高考物理选考热学计算题二十五含答案与解析Word文档下载推荐.docx
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当温度T0=300K时,活塞刚好在气缸开口处,弹簧处于原长。
缓慢向左推动气缸,当气缸运动位移x=0.2m时,弹簧弹力大小为F=400N,停止推动,气缸在摩擦力作用下静止。
已知大气压强为P0=1.0×
105Pa,气缸内壁光滑。
(ⅰ)求弹簧的劲度系数k的大小;
(ⅱ)此后,将温度降低到T'
时,弹簧弹力大小仍为F=400N,气缸一直未动,求T'
。
3.如图所示为一定质量的理想气体发生三个状态变化过程的p﹣V图象,其中,BC段对应的是反比例函数图象的一部分,若气体在状态A时的温度为T0,求:
(i)气体在状态C时的温度和体积;
(ii)若气体从B到C的过程中放出的热量为Q,则气体在A→B→C→A的过程中是吸热还是放热?
吸收或放出的热量为多少?
4.如图甲所示,形状别致的玻璃管,上端开口且足够长,较粗的部分横截面积S1=2cm2,较细的部分横截面积S2=1cm2,用适量的水银在管内密封气体。
封闭气体初始温度为57℃,气柱长度L=22cm。
现对封闭气体缓慢加热,气体压强随体积变化的规律如图乙所示,管内气体可视为理想气体,求:
①封闭气体初始状态的压强P1;
②当所有水银全部压入细管时,气体温度T2。
5.某型号汽车轮胎的容积为25L,轮胎内气压安全范围为2.5atm~3.0atm。
有一该型号的汽车轮胎,原来胎内气压为1.4atm,现用一小型气泵给其打气,气泵每秒钟打入0.5L压强为1atm的空气。
假设轮胎容积与气体温度不变,为使该轮胎内气压达到安全范围,至少要打气多长时间?
6.如图所示,竖直圆筒是固定不动的,粗筒横截面积是细筒的3倍,细筒足够长。
粗筒中A、B两活塞间封有一定质量的气体(可视为理想气体),气柱长L=20cm。
活塞A上方的水银深H=15cm,B活塞固定,A活塞的重力及与筒壁间的摩擦不计,开始时水银面与粗筒上端相平,此时封闭气体温度为T1=300K.现对气体加热,直至水银的
被推入细筒中时,则此时气体温度多大?
(大气压强P0相当于75cm的水银柱产生的压强,细筒足够长。
)
7.如图所示,U型玻璃细管竖直放置,水平细管与U型细管底部相连通,各部分细管内径相同。
此时U型玻璃管左。
右两侧水银面高度差为15cm,C管水银面距U型玻璃管底部距离为5cm,水平细管内用小活塞封有长度12.5cm的理想气体A,U型管左管上端封有长25cm的理想气体B,右管上端开口与大气相通,现将活塞缓慢向右压,使U型玻璃管左、右两侧水银面恰好相平(已知外界大气压强为75cmHg,忽略环境温度的变化,水平细管中的水银柱足够长),求:
①此时气体B的气柱长度;
②此时气体A的气柱长度。
8.如图所示,导热的圆柱形气缸放置在水平桌面上,横截面积为S,质量为m1的活塞封闭有一定质量的理想气体,活塞与气缸间不漏气,质量为m2的砝码(含砝码盘)通过左侧竖直的细绳与活塞相连,当环境温度为T时,活塞离缸底的高度为h,由于周围环境温度的变化使活塞缓慢下降到离缸底
处,已知大气压强为P0,不计一切摩擦,重力加速度为g,求:
①周围环境温度变为多少;
②此后保持环境温度不变,要使活塞缓慢返回到高度为h处,需要在砝码盘中添加质量为多少的砝码。
9.如图所示,亚铃状玻璃容器由两段粗管和一段细管连接而成。
容器竖直放置。
容器粗管的截面积为S1=2cm2,细管的截而积S2=lcm2,开始时粗细管内水银长度分别为h1=h2=2rm。
整个细管长为h=4cm。
封闭气体长度为L=6cm。
大气压强为p0=76cmHg,气体初始温度为27℃.求:
①若要使水银刚好离开下面的粗管,封闭气体的温度应为多少K
②若在容器中再倒入同体积的水银,且使容器中封闭气体长度L仍为6cm不变,封闭气体的温度应为多少K
10.如图所示,竖直放置的均匀细U型试管,右管足够长且管口开口。
初始时左管内被水银封闭的空气柱长16cm,气体温度为127℃,左右两管水银面等高且水银面到U型试管底部的高度为12cm。
已知大气压强为p0=75cmHg。
①现对左侧封闭气体降温,直至两侧水银面形成10cm长的高度差。
则此时气体的温度为多少摄氏度?
