热学热学知识点补充专题练习题及其答案.doc

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1、热学热学知识点补充专题练习题及其答案1.一直径2r=100mm的直立的圆筒形容器，内装（即室温）、的气体，筒的上盖是可自由上下移动、质量m=800g的玻璃板，圆筒（包括上盖和筒底）的热导率和热容量很小，一束功率固定的激光器发射的光无吸收地穿过空气和玻璃板照入筒内，被筒内气体完全吸收并转化为热运动，照射t=10s后关掉激光器，测得玻璃板位移h30.0mm。求：（l）辐射后空气的温度和压强；(2)气体吸收的辐射能、气体吸收的辐射功率及单位时间内吸收的光子数；(3)光能转化为机械势能的效率；（4)让圆筒缓慢地旋转900后成水平方向，气体的温度和压强？ 已知大气压强P0=101 .3 kPa,气体定容

2、摩尔热容2. 一个老式的电保险丝，由连接在两个端纽之间的一根细而均匀的导线构成。导线按斯特藩定律从其表面散热。斯特藩定律指出:辐射功率P跟辐射体表面积S以及一个与温度有关的函数成正比，即，试说明为什么用保险丝时并不需要准确的长度。3. 有两根长度均为50cm的金属丝A和B牢固地焊在一起，另两端固定在牢固的支架上（如图）。其线胀系数分别为A=1.110-5/，B=1.910-5/，倔强系数分别为KA=2106N/m，KB=1106N/m；金属丝A受到450N的拉力时就会被拉断，金属丝B受到520N的拉力时才断，假定支架的间距不随温度改变。问：温度由+30C下降至-20C时，会出现什么情况？（A、

3、B丝都不断呢，还是A断或者B断呢，还是两丝都断呢？）不计金属丝的重量，在温度为30时它们被拉直但张力为零。4.长江大桥的钢梁是一端固定，另一端自由的。这是为什么？如果在-10时把两端都固定起来，当温度升高到40时，钢梁所承担的胁强（压强）是多少？（钢的线胀系数为1210-6/，弹性模量为2.0105N/mm2，g=10m/s2）5.厚度均为a=0.2毫米的钢片和青铜片，在T1=293开时，将它们的端点焊接起来，成为等长的平面双金属片，若钢和青铜的线膨胀系数分别为10-5/度和210-5/度，当把它们的温度升高到T2=293开时，它们将弯成圆弧形，试求这圆弧的半径，在加热时忽略厚度的变化。6.在

4、负载功率P1=1kW，室温t0=20时，电网中保险丝的温度达到t1=120，保险丝的材料的电阻温度系数=410-3K-1，保险丝的熔断温度t2=320，其所释放的热量与温度差成正比地增加，请估计电路中保险丝熔断时负载的功率。7.毛细管由两根内径分别为d1和d2的薄玻璃管构成，其中d1d2，如图21-15所示，管内注入质量为M的一大滴水。当毛细管水平放置时，整个水滴“爬进”细管内，而当毛细管竖直放置时，所有水从中流出来。试问当毛细管的轴与竖直方向之间成多大角时，水滴一部分在粗管内而另一部分在细管内？水的表面张力系数是，水的密度为。对玻璃来说，水是浸润液体。8.有一摆钟在25时走时准确，它的周期是

5、2s，摆杆为钢质的，其质量与摆锤相比可以忽略不计，仍可认为是单摆。当气温降到5时，摆钟每天走时如何变化？已知钢的线胀系数=1.210-5-1。9有一个用伸缩性极小且不漏气的布料制作的气球（布的质量可忽略不计），直径为d=2.0m。球内充有压强p0=1.005105Pa的气体，该布料所能承受的最大不被撕破力fm=8.5103N/m，（即对于一块展平的一米宽的布料，沿布面而垂直于布料宽度方向所施加的力超过8.5103N时，布料将被撕破）。开始时，气球被置于地面上，该处的大气压强为pa0=1.000105Pa，温度T0=293K。假设空气的压强和温度均随高度而线性地变化，压强的变化为ap=-9.0P

6、a/m，温度的变化为aT=-3.010-3K/m，问该气球上升到多少高度时将破裂？假设气体上升很缓慢，可认为球内温度随时与周围空气的温度保持一致，在考虑气球破裂时，可忽略气球周围各处和底部之间空气压强的差别。10有一底部开口的热气球，其体积Vb=1.1m3是常数，气球蒙皮的质量mk=0.187kg，其体积可忽略不计，空气的初始温度为3=20，正常的外部气压为p0=1.013bar，在这些条件下的空气密度为1=1.2kg/m2。1为使气球刚好能浮起，气球内的空气必须加热到多高的温度？2先把气球系牢于地，把内部空气加热到稳态温度3=110。当气球被释放并开始上升时，其最初的加速度是多少？3将气球下

