12.(13分)1100 kg的气锤从2.5 m的高处自由落下，打在质量为200 kg的铁块上(不反弹)，气锤撞击铁块时转化的内能有60%用来升高铁块的温度.要使铁块的温度升高40 ℃以上，气锤至少应落下多少次？[取g＝10 m/s²，铁的比热容c＝4.6×10² J/(kg·℃)]

解析：气锤在撞击铁块的过程中，转化的内能等于气锤机械能的减少

ΔE＝mgh＝2.75×10⁴ J

设n次撞击后使铁块的温度升高了40 ℃，有：

n·ΔE×60%＝cm·Δt

n＝≈223.

答案：223

11.(13分)空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对汽缸中的空气做功2.5×10⁵ J，同时汽缸向外散热0.8×10⁵ J.在此压缩过程中，汽缸中的空气的内能变化量为多少？

解析：由热力学第一定律有：

ΔU＝W+Q

据题意可知：W＝2.5×10⁵ J

Q＝－0.8×10⁵ J

所以：ΔU＝2.5×10⁵ J+(－0.8×10⁵) J＝1.7×10⁵ J.

答案：1.7×10⁵ J

10.如图所示，容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定.A、B的底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热.原先，A中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡.在这个过程中(　)

A.大气压力对水做功，水的内能增加

B.水克服大气压力做功，水的内能减少

C.大气压力对水不做功，水的内能不变

D.大气压力对水不做功，水的内能增加

解析：大气压力做功W_气＝p₀·ΔV，故大气压力对两侧活塞做功的总和为零.又由能量的转化和守恒定律知，水的机械能减小，内能增加.

答案：D

非选择题部分共3小题，共40分.

9.如图所示，带有活塞的汽缸中封闭着一定质量的气体(不计气体的分子势能和重力势能)，已知汽缸和活塞都是绝热的，将一个热敏电阻置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的多用电表的欧姆挡连接.汽缸固定不动，缸内活塞可以自由移动且不漏气.今在活塞上端悬挂一桶沙，细沙从小桶下边的小孔中缓慢流出，在此过程中(　)

A.气体的内能减小

B.气体分子的平均动能不变

C.汽缸内壁单位时间内单位面积上受到的冲量增大

D.多用电表的指针逐渐向左偏转

解析：压缩气体做功，气体的内能增加，温度升高，压强增加.

答案：C

8.质量为m₁的密闭绝热汽缸放在光滑的水平面上，缸内用隔板将汽缸分成两部分，左侧为真空，右侧是质量为m₂的气体，隔板的质量为m₃，隔板用销钉K钉在缸壁上(隔板与缸壁可无摩擦滑动).若将销钉K竖直向上拔出(设隔板与汽缸内壁接触后就粘在一起)，则(　)

A.汽缸将静止不动

B.汽缸将向右移动一定距离后静止

C.缸内气体压强不变

D.缸内气体内能不变

解析：汽缸、隔板及缸内的气体组成的系统动量守恒，故气体彭胀使隔板向左运动时，汽缸向右运动，隔板与汽缸左内壁碰撞后汽缸静止，故选项A错误、B正确；气体膨胀的过程对隔板做功，内能减小，温度降低，压强变小，故选项C、D错误.

答案：B

7.在标准状况下，水蒸气分子的间距约是水分子直径的(　)

A.1倍　B.10倍　C.100倍　D.1000倍

解析：在标准状况下，水蒸气的摩尔体积为：

V_气＝22.4×10^－3 m³/mol

1 mol水蒸气含有的分子数为：N＝6.02×10²³个

每个水蒸气分子所占体积为：

V₀＝＝ m³＝3.72×10^－26 m³

把每个水蒸气分子所占体积看成一个小立方体，分子的平均间距可以看成是相邻两个小立方体中心的间距，它等于每个小立方体的边长.即：

d＝＝ m≈3.35×10^－9 m

水的摩尔体积为：

V_水＝18 cm³/mol＝18×10^－6 m³/mol

把水分子看成紧挨着的一个个小球，则其直径为：

D＝＝ m

≈3.85×10^－10 m.

所以d≈10D，故选项B正确.

答案：B

6.下列说法正确的是(　)

A.密闭钢筒中的油在高压下沿筒壁溢出说明分子间有间隙

B.用气筒给自行车打气时，要用力才能压缩空气，这主要是由于此时空气分子间的作用力是斥力的缘故

C.化学反应说明分子间有作用力

D.植物的根能吸收水分靠的是分子间的吸引力

解析：油沿筒壁溢出说明分子间有间隙，选项A正确.打气时需要用力才能压缩空气是由于大量气体分子持续地碰撞器壁而产生压强的缘故，选项B错误.化学反应是由于反应物质的离子键的作用，而不是由于分子间的作用力形成的，选项C错误.植物的根能吸收水分，靠的是半透膜和根的功能，选项D错误.

答案：A

5.2008年9月27日下午，举世瞩目的神舟七号实现了航天员出舱和太空行走，从电视转播中可以看到翟志刚和刘伯明穿上加气压的舱外服在(与返回舱隔离的)轨道舱中协同作业，16：35：12翟志刚在经过几次尝试后奋力向内打开舱盖，太空在中国人面前豁然打开！下列关于轨道舱内气压的猜想中，正确的是(　)

A.翟志刚需要用很大的力才能把舱盖打开是因为舱内有接近一个大气压的空气压强，而舱外的太空气压为零

B.翟志刚打开舱盖前，轨道舱中应该已经过泄压，舱内接近真空

C.翟志刚打开舱盖时，轨道舱内有与地表附近相似的空气，但由于完全失重，这些空气产生的气压为零

D.翟志刚打开舱盖时，轨道舱内和舱外的太空都有约为一个大气压的空气压强

解析：在太空中，舱外为真空，气压为零，选项D错误；若舱内气压为一个大气压，则内外压力差F≈1.0×10⁵×S≈ 2.5×10⁴ N，用人力无法打开舱盖，故选项A错误；舱内若有与地表相似的空气，即使完全失重也会产生约一个大气压的压强，故选项C错误.

答案：B

4.下列说法正确的是(　)

A.推动活塞压缩汽缸内的气体需加一定的力，这说明气体分子间存在着斥力

B.拉动活塞使汽缸内气体体积增大需加一定的力，这说明气体分子间存在着引力

C.水的体积很难被压缩，这说明水分子间存在着斥力

D.气体总是很容易充满容器，这说明气体分子间存在着斥力

解析：压缩气体需加一定的力是因为分子热运动对器壁冲力产生的压强大于大气压；拉活塞需要力是因为汽缸内压强小于大气压；气体总是充满整个容器也是因为分子的热运动.故选项A、B、D错误.在一个大气压和常温下，水分子的间距与平衡间距相近，再受到压缩时，分子斥力急剧增大，故难以压缩，选项C正确.

答案：C

3.下列说法正确的是(　)

A.电热器消耗的电能可以全部变成内能

B.在火力发电中，蒸汽的内能可以全部转化为电能

C.在手机中，电池的电能全部转化为声音振动的机械能

D.可以制造一种传热物体，能使热量自发地从物体的低温端传给高温端

答案：A