②若将温度控制在67℃,从右侧管口缓慢抽出水银,则至少抽出多少长度的水银,可以使得左侧管内气体恢复最初的长度?
11.如图所示,两个固定的绝热气缸A与导热气缸B,由刚性杆连接着的两个绝热活塞均可在气缸内无摩擦滑动。
开始时两气缸内装有体积相等,温度均为T0的相同理想气体。
现缓慢加热A中的气体,停止加热至稳定后,A中气体体积变为原来的1.5倍。
设环境温度保持不变,求:
①气缸A中气体的温度;
②气缸B中气体压强变化的微观原因;
③若气缸A中电热丝释放的热量为Q,活塞对外做功为W,比较Q与W的大小并说明原因。
12.2017年10月3日,我国“深海勇士”号载人潜水器在南海完成深海下潜试验任务,某小组设计了一个可测定下潜深度的深度计,如图所示,两气缸I、II内径相同,长度均为L,内部各装有一个活塞,活塞密封性良好且无摩擦,右端开口,在气缸I内通过活塞封有150个大气压的气体,II内通过活塞封有300个大气压的气体,两缸间有一细管相通,当该装置放入水下时,水对I内活塞封有产生挤压,活塞向左移动,通过I内活塞向左移动的距离可测定出下潜深度。
已知1个大气压相当于10m高海水产生的压强,不计海水的温度变化,被封闭气体视为理想气体,求:
(1)当I内活塞向左移动了
时,下潜的深度;
(2)该深度计能测量的最大下潜深度。
13.如图所示,完全相同的导热活塞A、B用轻杆连接,一定质量的理想气体被活塞A、B分成Ⅰ、Ⅱ两部分,封闭在导热性良好的汽缸内,活塞B与缸底部的距离1=0.6m。
初始时刻,气体Ⅰ的压强与外界大气压强相同,温度T=300K.已知活塞A、B的质量均为m=1kg,横截面积均为S=10cm2,外界大气压强po=1×
105Pa,取重力加速度g=10m/s2,不计活塞与汽缸之间的摩擦且密封良好。
现将环境温度缓慢升高至T2=360K,求此时
①气体Ⅰ的压强;
②B与缸底部的距离及轻杆对B的作用力。
14.如图所示,一个壁厚可以不计、质量为M的汽缸放在光滑的水平地面上,活塞的质量为m,面积为S,内部封有一定质量的气体。
活塞不漏气,不计摩擦,外界大气压强为p0,若在活塞上加一水平向左的恒力F(不考虑气体温度的变化),求汽缸和活塞以相同加速度运动时,缸内气体的压强为多大?
15.某压力锅结构如图所示。
盖好密封锅盖,将压力阀套在出气孔上,给压力锅加热,当锅内气体压强达到一定值时,气体就把压力阀顶起。
假定在海平面上压力阀被顶起时,压力锅内的温度为T1,之后每隔t0顶起一次。
(Ⅰ)若此时锅内气体的体积为V,摩尔体积为V0,阿伏加德罗常数为NA,写出锅内气体分子数的估算表达式。
(Ⅱ)假定在一次放气过程中,锅内气体对压力阀及外界做功W,并向外界释放了q的热量,在单位时间内锅体损耗能量为E,时间t内锅需要从外界吸收多少热量?
(Ⅲ)试分析在不同的海拔高度使用压力锅时,压力阀被顶起时锅内气体的温度TH跟海拔高度H的关系式?
