第21屆預賽2004.9.5
一、（15分）填空
e．在標準狀態下，1cm3 氣體中的分子數約為
（阿伏加德羅常量 na＝6.02×1023 mol－1）
第21屆複賽
一、(20分)薄膜材料氣密性能的優劣常用其透氣係數來加以評判．對於均勻薄膜材料，在一定溫度下，某種氣體通過薄膜滲透過的氣體分子數，其中t為滲透持續時間，s為薄膜的面積，d為薄膜的厚度，為薄膜兩側氣體的壓強差．k稱為該薄膜材料在該溫度下對該氣體的透氣係數．透氣係數愈小，材料的氣密性能愈好．
圖為測定薄膜材料對空氣的透氣係數的一種實驗裝置示意圖．efgi為滲透室，u形管左管上端與滲透室相通，右管上端封閉；u形管內橫截面積a＝0.150cm2．實驗中，首先測得薄膜的厚度d =0.66mm，再將薄膜固定於圖中處，從而把滲透室分為上下兩部分，上面部分的容積，下面部分連同u形管左管水面以上部分的總容積為v1，薄膜能夠透氣的面積s =1.
00cm2．開啟開關k1、k2與大氣相通，大氣的壓強p1＝1.00atm，此時u形管右管中氣柱長度，．關閉k1、k2後，開啟開關k3，對滲透室上部分迅速充氣至氣體壓強，關閉k3並開始計時．兩小時後， u形管左管中的水面高度下降了．實驗過程中，始終保持溫度為．求該薄膜材料在時對空氣的透氣係數．（本實驗中由於薄膜兩側的壓強差在實驗過程中不能保持恆定，在壓強差變化不太大的情況下，可用計時開始時的壓強差和計時結束時的壓強差的平均值來代替公式中的．普適氣體常量r = 8.31jmol-1k-1，1.
00atm = 1.013×105pa）．
第20屆預賽
三、(20分)在野外施工中，需要使質量 m＝4.20 kg的鋁合金構件公升溫。除了保溫瓶中尚存有溫度 t＝ 90.
0℃的1.200 kg的熱水外，無其他熱源．試提出乙個操作方案，能利用這些熱水使構件從溫度 t0=10℃公升溫到 66.0℃以上（含66.
0℃），並通過計算驗證你的方案．已知鋁合金的比熱容 c＝0.880×l03j·(kg·℃)-1，水的比熱容c0 =4.20×103j·(kg·℃)-1，不計向周圍環境散失的熱量。
第20屆複賽
二、（15分）u形管的兩支管 a、b和水平管c都是由內徑均勻的細玻璃管做成的，它們的內徑與管長相比都可忽略不計．己知三部分的截面積分別為 cm2，cm2，cm2，在 c管中有一段空氣柱，兩側被水銀封閉．當溫度為℃時，空氣柱長為物理競賽集錦（熱學）.files/image016.gif" width=9>＝30 cm（如圖所示），c中氣柱兩側的水銀柱長分別為物理競賽集錦（熱學）.
files/image017.gif" width=13>＝2.0cm，物理競賽集錦（熱學）.
files/image018.gif" width=12>＝3.0cm，a、b兩支管都很長，其中的水銀柱高均為物理競賽集錦（熱學）.
files/image019.gif" width=12>＝12 cm．大氣壓強保持為 ＝76 cmhg不變．不考慮溫度變化時管和水銀的熱膨脹．試求氣柱中空氣溫度緩慢公升高到物理競賽集錦（熱學）.files/image021.
