2009届高三物理第一轮复习 热学专练(3)计算题

1．在宇宙飞船的实验舱内充满CO2气体，且一段时间内气体的压强不变，舱内有一块面积为S的平板舱壁，如图所示．如果CO2气体对平板的压强是由气体分子垂直撞击平板形成的，假设气体分子中各有1/6的个数分别向上、下、左、右、前、后六个方向运动，且每个分子的速度均为v，设气体分子与平板碰撞后仍以原速反弹．已知实验舱中单位体积内CO2的摩尔数为n, CO2的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为NA．求

(1)单位时间内打在平板上的CO2分子个数．

(2) CO2气体对平板的压力．

解：(1)设在△t时间内，CO2分子运动的距离为L,则

打在平板上的分子数为

故单位时间内打在平板上的CO2的分子数为

(2)根据动量定理得

又,解得

CO2气体对平板的压力为

2．一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80 cm的气柱，活塞的横截面积为0. 01 m2，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个开口与U形管相连，开口离气缸底部的高度为70 cm，开口管内及U形管内的气体体积忽略不计．已知图所示状态时气体的温度为7 0C , U形管内水银面的高度差h1= 5 cm，大气压强p0 =1. 0 ×105 Pa保持不变，水银的密度=13. 6×103 kg/m3．求：

(1)活塞的重力．

(2)现在活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不变，此过程缓慢进行，当气体的温度升高到37℃时，U形管内水银的高度差为多少？

(3)保持上题中的沙粒质量不变，让气缸内的气体逐渐冷却，那么当气体的温度至少降为多少时，U形管内的水银面变为一样高？

解：(1) =13.6×103×10×0.05×0.01 N=68 N.

(2)因为活塞的位置保持不变，所以气缸内的气体近似做等容变化。由可得h2 =0. 134 m.

(3)气体温度下降时，气体的体积会减小，当活塞向下移动到支口下方时，U形管的两臂均与大气相通，两侧液面变为一样高，在此前气体做等压变化．

根据可得，。