高考物理选考热学计算题(四)含答案与解析(3)

2019-01-27 14:28

27.如图所示,一定质量的理想气体在状态A时的温度为﹣3℃,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,求: ①该气体在状态B时的温度;

②该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量.

28.如图,上端开口的竖直气缸由大、小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞,两活塞用刚性轻杆连接,两活塞间充有氧气,小活塞下方充有氮气.已知大活塞的质量为2m、横截面积为2S,小活塞的质量为m、横截面积为S,两活塞间距为L,大活塞导热性能良好,气缸及小活塞绝热,初始时氮气和气缸外大气的压强均为p0,氮气的温度为T0,大活塞与大圆筒底部相距为,小活塞与小圆筒底部相距为L.两活塞与气缸壁之间的摩擦不计,重力加速度为g.现通过电阻丝缓慢加热氮气,当小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐时,求 ①两活塞间氧气的压强; ②小活塞下方氮气的温度.

29.如图所示,两端开口、粗细均匀的足够长U型玻璃管插在容积很大的水银槽中,管的上部有一定长度的水银,两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中。开启阀门A,当各水银液面稳定时,位置如图所示,此时两部分气体温度均为

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300K.已知h1=5cm,h2=10cm,右侧气体柱长度L1=60cm,大气压为75cmHg,求:

①左则竖直管内气体柱的长度L2;

②关闭阀门A,当左侧竖直管内的气体柱长度为64cm时,则气体温度应升高到多少。

30.如图.一端封闭、粗细均匀的U型玻璃管开口向上竖直放置,管内用水银将一段气体封闭在管中;当温度为200K时,被封闭的气柱长L=22cm,两边水银柱的高度差为h=16cm,已知外界大气压强为P0=76cmHg且保持不变. (1)封闭气体的压强;

(2)为使右端水银面下降3cm,封闭气体温度应变为多少?

31.如图甲所示,粗细均匀、横截面积为S的透热光滑细玻璃管竖直放置,管内用质量为m的水银柱密封着长为l的理想气柱.已知环境温度为T1,大气压强为P0,重力加速度为g. (i)若仅将环境温度降为

,求稳定后的气柱长度;

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(ii)若环境温度T1不变,将玻璃管放于水平桌面上并让其以加速度a(a>g)向右做匀加速直线运动(见图乙),求稳定后的气柱长度.

32.如图所示,两端开口的一导热性能良好的容器水平放置,两端是直径不同的两个圆筒,里面各有一个活塞,其横截面积分别为SA=10cm2和SB=6cm2,质量分别为MA=6kg,MB=4kg.它们之间用一质量不计的轻质细杆相连,两活塞可在桶内无摩擦滑动,但不漏气.在气温为﹣23℃时,用销子把B锁住,并把阀门K打开,使容器和大气相通,随后关闭阀门K,此时两活塞间气体的体积为300cm3,当气温升到T时把销子拨去.若刚拨去销子时两活塞的加速度大小为1.2m/s2,方向水平向左,求温度T为多少?(设大气压强为1.0×105Pa不变,容器内气体温度始终和外界气温相同)

33.如图所示,A、B是放置在水平面上的两个形状相同的气缸,其长度为L,S是在B汽缸内可无摩擦滑动的活塞,它的厚度可忽略,A、B之间有一个体积不计的细管联通,K为阀门,A气缸和细管是导热材料制成的,B气缸是绝热材料制成的.开始时阀门关闭,活塞处于B气缸的左端,A、B气缸内分别密闭压强为2p0和p0的两种理想气体,气体温度和环境温度均为T0,打开阀门K后,活塞向右移动的距离并达到平衡(此过程环境温度不变).求: (1)A气缸内气体的压强; (2)B气缸内气体的温度.

34.如图所示,在固定的气缸A和B中分别用活塞封闭有一定质量的理想气体,活塞面积之比SA:SB=1:2,两活塞以刚性细杆相连,可沿水平方向无摩擦滑动,

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两个气缸都不漏气.开始时,A、B中气体的体积皆为V0,温度皆为T0=300k,A中气体压强PA=1.5P0.现对A中气体加热,使其中气体的压强升到PA′=2.0P0.气缸外的大气压强P0=1.0×105Pa,同时保持B中气体的温度不变,求:

(ⅰ)此时B中气体的压强PB′ (ⅱ)此时A中气体温度TA′.

35.如图所示,两个固定的水平气缸,两活塞由刚性杆连接,A的面积为SA=0.8m2,B的面积为SB=0.2m2,两气缸通过一根带阀门K的细管连通(细管容积不计).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,开始时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,大气压强P0保持不变.求: (i)此时A中气体的压强;

(ii)打开阀门K后,活塞A、B向何处移动?移动多远?

36.如图所示,一竖直放置的密闭导热气缸由可自由移动的导热活塞分成上下A、B两部分,横截面积为S;上下两部分气体高度均为H,温度与周围环境温度相同,均为T0,上边气体A的压强为p0.现由于周围环境温度升高,活塞上升了.已知活塞与气缸壁无摩擦,其质量m=气体A的压强和温度.

,g为当地重力加速度,求温度升高后

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37.如图所示,一固定的足够长的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞,已知大活塞的质量为m1=1.50kg,横截面积为s1=80.0cm2,小活塞的质量为m2=2.50kg,横截面积为s2=40.0cm2,两活塞用刚性轻杆连接,活塞的厚度可以忽略,间距保持为l=40.0cm,气缸外大气压强为p=1.00×105Pa.初始时大活塞与小圆筒底部相距,两活塞间封闭气体的温度为T1=495K,现气缸内气体温度缓慢改变,活塞缓慢移动,忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦,重力加速度g取10m/s2.求:

(i)在大活塞与小圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度和压强; (ii)要保证缸内封闭的气体不漏气,缸内封闭气体的最高温度.

38.如图所示,上端开口的光滑圆形气缸竖直放置,截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm处设有卡环ab,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在ab上,缸内气体的压强等于大气压强为p0=1.0×105Pa,温度为300K.现缓慢加热气缸内气体,当温度缓慢升高为330K,活塞恰好离开ab,当温度缓慢升高到363K时,(g取10m/s2)求: ①活塞的质量

②整个过程中气体对外界做的功。

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