gif" width=9>＝97℃時空氣的體積．
第19屆預賽
四、（20分）如圖預19-4所示，三個絕熱的、容積相同的球狀容器a、b、c，用帶有閥門k1、k2的絕熱細管連通，相鄰兩球球心的高度差．初始時，閥門是關閉的，a中裝有1mol的氦（he）,b中裝有1mol的氪（kr）,c中裝有lmol的氙（xe），三者的溫度和壓強都相同．氣體均可視為理想氣體．現開啟閥門k1、k2，三種氣體相互混合，最終每一種氣體在整個容器中均勻分布，三個容器中氣體的溫度相同．求氣體溫度的改變量．已知三種氣體的摩爾質量分別為
在體積不變時，這三種氣體任何一種每摩爾溫度公升高1k，所吸收的熱量均為 ，物理競賽集錦（熱學）.files/image027.gif" width=15>為普適氣體常量．
第19屆複賽
（無）第18屆預賽
六、（ 24分）物理小組的同學在寒冷的冬天做了乙個這樣的實驗：他們把乙個實心的大鋁球加熱到某溫度物理競賽集錦（熱學）.files/image021.
gif" width=9>，然後把它放在結冰的湖面上（冰層足夠厚），鋁球便逐漸陷入冰內．當鋁球不再下陷時，測出球的最低點陷入冰中的深度物理競賽集錦（熱學）.files/image019.gif" width=12>．將鋁球加熱到不同的溫度，重複上述實驗8次，最終得到如下資料：
已知鋁的密度約為水的密度的3倍，設實驗時的環境溫度及湖面冰的溫度均為 0℃．已知此情況下，冰的熔解熱．
1．試採用以上某些資料估算鋁的比熱物理競賽集錦（熱學）.files/image030.gif" width=12>．
2．對未被你採用的實驗資料，試說明不採用的原因，並作出解釋．
第18屆複賽
二、(22分)正確使用壓力鍋的方法是：將己蓋好密封鍋蓋的壓力鍋(如圖復18-2-1)加熱，當鍋內水沸騰時再加蓋壓力閥s，此時可以認為鍋內只有水的飽和蒸氣，空氣己全部排除．然後繼續加熱，直到壓力閥被鍋內的水蒸氣頂起時，鍋內即已達到預期溫度(即設計時希望達到的溫度)，現有一壓力鍋，在海平面處加熱能達到的預期溫度為120℃．某人在海拔5000m的高山上使用此壓力鍋，鍋內有足量的水．
1．若不加蓋壓力閥，鍋內水的溫度最高可達多少？
2．若按正確方法使用壓力鍋，鍋內水的溫度最高可達多少？
3．若未按正確方法使用壓力鍋，即蓋好密封鍋蓋一段時間後，在點火前就加上壓力閥。此時水溫為27℃，那麼加熱到壓力閥剛被頂起時，鍋內水的溫度是多少？若繼續加熱，鍋內水的溫度最高可達多少？
假設空氣不溶於水．
已知：水的飽和蒸氣壓與溫度物理競賽集錦（熱學）.files/image021.gif" width=9>的關係圖線如圖復18-2-2所示．
大氣壓強與高度物理競賽集錦（熱學）.files/image035.gif" width=12>的關係的簡化圖線如圖復18-2-3所示．
℃時；處
第17屆預賽
六、（20分）絕熱容器物理競賽集錦（熱學）.files/image042.gif" width=15>經一閥門與另一容積比物理競賽集錦（熱學）.
files/image042.gif" width=15>的容積大得很多的絕熱容器物理競賽集錦（熱學）.files/image043.
gif" width=15>相連。開始時閥門關閉，兩容器中盛有同種理想氣體，溫度均為30℃，物理競賽集錦（熱學）.files/image043.
gif" width=15>中氣體的壓強為物理競賽集錦（熱學）.files/image042.gif" width=15>中的2倍。
現將閥門緩慢開啟，直至壓強相等時關閉。問此時容器物理競賽集錦（熱學）.files/image042.
gif" width=15>中氣體的溫度為多少？假設在開啟到關閉閥門的過程中處在物理競賽集錦（熱學）.files/image042.
gif" width=15>中的氣體與處在物理競賽集錦（熱學）.files/image043.gif" width=15>中的氣體之間無熱交換．已知每摩爾該氣體的內能為，式中物理競賽集錦（熱學）.
