高考物理选考热学计算题(四)含答案与解析(4)

2019-01-27 14:28

39.如图所示,长为L的均匀玻璃管,其质量为M,用一质量为m,截面为S的活塞在管中封闭了一定质量的空气,将活塞用细线竖直悬挂且静止,此时空气柱长度为L′,设大气压强为P0,求: (i)细线拉力大小T

(ii)如果将玻璃管缓慢往下拉,最少得用多大外力才能将活塞拉离玻璃管(设此过程温度不变)

40.如图所示,有一圆筒形导热气缸静置在地面上,气缸的质量为M,活塞及手柄的质量为m,活塞截面积为S.未用手向上提活塞手柄,活塞处于平衡状态时,被封闭气体的体积为V.若将活塞缓慢上提,求当气缸刚离地面时活塞上升的距离.(大气压强为po,重力加速度为g,活塞与缸壁的摩擦不计,活塞未脱离气缸.

41.如图甲所示,一圆柱形绝热气缸开口向上竖直放置,通过绝热活塞将一定质量的理想气体密封在气缸内,活塞质量m=1kg,横截面积S=5×10﹣4m2,原来活塞处于A位置,现通过电热丝缓慢加热气体,直到活塞缓慢到达新的位置B,在此过程中,缸内气体的V﹣T图象如图乙所示,已知大气压强P0=1.0×105Pa,忽略活塞与气缸壁之间的摩擦,重力加速度g=10m/s2.

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(1)求缸内气体的压强和活塞到达位置B时缸内气体的体积;

(2)若缸内气体原来的内能U0=72J且气体内能与热力学温度成正比,求缸内气体变化过程从电热丝吸收的总热量.

42.如图所示,质量为M=50kg导热良好的薄壁气缸放在水平面上,气缸与水平面的摩擦因数为μ=0.8,用横截面积为S=1.0×10﹣2m2的光滑活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,活塞杆的另一端固定在墙上.活塞杆质量不计,外界大气压强p0=1.0×105Pa.当环境温度为t1=27℃时,密闭气体的体积为V1=2.0×10

﹣3

m3.此时气体压强与外界大气压相同,现使气缸周围环境温度缓慢升高,求:

①气缸刚要开始移动时环境温度要升高到多少?

②当环境温度升高到357°C时,气缸移动的距离是多少?

43.如图所示,粗细相同的导热玻璃管A、B由橡皮软管连接,一定质量的空气被水银柱封闭在A管内,气柱长L1=40cm.B管上方与大气相通,大气压强P0=76cmHg,环境温度T0=300K.初始时两管水银面相平,若A管不动,将B管竖直向上缓慢移动一定高度后固定,A管内水银面上升了h1=2cm. (i)求:B管上移的高度为多少?

(ii)要使两管内水银面再次相平,环境温度 需降低还是升高?变为多少?(大气压强不变)

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44.一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环,该过程每个状态均视为平衡态,各状态参数如图所示.A状态的压强为1.2×105Pa,求: (i)B状态的温度;

(ii)完成一个循环,气体与外界热交换的热量是多少?是吸热还是放热?

45.如图所示,一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下竖直插在装有水银的水银槽内,管内封闭有一定质量的空气,水银槽的截面积上下相同,是玻璃管截面积的10倍.玻璃管截面积S=1.0cm2开始时管内空气柱长度为6cm,管内外水银面高度差为50cm.将玻璃管沿竖直方向缓慢上移(管口未离开槽中水银),使管内外水银面高度差变成60cm.(大气压强相当于75cmHg=1.0×105Pa),求: (1)此时管内空气柱的长度; (2)大气压力对槽内水银面做的功.

46.如图甲所示的玻璃管上端开口,管内有一部分水银封住密闭气体,上管足够

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长,上、下管的截面积分别为S1=3cm2、S2=6cm2.封闭气体初始温度为27℃,乙图为对封闭气体缓慢加热过 程中气体压强随体积变化的图线。 ①求封闭气体初始状态在管中的长度L;

②若缓慢升高气体温度,升高至多少方可将所有水银全部压入细管内。

47.图示为一下粗上细且上端开口的薄壁玻璃管,管内有一段被水银密闭的气体,上管足够长,图中细管的截面积S1=1cm2,粗管的截面积S2=2cm2,管内水银长度hl=h2=2cm,封闭气体长度L=10cm,大气压强p0=76cmHg,气体初始温度为300K,若缓慢升高气体温度,求:

①粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度;

②气体的温度达到492K时,水银柱上端距玻璃管底部的距离.

48.如图所示.密闭气缸竖直放置(气缸上壁C处留有抽气孔).横截面积为S的活塞将气缸分成上、下两部分,其中下部分密闭气体B可视为理想气体,其气体温度为T0.现将上半部分气体A缓慢抽出,使其变成真空并密封,此过程中气体B的温度始终不变且当气体A的压强为p0时,气体B的体积为V1,气体A的体积为4V1,密封抽气孔C后缓慢加热气体B,已知活塞因重力而产生的压强为0.5p0,活塞与气缸璧间无摩擦且不漏气.求: (i)活塞刚碰到气缸上壁时,气体B的温度T1;

(ii)当气体B的温度为3T0时,气缸上壁对活塞的压力大小N.

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49.将如图瓶中水倒尽,仍用橡皮塞将瓶口塞住,用打气筒再将n倍于瓶子容积的空气缓慢压入瓶中,此时橡皮塞恰能跳起,已知大气压强为p0,圆柱形橡皮塞截面积大小为S,外界环境温度不变,不计橡皮塞的重力和充气针对橡皮塞的作用力.求:

①橡皮塞跳起时瓶中气体的压强; ②橡皮塞与瓶口间最大静摩擦力的大小.

50.如图为某种抽气机的工作原理图,当活塞向右运动,阀门K1打开,阀门K2闭合,容器内的气体被抽至抽气机内的气室;当活塞向左运动,阀门K1闭合,阀门K2打开,气室的气体被排出,已知抽气机气室的容积为1L,容积为1L的容器与抽气机相连.求抽气机抽气多少次才能使容器内气体的压强由768mmHg将为3mmHg?(在抽气过程中容器内的温度保持不变)

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