热学计算题专题复习(含答案)(20210929163534)

1、热学计算题专题复习 含答案 热学专题复习二1 、 10 分如下图，水平地面上固定两个完全相同导热性能良好的足够长的气缸， 两气缸内各有一个用轻杆相连接的活塞，活塞和气缸封闭着一定质量的理想气体，活塞到 气缸底部的距离均为 d ，活塞与气缸之间无摩擦，轻杆无压力，大气压强为 p 0，现锁定 两个活塞，使右侧气缸与一个恒温热源接触，使右侧气体的热力学温度升高为原来的 2 倍， 求：i假设右侧气缸的温度升高后，右侧气缸内的气体压强变为多大。ii 假设保证右侧气缸与上述恒温热源的接触，解除两侧活塞的锁定，求稳定后活塞向左移动的距离。2 、9 分 如下图的玻璃管 ABCDE，CD 局部水平，其余局部竖直

2、 B 端弯曲局部 长度可忽略，玻璃管截面半径相比其长度可忽略， CD 内有一段水银柱，初始时数据如 图，环境温度是 300K ，大气压是 75cmHg 。现保持 CD 水平，将玻璃管 A 端缓慢竖直向 下插入大水银槽中，当水平段水银柱刚好全部进入 DE 竖直管内时，保持玻璃管静止不动。 问：i 玻璃管 A 端插入大水银槽中的深度是多少？即水银面到管口 A 的竖直距离？ii 当管内气体温度缓慢降低到多少K 时， DE 中的水银柱刚好回到CD 水平管中？3 、 9 分如下图除气缸右壁外其余局部均绝热，轻活塞 K 与气缸壁接触光滑， K 把密闭气缸分隔成体积相等的两局部，分别装有质量、温度均相同的同

3、种气体 a 和 b ， 原来a、b两局部气体的压强为 p 0、温度为27 C、体积均为 V。现使气体a温度保持 27 C不变，气体b温度降到-48 C,两局部气体始终可视为理想气体，待活塞重新稳定 后，求：最终气体 a 的压强 p 、体积 V a 。4. 10 分如下列图所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面的面积 S=0.01m2，中间用两个活塞 A与B封住一定质量的理想气体，A、B都可沿圆筒无摩擦地上、下滑动，但不漏气， A 的质量可不计、 B 的质量为 M ，并与一劲度系数 k =5X 103N/m的较长的弹簧相连。大气压强p 0=1 x 105Pa，平衡时两活塞间的距离I0=0

4、.6m。现用力压A，使之缓慢向下移动一定距离后保持平衡。此时，用于压 A的力F =5 X 102N。假定气体温度保持不变，求:1此时两活塞间的距离。2活塞 A 向下移的距离。3大气压对活塞 A 和活塞 B 做的总功。5 9分 如下图是小明自制的简易温度计。在空玻璃瓶内插入一根两端开口、内横截面积为 0.4cm 2 的玻璃管，玻璃瓶与玻璃管接口处用蜡密封，整个装置水平放置。玻璃管内有一段长度可忽略不计的水银柱，当大气压为1.0 X 105P a、气温为7C时，水银柱刚好位于瓶口位置，此时封闭气体体积为 480cm 3，瓶口外玻璃管有效长度为 48cm 。求 此温度计能测量的最高气温； 当气温从7

5、C缓慢上升到最高气温过程中，密封气体吸收的热量为3J，那么在这一过程中密封气体的内能变化了多少。6 、 10 分 如下图，内壁光滑长度为 4l 、横截面积为 S 的汽缸 A 、 B ， A 水平、B竖直固定，之间由一段容积可忽略的细管相连，整个装置置于温度27C、大气压为p 0的环境中，活塞 C 、 D 的质量及厚度均忽略不计。原长 3l 、劲度系数 k =3p 0S 的轻弹 簧，一端连接活塞 C 、另一端固定在位于汽缸 A l缸口的 O 点。开始活塞 D 距汽缸 B 的底部 3l 后在 D 上放一质量为 m =i 稳定后活塞 D 下降的距离； p 0S 的物体。求： gii 改变汽缸内气体的

6、温度使活塞 D 再回到初位置，那么气体的温度应变为多少 ?7. 如图，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 2.4T 0、压强为1.2p 0的理想气体，p 0和T 0分别为大气的 压强和温度：气体内能 U与温度T的关系为U =a T,a为正的常量；容器内气 体的所有变化过程都是缓慢的求：1气缸内气体与大气到达平衡时的体积 V 1；2在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量 Q .8. 2021 新课标卷口 如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置玻璃 管的下部封有长I 1 = 25.0cm的空气柱，中间有一段长为I 2 = 25.0c

7、m的水银柱，上部空气柱的长度I 3 = 40.0cm.大气压强为 P 0 = 75.0cmHg.现将一活塞图中未画出从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱长度变为I 1= 20.0cm 假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离9. 用 DIS 研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示， 实验步骤如下： 把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值 p ；1用V 图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线.p(1) 为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施