files/image027.gif" width=15>為普適氣體恒量，物理競賽集錦（熱學）.files/image045.
gif" width=15>是熱力學溫度．
第17屆複賽
一、（20分）在一大水銀槽中豎直插有一根玻璃管，管上端封閉，下端開口．已知槽中水銀液面以上的那部分玻璃管的長度，管內封閉有的空氣，保持水銀槽與玻璃管都不動而設法使玻璃管內空氣的溫度緩慢地降低10℃，問在此過程中管內空氣放出的熱量為多少？已知管外大氣的壓強為汞柱高，每摩爾空氣的內能，其中物理競賽集錦（熱學）.files/image045.
gif" width=15>為絕對溫度，常量，普適氣體常量
第16屆預賽
三、（15分）如圖預16-3所示，兩個截面相同的圓柱形容器，右邊容器高為物理競賽集錦（熱學）.files/image053.gif" width=19>，上端封閉，左邊容器上端是乙個可以在容器內無摩擦滑動的活塞。
兩容器由裝有閥門的極細管道相連通，容器、活塞和細管都是絕熱的。開始時，閥門關閉，左邊容器中裝有熱力學溫度為物理競賽集錦（熱學）.files/image054.
gif" width=16>的單原子理想氣體，平衡時活塞到容器底的距離為物理競賽集錦（熱學）.files/image053.gif" width=19>，右邊容器內為真空。
現將閥門緩慢開啟，活塞便緩慢下降，直至系統達到平衡。求此時左邊容器中活塞的高度和缸內氣體的溫度。
提示：一摩爾單原子理想氣體的內能為，其中物理競賽集錦（熱學）.files/image027.
gif" width=15>為摩爾氣體常量，物理競賽集錦（熱學）.files/image045.gif" width=15>為氣體的熱力學溫度。
第16屆複賽
一、（20分）一汽缸的初始體積為物理競賽集錦（熱學）.files/image056.gif" width=17>，其中盛有的空氣和少量的水（水的體積可以忽略）。
平衡時氣體的總壓強是，經做等溫膨脹後使其體積加倍，在膨脹結束時，其中的水剛好全部消失，此時的總壓強為。若讓其繼續作等溫膨脹，使體積再次加倍。試計算此時：
1.汽缸中氣體的溫度；
2.汽缸中水蒸氣的摩爾數；
3.汽缸中氣體的總壓強。
假定空氣和水蒸氣均可以當作理想氣體處理。
全國中學生物理競賽集錦（熱學）答案
第21屆預賽2004.9.5
一、1.
e. 2.7×1019
第21屆複賽
一、開始時u形管右管中空氣的體積和壓強分別為
v2 = ha （1）
全國中學生物理競賽集錦 光學
第21屆預賽2004.9.5 一 15分 填空 1 d 乙個可見光光子的能量的數量級為 j。2 已知某個平面鏡反射的光能量為入射光能量的80 試判斷下列說法是否正確，並簡述理由。a 反射光子數為入射光子數的80 b 每個反射光子的能量是入射光子能量的80 六 15分 有一種高腳酒杯，如圖所示。杯內底...
全國中學生物理競賽分類的
光學11第21屆預賽 一 15分 填空 1 d 乙個可見光光子的能量的數量級為 j。2 已知某個平面鏡反射的光能量為入射光能量的80 試判斷下列說法是否正確，並簡述理由。a 反射光子數為入射光子數的80 b 每個反射光子的能量是入射光子能量的80 2 六 15分 有一種高腳酒杯，如圖所示。杯內底面為...
全國中學生物理競賽分類彙編 光學
光學第21屆預賽 一 15分 填空 1 d 乙個可見光光子的能量的數量級為 j。2 已知某個平面鏡反射的光能量為入射光能量的80 試判斷下列說法是否正確，並簡述理由。a 反射光子數為入射光子數的80 b 每個反射光子的能量是入射光子能量的80 六 15分 有一種高腳酒杯，如圖所示。杯內底面為一凸起的...