高考物理选考热学计算题(一)含答案与解析 下载本文

【分析】先由力学知识确定出状态封闭气体压强,再根据理想气体状态方程列式即可求解;

【解答】解:①气缸内气体的压强为:p1=p0+ρgh1 活塞受力平衡,有:p0S+mg=p1S 联立解得:m=6.8kg

②活塞下降后气体的压强为p2,则有:p0S+(M+m)g=p2S 以气缸内封闭气体为研究对象根据理想气体状态方程,有:

解得:T2=337.5K, 即:t2=64.5℃

答:①活塞的质量m为6.8kg;

②若在活塞上缓慢添加M=26.7kg的沙粒时,活塞下降到距气缸底部H=45cm处,此时气缸内气体的温度64.5℃

【点评】本题考查理想气体的状态方程以及气体压强的计算,要注意正确选择研究气体对象,分析好对应的状态,再选择正确的物理规律求解即可

9.如图所示,在两端封闭粗细均匀的竖直长管道内,用一可自由移动的活塞A封闭体积相等的两部分气体,开始时管道内气体温度都为T0=500K,下部分气体的压强p0=1.25×105Pa,活塞质量m=0.25kg,管道的内径横截面积S=1cm2.现保持管道下部分气体温度不变,上部分气体温度缓慢降至T,最终管道内上部分气体体积变为原来的四分之三,若不计活塞与管道壁间的摩擦,g=10m/s2,求此时:

①下部分气体的压强p; ②上部分气体的温度T.

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【分析】①对下部分气体分析知气体为等温变化,根据玻意耳定律求出气体压强; ②再根据平衡求出上部分气体压强,最后对上部分气体根据根据理想气体状态方程列式求温度.

【解答】解:①设初状态时两部分气体体积均为V0,对下部分气体,等温变化P0V0=PV,由上下体积关系有:解得:P=1×l05Pa;

②对上部分气体,初态压强:

,末态压强:

有理想气体状态方程有:解得:T=281.25K.

答:①下部分气体的压强为1×l05Pa; ②上部分气体的温度为281.25K.

【点评】本题主要是考查了理想气体的状态方程;解答此类问题的方法是:找出不同状态下的三个状态参量,分析理想气体发生的是何种变化,利用理想气体的状态方程列方程求解;本题要能用静力学观点分析各处压强的关系,要注意研究过程中哪些量不变,哪些量变化,选择合适的气体实验定律解决问题.

10.国庆期间小华和家人去拉萨市参观布达拉宫,为了防止出现高原反应现象,他上网购买了一瓶便携式登山瓶装氧气,氧气瓶导热性能良好,品牌产品数据见表格,瓶内氧气可视为理想气体,厂家将瓶装氧气送达小华在拉萨市的酒店,该地海拔约为3700m,大气压强为65000pa,温度为7℃,回答下列问题。

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品牌 制氧机类别 艾润科技 氧气瓶 型号 规格 灌装压强 灌装温度 适用人群 02ar﹣k2 0.65L 1.0×106Pa 27℃ 学生高考、户外旅游缺氧、老人等缺氧人群使用 ①在拉萨市,瓶内氧气的实际压强为多少?

②酒店在受到该瓶装氧气后,由于保管不慎,发生缓慢泄漏,设瓶内氧气在未泄漏前,质量为M,当瓶内气压减小到等于外界大气压时,瓶内剩余氧气的质量为多少?

【分析】依据体积不变,结合查理定律,即可求解; 根据温度不变,玻马定律,即可求解。

【解答】解:①对瓶内气体,体积不变,初状态:P0=1.0×106Pa,T0=300K 末状态P1,T1=280K,由查理定律可知:

解得:P1=P0

=9.3×105Pa

②对瓶内气体,温度不变,初状态,P1=9.3×105Pa,V0=0.65L 泄漏后的氧气压强与温度与瓶内的一样,总体积为V2; 末状态,P2=65000Pa,V2;

由玻马定律P1V0=P2V2,设泄漏后的气体密度为ρ,则M=ρV2,m=ρV0 联立解得m=0.07M

答:①在拉萨市,瓶内氧气的实际压强为9.3×105Pa;

②酒店在受到该瓶装氧气后,由于保管不慎,发生缓慢泄漏,设瓶内氧气在未泄漏前,质量为M,当瓶内气压减小到等于外界大气压时,瓶内剩余氧气的质量为0.07M。

【点评】考查查理定律与玻马定律的应用,注意定律的成立条件,保证研究气体的质量不变,将泄漏气体一并研究。

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11.某同学用如图所示装置研究气体的等温变化,导热良好的气缸固定,轻质细绳一端固定,另一端与活塞相连,定滑轮下面挂一只小桶,改变小桶中沙子质量来改变细绳对活塞的拉力,已知活塞质量为m1,横截面积为S,小桶质量为m2,大气压强为p0,不计滑轮质量和各出摩擦,环境温度保持不变,小桶中没有盛放沙子时测出活塞与气缸底部之间距离为h,现缓慢给小桶中加入质量为m的沙子,问此过程活塞移动的距离是多少?

【分析】以活塞为研究对象,根据力的平衡得知气缸内气体的压强的大小,根据其他变化前后的状态参量,利用玻意尔定律列式计算活塞移动的距离。 【解答】解:设桶内无沙子时封闭气体的气体压强为P1,给小桶中加入质量为m的沙子后封闭气体的压强为P2,活塞与气缸底部之间距离为h',则 桶内无沙子时,细绳的拉力为对活塞受力分析有:P0S=P1S+m1g+F1 解得:

同理,桶内有沙子时,对活塞受力分析有:解得:

由玻意耳定律可得:P1Sh=P2Sh' 活塞移动的距离△h=h'﹣h,解得:

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