已知大气压强p随海拔高度H的变化满足P=p0(1﹣αH),其中常数α>0,压力阀的质量为m,出气孔的横截面积为S。
16.如图甲所示,放置在水平台上的导热良好的气缸内封闭一定质量的理想气体,活塞质量为5kg,面积为25cm2,厚度不计,活塞与气缸之间的摩擦不计,且密闭良好。
气缸全高为25cm,大气压强为1.0×
105Pa,当温度为27℃时,活塞封闭的气柱高为10cm。
若保持气体温度不变,将气缸逆时针缓慢旋转至与水平方向成30°
的状态,如图乙所示。
g取10m/s2.0℃相当于273K。
①分析此过程中气体是吸热还是放热,并说明理由。
②若气缸静止于图乙状态,将外界环境温度缓慢升高,使活塞刚好下移至缸口,求此时的温度。
17.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,若将气泡内的气体视为理想气体,气泡从湖底上升到湖面的过程中,对外界做了0.6J的功,气泡到达湖面后,温度上升的过程中,又对外界做了0.1J的功,同时吸收了0.3J的热量。
求:
(1)整个过程中,气泡内气体内能的增加量;
(2)已知气泡内气体的密度为p=1.29kg/m3,平均摩尔质量为M=0.29kg/mol。
阿伏加德罗常数NA=6.02×
1023mol﹣1,取气体分子的平均直径为d=2×
10﹣10m,若气泡内的气体能完全变为液体,请估算液体体积与原来气体体积的比值。
(结果保留一位有效数字)。
18.两个相同的上端开口的柱状容器用带有活栓的细管(细管中容积不计)相连,开始时活栓是关闭的,如图所示,容器1中在质量为m的活塞下方封闭有一定质量的理想气体,气体体积为
;
容器2中质量为
的活塞位于容器底且没有气体,每个容器内都能保持与外界环境温度相同。
现保持环境温度不变,打开活栓,使两容器中气体达到稳定状态。
已知环境温度为T0,容器的容积都为V0,活塞横截面积S满足关系:
mg=
(P0为外界大气压强)。
不计活塞与容器间摩擦,活塞与容器间密封性能良好。
①稳定后容器1内和容器2内气体的体积各为多少?
②稳定后固定容器2中活塞的位置,再缓慢升高环境温度使容器1中的活塞回到最初的位置,求此时的环境温度。
19.如图所示,粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口,管内有一段水银柱,右管内气体柱长为40cm,中管内水银面与管口A之间气体柱长为42cm,先将口B封闭,再将左管竖直插入水银槽中,设整个过程温度不变,稳定后右管内水银面比中管内水银面高4cm,求
(1)稳定后右管内的气体压强P
(2)左管A端插入水银槽的深度h.(大气压强P0=76cmHg)
20.如图所示,横截面积分别为2S、3S的圆筒形导热容器,底部通过一细管相接通,圆筒高均为40cm,左圆筒开口,右圆简封闭,底部装入水银,稳定时,右侧封闭理想气体高30cm,左侧水银面距圆筒口15cm,现用一轻质话塞封住左侧筒口,并用力缓慢向下推活塞,直至两圆筒内水银面相平,已知大气压强P0=75cmHg,不考虑周围环境温度的变化,求此过程中活塞下降的高度。
21.如图所示,两个水平相对放置的固定气缸通过一根带阀门K的容积不计的细管连通,两轻质活塞用刚性轻杆固连,可在气缸内无摩擦地移动,两活塞面积分别为SA=0.8m2和SB=0.2m2.开始时阀门K关闭,A中充有一定质量的理想气体,B内为真空,气缸中的活塞与缸底的距离a=b=30cm,活塞静止,设温度不变,气缸内壁光滑,外界大气压强p0=1.0×
105Pa保持不变,求:
①阀门K关闭时,A中气体的压强;
②阀门K打开后,活塞A向何处移动,移动多远?
22.如图,一图柱形绝热气缸竖直放置,在距气缸底2h处有固定卡环(活塞不会被顶出)。
质量为M、横截面积为S,厚度可忽略的绝热活塞可以无摩擦地上下移动,活塞下方距气缸底h处还有一固定的可导热的隔板将容器分为A、B两部分,A、B中分别封闭着一定质量的同种理想气体。
初
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