气缸类气体计算问题-最齐全

.z.气缸问题：解决问题的一般思路1、弄清题意，确定研究对象2、分析物理情景及物理过程，分析初末状态，列出理想气体状态方程。对研究对象进展受力分析，根据力学规律列方程3、挖掘题目隐含条件〔如几何关系〕列出方程4、多个方程联立求解1.如下图,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,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。现通过电热丝缓慢加热气体,当气体的温度为T1时活塞上升了h。大气压强为p0,重力加速度为g,不计活塞与汽缸间摩擦。(1)求温度为T1时气体的压强。(2)现停顿对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当添加砂粒的质量为m0时,活塞恰好回到原来位置,求此时气体的温度。2.如下图，导热性能极好的气缸，高为L＝1.0m，开口向上固定在水平面上，气缸中有横截面积为S＝100cm2、质量为m＝20kg的光滑活塞，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。当外界温度为t＝27℃、大气压为p0＝1.0×105Pa时，气柱高度为l＝0.80m，气缸和活塞的厚度均可忽略不计，取g＝10m/s2，求：(1)如果气体温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸顶端，在顶端处，竖直拉力F有多大；(2)如果仅因为环境温度缓慢升高导致活塞上升，当活塞上升到气缸顶端时，环境温度为多少摄氏度。3．如下图，一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。开场时气柱高度为h0，假设在活塞上放上一个质量为m的砝码，再次平衡后气柱高度变为h。去掉砝码，将汽缸倒转过来，再次平衡后气柱高度变为h′。气体温度保持不变，汽缸横截面积为S，重力加速度为g，试求大气压强p0以及活塞的质量M。4.如下图，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动．开场时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为〔=1.0×105Pa为大气压强〕，温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K，活塞恰好离开a、b；当温度为360K时，活塞上升了4cm．。求活塞的质量和物体A的体积。如下图，高L、上端开口的气缸与大气联通，大气压气缸内部有一个光滑活塞，初始时活塞静止，距离气缸底部活塞下部气体的压强为、热力学温度T．假设将活塞下方气体的热力学温度升高到2T，活塞离开气缸底部多少距离？假设保持温度为T不变，在上端开口处缓慢抽气，则活塞可上升的最大高度为多少？【2014·新课标全国卷Ⅰ】一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆形气缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。开场时气体压强为p，活塞下外表相对于气缸底部的高度为h，外界的温度为T0。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上外表，沙子倒完时，活塞下降了h/4。假设此后外界的温度变为T，求重新到达平衡后气体的体积。外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。7.如下图，导热良好的薄壁气缸放在水平面上，用横截面积为S＝1.0×10-2m2的光滑薄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。此时活塞杆与墙刚好无挤压。外界大气压强p0＝1.0×105Pa。当环境温度为27℃时，密闭气体的体积为2.0×10-3m3。求：〔1〕假设固定气缸在水平面上，当环境温度缓慢升高到57℃时，气体压强的p2SKIPIF1<0；〔2〕假设气缸放在光滑水平面上不固定，当环境温度缓慢升高到57℃时，气缸移动的距离；〔3〕保持〔2〕的条件不变下，对气缸施加水平作用力，使缸内气体体积缓慢地恢复到原来数值，这时气缸受到的水平作用力大小。8.如下图，两个壁厚可忽略的圆柱形金属筒A和B套在一起，底部到顶部的高度为18cm，两者横截面积相等，光滑接触且不漏气。将A用绳系于天花板上，用一块绝热板托住B，使它们内部密封的气体压强与外界大气压一样，均为1.0×105Pa，然后缓慢松开绝热板，让B下沉，当B下沉了2cm时，停顿下沉并处于静止状态。求：〔1〕此时金属筒内气体的压强。〔2〕假设当时的温度为27℃，欲使下沉后的套筒恢复到原来位置，应将气体的温度变为多少℃？9.如下图，竖直放置在水平面上的汽缸，其缸体质量M＝10kg，活塞质量m＝5kg，横截面积S＝2×10－3m2，活塞上部的汽缸里封闭一局部理想气体，下部有气孔a与外界相通，大气压强p0＝1.0×105Pa，活塞的下端与劲度系数k＝2×103N/m的弹簧相连。