高考物理选考热学计算题(一)含答案与解析 下载本文

②加热过程中气体的内能增加量。

22.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C,其状态变化过程的p﹣V图象如图所示.已知该气体在状态C时的温度为300K.求: (i)该气体在状态A、B时的温度分别为多少?

(ii)该气体从状态A到B是吸热还是放热?请写明理由.

23.如图所示,静止的气缸内封闭了一定质量的气体,水平轻杆一端固定在墙壁上,另一端与气缸内的活塞相连,已知大气压强为1.0×105Pa,气缸的质量为50kg,活塞质量不计,其横截面积为0.01m2,气缸与地面间的最大静摩擦力为气缸重力的0.2倍,活塞与气缸之间的摩擦可忽略,开始时被封闭气体压强为1.0×105Pa、温度为27℃,取g=10m/s2,T=273+t。

①缓慢升高气体温度,求气缸开始向左运动时气体的压强和温度; ②若要保证气缸静止不动,求封闭气体温度的取值范围。

24.如图所示,截面积分别为SA=1cm2、SB=0.5cm2的两个上部开口的柱形气A、B,底部通过体积可以忽略不计的细管连通,A、B两个气缸内分别有两个不计厚度的活塞,质量分别为mA=1.4kg、mB=0.7kg.A气缸内壁粗糙,活塞与气缸间的最大静摩擦力为Ff=3N;B气缸内壁光滑,且离底部2h高处有一活塞销.当气缸内充有某种理想气体时,A、B中的活塞距底部均为h,此时气体温度为T0=300K,外界大气压为P0=1.0×105Pa.现缓慢升高气体温度,(g取10m/s2,)求: ①当气缸B中的活塞刚好被活塞销卡住时,气体的温度;

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②当气缸A中的活塞刚要滑动时,气体的温度T2.

25.如图所示,粗细均匀的试管的横截面积为S,质量为m的活塞可在其内部无摩擦地滑动,它封闭了一段气柱,当试管水平放置且静止时,管内封闭气柱的长度为L,现使试管在水平面内以角速度ω绕位于试管开口端的轴OO'匀速转动,此时活塞与转轴OO'间的距离为L活塞不漏气,运动中封闭气体的温度不变,大气压强为p0,求:

(i)试管转动时封闭气体的压强; (ii)试管转动时封闭气柱的长度。

26.如图所示,一个绝热气缸竖直放在水平地面上,缸体质量M=10kg,活塞质量m=4kg,活塞横截面积S=2×10﹣3m2.活塞上面的气缸里封闭了一定质量的理想气体,活塞下面与劲度系数k=2×103N/m的轻弹簧相连.气缸底部有一个小气孔O与外界相通,大气压强P0=1.0×105Pa.当气缸内气体温度为400K时,弹簧恰好为自然长度,此时缸内气柱长度L1=20cm,g取10m/s2,若缸体始终竖直,活塞始终没有漏气且与缸壁无摩擦.求:

①缓慢加热缸体内气体,当气缸恰好对地面无压力的时候,求弹簧的形变量及缸内气体的压强?

②当缸内气柱长度L3=30cm时,缸内气体温度为多少?

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27.A,B是体积相同的气缸,B内有一导热的、可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞C,D为不导热的阀门.起初,阀门关闭,A内装有压强P1=2.0×105pa温度T1=300K的氮气.B内装有压强P2=1.0×105Pa,温度T2=600K的氧气.打开阀门D,活塞C向右移动,最后达到平衡,以V1和V2分别表示平衡后氮气和氧气的体积,则V1:V2等于多少?(假定氧气和氮气均为理想气体,并与外界无热交换,连接气缸的管道体积可忽略)

28.如图所示,一个内壁光滑的导热气缸倾斜放置,气缸侧面与水平方向成53°角,周围环境温度为27℃,现将一个质量为1kg、截面积与气缸横向面积相同的活塞缓慢放在气缸口,活塞与气缸紧密接触且不漏气。已知活塞面积为4.0×10

﹣4

m2,大气压强为1.0×105 Pa,g取10m/s2,气缸高为0.3m,绝对零度为﹣273℃,

假设气缸内的气体为理想气体。sin 37°=0.6,求: ①活塞静止时气缸内的气体体积;

②现在活塞上放置一个4kg的砝码,再让周围环境温度缓慢升高,要使活塞再次回到气缸顶端,则环境温度为多高?

29.如图所示,容器A和汽缸B都能导热,均处于27℃的环境中,汽缸B上方与大气连通,大气压强为P0=1.0×105Pa.开始时阀门K关闭。A内为真空,其容积VA=1.2L,B内活塞横截面积S=100cm2、质量m=1kg,活塞下方充有理想气体,其体积Vs=4.8L.活塞上方恰与汽缸上部接触但没有弹力。A与B间连通细管体积不计,打开阀门K后使活塞缓慢下移。不计摩擦,g取10m/s2。 ①求稳定后活塞的位置及活塞下移过程中汽缸B内气体对活塞做的功。 ②稳定后将阀门K再次关闭,然后把整个装置放置于207℃的恒温槽中。求活塞稳定后汽缸B内气体的压强。

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30.如图,可自由移动的活塞将密闭气缸分为体积相等的上下两部分A和B,初始时A、B中密封的理想气体温度均为800K,B中气体压强P=1.25×l05 Pa,活塞质量m=2.5kg,气缸横截面积S=10cm2,气缸和活塞均由绝热材料制成.现利用控温装置(未画出)保持B中气体温度不变,缓慢降低A中气体温度,使A中气体体积变为原来的,若不计活塞与气缸壁之间的摩擦,求稳定后A中气体的温度.(g=10m/s2)

31.如图所示,体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;气缸内密封有温度为3T0、压强为2P0的理想气体.P0和T0分别为大气的压强和温度.已知:容器内气体的所有变化过程都是缓慢的,求:缸内气体与大气达到热平衡时外界对气体所做的功W.

32.如图所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h.此时封闭气体的温度为T1,现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时,气体温度上升到T2,已知大气压强为P0,重力加速度为g,不计活塞与气缸的摩擦,求:

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