7、部扎紧，在气球内部的空气维持稳态温度1=110的情形下，气球在温度为20和地面大气压为p0=1.013bar的等温大气中上升，在这些条件下，求气球能达到的高度h.4.在高度h处见问题3，将气球从其平衡位置拉离h=10m，然后释放，问气球将作何种运动？11、任何弯曲表面薄膜都对液体施以附加压强，如果液体的表面是半径为R的球面的一部分，求其产生的附加压强为多大？12、将1大气压的空气吹成r=2.5厘米的肥皂泡，应作多少功？肥皂液的表面张力系数=4510-3牛/米。13、紧绷的肥皂薄膜有两个平行的边界，线AB将薄膜分隔成两部分（如图21-29（a）。为了演示液体的表面张力现象，刺破左边的膜，线AB受

8、到表面张力作用被拉紧，试求此时线的张力。两平行边之间的距离为d，线AB的长度为l（Ld/2），肥皂液的表面张力系数为14、在航天飞船上，如图2134所示，有一长的圆筒，绕着与筒长度方向垂直的轴以恒定的转速旋转，筒近轴端离oo为，筒内装有非常粘稠、密度的液体，有一颗质量为m=1.0mg、密度粒子从圆筒正中部释放（初始相对筒静止），试求粒子到达筒端克服粘滞阻力所做功。又问如果这个粒子密度，其他条件均不变，则粒子到达筒端过程中克服粘滞阻力所做功又是多少？15、一个气球中充满了2molH2S，气球体积为0.15m3，球内放了一个内装1molSO2的小容器，小容器与气球本身重量可忽略不计，在t=0时刻放

9、手，气球向上飘起，假设上升10s后，小容器自动弹开放出SO2，又过了10s反应完全，此时气球的速率为40m/s，方向向上，且在此10s内，气球上升高度为100m。问再过多久气球重新回到地面，气球内SO2的平均反应速率为多少？（空气阻力不计，空气密度为1.29kg/m3，g=9.8m/s2）16、如图22-20所示，若在湖水里固定一细长圆管，管内有一活塞，它的下端位于水面上，活塞的底面积S=1cm2，质量不计，水面的大气压强P0=1.0105Pa。现把活塞缓慢地提高H=5m，则拉力对活塞做的功为J。17、质量为m1的圆筒水平地放置在真空中，质量为m2、厚度可忽略的活塞将圆筒分为体积相同的两部分（

10、图23-13（a），圆筒的封闭部分充有n摩尔的单原子理想气体，气体的摩尔质量为M，温度为T0，突然放开活塞，气体逸出。试问圆筒的最后速度是多少？设摩擦力、圆筒和活塞的热交换以及气体重心的运动均忽略不计。(T0=273K，m1=0.6kg，m2=0.3kg，n=25mol，氦的摩尔质量为410-3kg/mol，CV=12.6J/molK，=5/3）18、试估算地球大气的总质量M和总分子数N。19、有一气缸，除底部外都是绝热的，上面是一个不计重力的活塞，中间是一块固定的导热隔板，把气缸分隔成相等的两部分A和B，上、下各有1mol氮气（图27-3），现由底部慢慢地将350J热量传送给缸内气体，求（1

11、）A、B内气体的温度各改变了多少？（2）它们各吸收了多少热量。若是将中间的导热隔板变成一个绝热活塞，其他条件不变，则A、B的温度又是各改变多少（不计一切摩擦）？20、一卡诺机在温度为27C和127C两个热源之间运转，（1）若在正循环中，该机从高温热源吸热1.2103cal，则将向低温热源放热多少？对外作功多少？（2）若使该机反向运转（致冷机），当从低温热源吸热1.2103cal热量，则将向高温热源放热多少？外界作功多少？21、一个质量为m=200.0kg，长L0=2.00m薄底大金属桶倒扣在宽旷的水池底部（如图27-15（a）所示）。桶的内横截面积S=0.500m2（桶的容积为L0S），桶本身（桶壁与桶底）的体积V0=2.5010-2m3，桶内封有高度L=0.200m的空气。池深H0=20.00m。大气压强P0=10.00Mh2o，水的密度=1.000103kg/m3，重力加速度g取10.00m/s2。若用图中所示的吊绳将桶上提，使桶底能到达水面处，则绳拉力所需做的功有一最小值。试求从开始到绳拉力刚完成此功的过程中，桶和水（包括池水及桶内水）的机械能改变了多少（结果要保留三位有效数字）？不计水的阻力，设水温很低，不计其饱和蒸汽压的影响，并设水温上下均匀且保持不变。