熱學(xué)熱學(xué)知識點(diǎn)補(bǔ)充專題練習(xí)題及其答案1.一直徑2r=100mm的直立的圓筒形容器，內(nèi)裝（即室溫）、的氣體，筒的上蓋是可自由上下移動、質(zhì)量m=800g的玻璃板，圓筒（包括上蓋和筒底）的熱導(dǎo)率和熱容量很小，一束功率固定的激光器發(fā)射的光無吸收地穿過空氣和玻璃板照入筒內(nèi)，被筒內(nèi)氣體完全吸收并轉(zhuǎn)化為熱運(yùn)動，照射Δt=10s后關(guān)掉激光器，測得玻璃板位移Δh＝30.0mm。求：（l）輻射后空氣的溫度和壓強(qiáng)；(2)氣體吸收的輻射能、氣體吸收的輻射功率及單位時間內(nèi)吸收的光子數(shù)；(3)光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械勢能的效率；（4)讓圓筒緩慢地旋轉(zhuǎn)900后成水平方向，氣體的溫度和壓強(qiáng)？已知大氣壓強(qiáng)P0=101.3kPa,氣體定容摩爾熱容2.一個老式的電保險(xiǎn)絲，由連接在兩個端紐之間的一根細(xì)而均勻的導(dǎo)線構(gòu)成。導(dǎo)線按斯特藩定律從其表面散熱。斯特藩定律指出:輻射功率P跟輻射體表面積S以及一個與溫度有關(guān)的函數(shù)成正比，即

，試說明為什么用保險(xiǎn)絲時并不需要準(zhǔn)確的長度。3.有兩根長度均為50cm的金屬絲A和B牢固地焊在一起，另兩端固定在牢固的支架上（如圖）。其線脹系數(shù)分別為αA=1.1×10-5/℃，αB=1.9×10-5/℃，倔強(qiáng)系數(shù)分別為KA=2×106N/m，KB=1×106N/m；金屬絲A受到450N的拉力時就會被拉斷，金屬絲B受到520N的拉力時才斷，假定支架的間距不隨溫度改變。問：溫度由+30°C下降至-20°C4.長江大橋的鋼梁是一端固定，另一端自由的。這是為什么？如果在-10℃時把兩端都固定起來，當(dāng)溫度升高到40（鋼的線脹系數(shù)為12×10-6/℃，彈性模量為2.0×105N/mm2，g=10m/s2）5.厚度均為a=0.2毫米的鋼片和青銅片，在T1=293開時，將它們的端點(diǎn)焊接起來，成為等長的平面雙金屬片，若鋼和青銅的線膨脹系數(shù)分別為10-5/度和2×10-5/度，當(dāng)把它們的溫度升高到T2=293開時，它們將彎成圓弧形，試求這圓弧的半徑，在加熱時忽略厚度的變化。6.在負(fù)載功率P1=1kW，室溫t0=20℃時，電網(wǎng)中保險(xiǎn)絲的溫度達(dá)到t1=120℃，保險(xiǎn)絲的材料的電阻溫度系數(shù)α=4×10-3K-1，保險(xiǎn)絲的熔斷溫度t2=7.毛細(xì)管由兩根內(nèi)徑分別為d1和d2的薄玻璃管構(gòu)成，其中d1?d2，如圖21-15所示，管內(nèi)注入質(zhì)量為M的一大滴水。當(dāng)毛細(xì)管水平放置時，整個水滴“爬進(jìn)”細(xì)管內(nèi)，而當(dāng)毛細(xì)管豎直放置時，所有水從中流出來。試問當(dāng)毛細(xì)管的軸與豎直方向之間成多大角時，水滴一部分在粗管內(nèi)而另一部分在細(xì)管內(nèi)？水的表面張力系數(shù)是σ，水的密度為ρ。對玻璃來說，水是浸潤液體。8.有一擺鐘在25℃時走時準(zhǔn)確，它的周期是2s，擺桿為鋼質(zhì)的，其質(zhì)量與擺錘相比可以忽略不計(jì)，仍可認(rèn)為是單擺。當(dāng)氣溫降到5℃時，擺鐘每天走時如何變化？已知鋼的線脹系數(shù)α=1.2×10-59．有一個用伸縮性極小且不漏氣的布料制作的氣球（布的質(zhì)量可忽略不計(jì)），直徑為d=2.0m。球內(nèi)充有壓強(qiáng)p0=1.005×105Pa的氣體，該布料所能承受的最大不被撕破力fm=8.5×103N/m，（即對于一塊展平的一米寬的布料，沿布面而垂直于布料寬度方向所施加的力超過8.5×103N時，布料將被撕破）。開始時，氣球被置于地面上，該處的大氣壓強(qiáng)為pa0=1.000×105Pa，溫度T0=293K。假設(shè)空氣的壓強(qiáng)和溫度均隨高度而線性地變化，壓強(qiáng)的變化為ap=-9.0Pa/m，溫度的變化為aT=-3.0×10-3K/m，問該氣球上升到多少高度時將破裂？