8、是；(2) 为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是和；1(3) 如果实验操作标准正确，但图中的 V V 0 代表 p10 (10 分)如下图，粗细均匀的 L 形细玻璃管 AOB， OA 、 OB 两局部长度均为 20cm ， OA 局部水平、右端开口，管内充满水银， OB 局部竖直、上端封闭现将玻璃管 在竖直平面内绕 O 点逆时针方向缓慢旋转 53，此时被封闭气体长度为 x 缓慢加热管 内封闭气体至温度 T ，使管内水银恰好不溢出管口大气压强为 75cmHg ，室温为 27C, sin53 =0.8求：气体长度x ； 温度 T 热学专题复习二参考答案1 、 (10 分) 解： (i

9、) 由题意可知，右侧气体做等容变化，升温前，左右气缸内气体压强均为p 0，升温后右侧气体压强为 p 2，由查理定律得：p 0p 2(2分)=解得p 2=2p 0 ( 1 分) ，右侧气体压强变为 p 2 ，由玻意耳定律 (ii) 设活塞向左移动 x ，左侧气体压强 变为 p 1 ?(d +x ) S ( 2 分) 对右侧气体有： 2p 0 ?ds =p 2=p 2 ( 1分) 对活塞受力分析可知： p 1 联立式并代入数据解得： x =d ( 2 分) 32 、 解：i、P 1V 仁P2V 2 即：75 X 160=( 75+5)X L 2L 2=150cm h=25cmii、V 1V 3=

10、L3=140-25+15+10=140cm T 仃 3T 3=262.5K3 、【答案】P = P 0 ; V a = V【解析】试题分析：由题意可知 b 降温平衡后 ab 两局部气体压强仍相等，设为 P ；对 b 气体，加热前压强为： P b =P0 ，体积为： V b =V ，温度为： T b =T0=273+27=300K设降温后气体压强 P，温度：T仁273-48=225K，体积为V 1根据理想气体状态方程 得：b = 7887PVT 0PV 1 T 1对a气体，初态压强为： P a =P0，体积为：V a0=V,温度为：T a =T0=300K末态压强为 P ，体积为： V a =2

11、V-V1因为隔板绝热， a 做等温变化，由玻意耳定律得： P a V a0=PVa 联立得：V a = V ; V 1 = V ; P = P 04 、【答案】( 1) 0.4m(2) 0.3m( 3)200J 8767785 、【答案】18.2 C1.08J【解析】试题分析：当水银柱到达管口时，到达能测量的最高气温T 2，贝V初状态： T 1=(273+7)K=280K V 1=480cm3末状态： V 2=(480+48X 0.4)cm3=499.2 cm3由盖吕萨克定律 V 1V 2= T 1T 2代入数据得 T 2=291.2K=18.2 C水银移动到最右端过程中，外界对气体做功W=-

12、P0SL=-1.92J由热力学第一定律得气体内能变化为厶 E=Q+W=3J+(-1.92J)=1.08J6 、(10 分)解：( i )开始时被封气体的压强为 p 1=p 0 ，活塞 C 距气缸 A 的底部 为 l ，被封气体的 体积为 4lS ，重物放在活塞 D 上稳定后，被封气体的压强p 2=p 0+mg =2p0 S活塞 C 将弹簧向左压缩了距离 l 1 ，那么kl 1=(p 2-p 0)S 根据波意耳定律，得p 04lS =p2xS 活塞 D 下降的距离 ?l =4l -x +l1 整理得？1=7l 3(ii )升高温度过程中，气体做等压变化，活塞 C 的位置不动，最终被封气体的体 积

13、为 (4l +l 1) S , 对最初和最终状态，根据理想气体状态方程得l p 2(4l +) S p04lS =27+273t 2+273解得 t 2=377oC 评分标准：此题共10分，其中每式2分，其余每式1分。7 、解析：(1)在气体由p = 1.2p 0下降到p 0的过程中，气体体积不变，温度由 T =2.4T 0 变为 T 1 ,T p 由查理定律得 T p在气体温度由 T 1 变为 T 0 的过程中，体积由 V 减小到 V 1 ，气体压强不变，由盖吕萨克定律得：V T =, V仃0T = 2T 0 ?1解得？ . 1V = ?12(2) 在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W =

14、 p 0(V V 1)，在这一过程中，气体内能的减少量为A U =a (T 1 T 0)由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为：Q = W +A U,解得 Q = p 0V +a TO8 、解析：以cmHg为压强单位，在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为p 1 = p0l 2 设活塞下推后，下部空气柱的压强为p 1 ,由玻意耳定律得p 11 1= p 1 I 1 如图,设活塞下推距离为 A l ,那么此时玻璃管上部空气柱的长度为I 3 = I 3 + I 1 I 1 A I 设此时玻璃管上部空气柱的压强为p 3 ，那么p 3 = p 1 I 2，由玻意耳定律得p 0I 3 = p 3 I 3 联立式结合题给数据解得A I = 15.0cm.9 、(1)在注射器活塞上涂润滑油2)移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器封闭气体局部3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积10 【解答】解：气体的状态参量：p仁75cmHg, V仁20S, V 2=xS, p2=7