力大于斥力
（2）如图所示，一直立的气缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气体最初的体积为V₀，气体最初的压强为0.5p₀；汽缸内壁光滑且缸壁是导热的。开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，设周围环境温度保持不变，已知大气压强为p₀，重力加速度为g。

①求活塞停在B点时缸内封闭气体的体积V；
②结合学过知识，说明整个过程中封闭气体是吸热还是放热。

【物理—物理3-3】
（1）下列说法中正确的是        。
a．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定大，但相对湿度一定很大
b．在轮胎爆裂的这一短暂过程中，气体膨胀，气体温度下降
c．随着科技的发展，将来可以利用高科技手段，将散失在环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
d．用油膜法测出油分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油的密度即可
（2）如图所示，一直立的气缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气体最初的体积为V₀，气体最初的压强为0.5p₀；汽缸内壁光滑且缸壁是导热的。开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，设周围环境温度保持不变，已知大气压强为p₀，重力加速度为g。

①求活塞停在B点时缸内封闭气体的体积V；
②整个过程中封闭气体          （填“吸热”或“放热”），通过缸壁传递的热量Q=            。

足够长的平行金属导轨MN、PQ放置在水平面上，处在磁感应强度B =1.00T的竖直方向匀强磁场，导轨M与P间连接阻值为R=0.30Ω的电阻，质量为m=0.5kg的金属棒ab与MP紧贴在导轨上，处于两导轨间的长度L=0.40m、电阻r=0.10Ω，如图所示。现在水平恒定拉力F作用下金属棒ab由静止开始向右运动，其运动距离与时间的关系如下表所示。导轨与金属棒间的动摩擦因数为0.3，导轨电阻不计。g=10m/s²。求：

时间t（s）	0.0	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0	7.0
运动距离x（m）	0.0	0.6	2.0	4.3	6.8	9.3	11.8	14.3

（1）在4.0s时间内，通过金属棒ab截面的电荷量q；
（2）水平恒定拉力F；
（3）在7.0s时间内，整个回路产生的电热Q。

一定质量理想气体经历如图所示的A→B、B→C、C→A三个变化过程，T_A="300" K，气体从C→A的过程中做功为100J，同时吸热250J，已知气体的内能与温度成正比．求：
（1）气体处于C状态时的温度T_C；
（2）气体处于C状态时内能E_C．

（2）如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p₀的空气中，开始时气体的温度为T₀，活塞与容器底的距离为h₀，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡，求：

(a)外界空气的温度是多少？
(b)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？

若一个空的教室地面面积为15 m²，高3 m，该房间空气温度为27℃．（已知大气压P=l×10⁵Pa）
①则该房间的空气在标准状况下占的体积V=?
②设想该房间的空气从27℃等压降温到0℃，由W=p₀△V计算外界对这些空气做的功为多少?若同时这些空气放出热量5×10⁵J，求这些空气的内能变化了多少?

如图所示，横截面积S=10cm²的活塞，将一定质量的理想气体封闭在竖直放置的圆柱形导热气缸内，开始活塞与气缸底都距离H=30cm．在活塞上放一重物，待整个系统稳定后．测得活塞与气缸底部距离变为h=25cm．已知外界大气压强始终为P₀₌1×10⁵Pa，不计活塞质量及其与气缸之间的摩擦，取g=10rn/s²．求：

①所放重物的质量；
②在此过程中被封闭气体与外界交换的热量．

一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知V_A＝0.3 m³，T_A＝T_C＝300 K，T_B＝400 K.
(1)求气体在状态B时的体积．
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因．
(3)设A→B过程气体吸收热量为Q₁，B→C过程气体放出热量为Q₂，比较Q₁、Q₂的大小并说明原因．

如图所示，一竖直放置的绝热气缸，内壁竖直， 顶部水平，并且顶部安装有体积可以忽略的电热丝，在气缸内通过绝热活塞封闭着一定质量的气体，气体的温度为T₀，绝热活塞的质量为m，横截面积为S₀。若通过电热丝缓慢加热，使得绝热活塞由与气缸底部相距h的位置下滑至2h的位置，此过程中电热丝放出的热量为Q，已知外界大气压强为p₀，重力加速度为g，并且可以忽略活塞与气缸壁之间的摩擦和气体分子之间的相互作用，求：

（i）在活塞下滑过程中，缸内气体温度的增加量△T；
（ii）在活塞下滑过程中，缸内气体内能的增加量△U。

如图所示，用一重量为500N的活塞在气缸内封闭一定质量理想气体，活塞与气缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距气缸底高度h₁="0.50" m。给气缸加热，活塞缓慢上升到距离气缸底h₂ ="0.80" m处，同时缸内气体吸收Q ="450" J的热量。已知活塞横截面积S = 5.0×10^-3 m²，大气压强p₀ =1.0×10⁵ Pa。求：
①缸内气体对活塞所做的功W；
②此过程中缸内气体增加的内能ΔU。