假設(shè)氣體上升很緩慢，可認(rèn)為球內(nèi)溫度隨時與周圍空氣的溫度保持一致，在考慮氣球破裂時，可忽略氣球周圍各處和底部之間空氣壓強(qiáng)的差別。10．有一底部開口的熱氣球，其體積Vb=1.1m3是常數(shù)，氣球蒙皮的質(zhì)量mk=0.187kg，其體積可忽略不計(jì)，空氣的初始溫度為θ3=20℃，正常的外部氣壓為p0=1.013bar，在這些條件下的空氣密度為ρ1=1.2kg/m21．為使氣球剛好能浮起，氣球內(nèi)的空氣必須加熱到多高的溫度？2．先把氣球系牢于地，把內(nèi)部空氣加熱到穩(wěn)態(tài)溫度θ3=110℃。當(dāng)氣球被釋放并開始上升時，其最初的加速度是多少？3．將氣球下部扎緊，在氣球內(nèi)部的空氣維持穩(wěn)態(tài)溫度θ1=110℃的情形下，氣球在溫度為20℃和地面大氣壓為p0=1.013bar的等溫大氣中上升，在這些條件下，求氣球能達(dá)到的高度h

4.在高度h處[見問題3]，將氣球從其平衡位置拉離Δh=10m，然后釋放，問氣球?qū)⒆骱畏N運(yùn)動？

11、任何彎曲表面薄膜都對液體施以附加壓強(qiáng)，如果液體的表面是半徑為R的球面的一部分，求其產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)為多大？12、將1大氣壓的空氣吹成r=2.5厘米的肥皂泡，應(yīng)作多少功？肥皂液的表面張力系數(shù)α=45×10-3牛/米。13、緊繃的肥皂薄膜有兩個平行的邊界，線AB將薄膜分隔成兩部分（如圖21-29（a））。為了演示液體的表面張力現(xiàn)象，刺破左邊的膜，線AB受到表面張力作用被拉緊，試求此時線的張力。兩平行邊之間的距離為d，線AB的長度為l（L?πd/2），肥皂液的表面張力系數(shù)為σ14、在航天飛船上，如圖21—34所示，有一長的圓筒，繞著與筒長度方向垂直的軸以恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，筒近軸端離oo’為，筒內(nèi)裝有非常粘稠、密度的液體，有一顆質(zhì)量為m’=1.0mg、密度粒子從圓筒正中部釋放（初始相對筒靜止），試求粒子到達(dá)筒端克服粘滯阻力所做功。又問如果這個粒子密度，其他條件均不變，則粒子到達(dá)筒端過程中克服粘滯阻力所做功又是多少？15、一個氣球中充滿了2molH2S，氣球體積為0.15m3，球內(nèi)放了一個內(nèi)裝1molSO2的小容器，小容器與氣球本身重量可忽略不計(jì)，在t=0時刻放手，氣球向上飄起，假設(shè)上升10s后，小容器自動彈開放出SO2，又過了10s反應(yīng)完全，此時氣球的速率為40m/s，方向向上，且在此10s內(nèi)，氣球上升高度為100m。問再過多久氣球重新回到地面，氣球內(nèi)SO2的平均反應(yīng)速率為多少？（空氣阻力不計(jì)，空氣密度為1.29kg/m3，g=9.8m/s216、如圖22-20所示，若在湖水里固定一細(xì)長圓管，管內(nèi)有一活塞，它的下端位于水面上，活塞的底面積S=1cm2，質(zhì)量不計(jì)，水面的大氣壓強(qiáng)P0=1.0×105Pa?，F(xiàn)把活塞緩慢地提高H=5m，則拉力對活塞做的功為

J。17、質(zhì)量為m1的圓筒水平地放置在真空中，質(zhì)量為m2、厚度可忽略的活塞將圓筒分為體積相同的兩部分（圖23-13（a）），圓筒的封閉部分充有n摩爾的單原子理想氣體，氣體的摩爾質(zhì)量為M，溫度為T0，突然放開活塞，氣體逸出。試問圓筒的最后速度是多少？設(shè)摩擦力、圓筒和活塞的熱交換以及氣體重心的運(yùn)動均忽略不計(jì)。(T0=273K，m1=0.6kg，m2=0.3kg，n=25mol，氦的摩爾質(zhì)量為

4×10-3kg/mol，CV=12.6J/mol·K，γ18、試估算地球大氣的總質(zhì)量M和總分子數(shù)N。19、有一氣缸，除底部外都是絕熱的，上面是一個不計(jì)重力的活塞，中間是一塊固定的導(dǎo)熱隔板，把氣缸分隔成相等的兩部分A和B，上、下各有1mol氮?dú)猓▓D27-3），現(xiàn)由底部慢慢地將350J熱量傳送給缸內(nèi)氣體，求

（1）A、B內(nèi)氣體的溫度各改變了多少？

（2）它們各吸收了多少熱量。

若是將中間的導(dǎo)熱隔板變成一個絕熱活塞，其他條件不變，則A、B的溫度又是各改變多少（不計(jì)一切摩擦）？20、一卡諾機(jī)在溫度為27oC和127oC兩個熱源之間運(yùn)轉(zhuǎn)，（1）若在正循環(huán)中，該機(jī)從高溫?zé)嵩次鼰?.2×103cal，則將向低溫?zé)嵩捶艧岫嗌?？對外作功多少？?）若使該機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)（致冷機(jī)），當(dāng)從低溫?zé)嵩次鼰?.2×103cal熱量，則將向高溫?zé)嵩捶艧岫嗌?？外界作功多少?1、一個質(zhì)量為m=200