当汽缸内气体温度为127℃时，弹簧的弹力恰好为零，此时缸内气柱长为l＝20cm。则：当缸内气体温度升高到多少时，汽缸对地面的压力为零？(g取10m/s2，活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦)10.如下图，一汽缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积S=100cm2.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接，在平台上有另一物块B，A、B的质量均为m=62.5kg，两物块与平台间的动摩擦因数均为μ=0.8.两物块间距为d=10cm.开场时活塞距缸底L1=10cm，缸内气体压强p1等于外界大气压强p0=1×105Pa，温度t1=27℃.热力学温度与摄氏温度的关系为T=t+273。现对汽缸内的气体缓慢加热，(g=10m/s2)求：物块A开场移动时，汽缸内的温度；物块B开场移动时，汽缸内的温度.11、在图所示的汽缸中封闭着温度为100℃的空气，一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接，重物和活塞均处于平衡状态，这时活塞离缸底的高度为10cm，如果缸内空气变为0℃，问：(1)重物是上升还是下降？(2)这时重物将从原处移动多少厘米？(设活塞与汽缸壁间无摩擦)12.〔2007年**高考真题〕如下图，两个可导热的气缸竖直放置，它们的底部都由一细管连通〔忽略细管的容积〕．两气缸各有一个活塞，质量分别为m1和m2，活塞与气缸无摩擦．活塞的下方为理想气体，上方为真空．当气体处于平衡状态时，两活塞位于同一高度h．〔m1=3m，m2=2m〕〔1〕在两活塞上同时各放一质量为m的物块，求气体再次到达平衡后两活塞的高度差〔假定环境温度始终保持为T0〕．〔2〕在到达上一问的终态后，环境温度由T0缓慢上升到T，试问在这个过程中，气体对活塞做了多少功？气体是吸收还是放出了热量？〔假定在气体状态变化过程中，两物块均不会碰到气缸顶部〕．13．如下图，两端开口的气缸水平固定，A、B是两个厚度不计的活塞，可在气缸内无摩擦滑动，面积分别为S1＝20cm2，S2＝10cm2，它们之间用一根细杆连接，B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M＝2kg的重物C连接，静止时气缸中的气体温度T1＝600K，气缸两局部的气柱长均为L，大气压强p0＝1×105Pa，取g＝10m/s2，缸内气体可看作理想气体；(1)活塞静止时，求气缸内气体的压强；(2)假设降低气缸内气体的温度，当活塞A缓慢向右移动eq\f(L,2)时，求气缸内气体的温度。14、如下图，两水平放置的导热气缸其底部由管道连通，轻质活塞a、b用钢性轻杆相连，可在气缸内无摩擦地移动，两活塞横截面积分别为Sa和Sb，且Sb=2Sa。缸内封有一定质量的气体，系统平衡时，活塞a、b到缸底的距离均为L，大气压强为p0，环境温度为T0，忽略管道中的气体体积。求：〔1〕缸中密闭气体的压强；〔2〕假设活塞在外力作用下向左移动，稳定后密闭气体的压强；〔3〕假设环境温度升高到，活塞移动的距离。如图，一固定的水平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，大活塞的横截面积为s，小活塞的横截面积为；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l，气缸外大气压强为，温度为T，初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为2T，活塞在水平向右的拉力作用下处于静止状态，拉力的大小为F且保持不变现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢向右移动，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，则：请列式说明，在大活塞到达两圆筒衔接处前，缸内气体的压强如何变化？在大活塞到达两圆筒衔接处前的瞬间，缸内封闭气体的温度是多少？缸内封闭的气体与缸外大气到达热平衡时，缸内封闭气体的压强是多少？16.(2015·全国卷Ⅰ)如下图，一固定的竖直气缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。大活塞的质量为m1＝2.50kg，横截面积为S1＝80.0cm2；小活塞的质量为m2＝1.50kg，横截面积为S2＝40.0cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0cm；气缸外大气的压强为p＝1.00×105Pa，温度为T＝303K。初始时大活塞与大圆筒底部相距eq\f(l,2)，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495K。现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移。忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10m/s2。求：(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，气缸内封闭气体的温度；(2)缸内封闭的气体与缸外大气到达热平衡时，缸内封闭气体的压强。5.【2014·新课标全国卷Ⅱ】如下图，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余局部均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为p0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸的正中央。〔ⅰ〕现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度；〔ⅱ〕继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强。14、*兴趣小组利用废旧物品制作了一个简易气温计：如下图,在一个空酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管,玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱,接口处用蜡密封,将酒瓶水平放置。酒瓶的容积为480cm3,玻璃管内部横截面积为0.4cm2,瓶口外的有效长度为50cm。当气温为280K时,水银柱刚好处在瓶口位置。①求该气温计能测量的最高气温;②在水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中,密封气体是吸热还是放热"简要说明理由。①当水银柱到达管口时,所测气温最高,设为T2,此时气体体积为V2,则初状态：T1=280K,V1=480cm3末状态：V2=(480+50×0.4)cm3=500cm3由盖—吕萨克定律得=代入数据解得T2≈291.7K或18.7℃②吸热。当环境温度升高时,水银柱从瓶口处缓慢向右移动,此过程密封气体的内能增大,同时对外做功,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体要从外界吸收热量。15、如图，一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d。大气压强为p0，不计气缸和活塞间的摩擦；且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0；整个过程温度保持不变。求小车加速度的大小。设小车加速度大小为a，稳定时气缸内气体的压强为p1，活塞受到气缸内外气体的压力分别为f1＝p1S①f0＝p0S②由牛顿第二定律得f1－f0＝ma③小车静止时，在平衡情况下，气缸内气体的压强应为p0，由玻意耳定律得p1V1＝p0V④式中V＝SL⑤V1＝S(L－d)⑥由①②③④⑤⑥式得a＝eq\f(p0Sd,m"L－d")16、如图，一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封，上端封闭但留有一抽气孔。管内下部被活塞封住一定量的气体(可视为理想气体)，气体温度为T1。开场时，将活塞上方的气体缓慢抽出，当活塞上方的压强到达p0时，活塞下方气体的体积为V1，活塞上方玻璃管的容积为2.6V1。活塞因重力而产生的压强为0.5p0。继续将活塞上方抽成真空并密封。整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变。然后将密封的气体缓慢加热。求：(1)活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度；(2)当气体温度到达1.8T1时气体的压强。(1)由玻意耳定律得：eq\f(V,V1)＝eq\f(p0＋0.5p0,0.5p0)，式中V是抽成真空后活塞下方气体体积得V＝3V1由盖—吕萨克定律得：eq\f(2.6V1＋V1,V)＝eq\f(T′,T1)解得：T′＝1.2T1(2)由查理定律得：eq\f(1.8T1,T′)＝eq\f(p2,0.5p0)解得：p2＝0.75p0如下图，一水平放置的薄壁圆柱形容器内壁光滑，长为L，底面直径为D，其右端中心处开有一圆孔，质量为m的理想气体被活塞封闭在容器内，器壁导热良好，活塞可沿容器内壁自由滑动，其质量、厚度均不计，开场时气体温度为300K，活塞与容器底部相距，现对气体缓慢加热，外界大气压强为，求温度为480K时气体的压强．【答案】解：开场加热时，在活塞移动的过程中，气体做等圧変化设活塞缓慢移动到容器最右端时，气体末态温度为初态温度由盖吕萨克定律知解得：活塞移至最右端后，气体做等容变化，由查理定律知则答：温度为480K时气体的压强为．一质量、高度的圆柱形气缸，内壁光滑，气缸内有一薄活寨封闭了一定质量的理想气体，活塞质量、截面积温度时，用绳子系住活塞将气缸悬挂起来，如图甲所示，气缸内气体柱的高，如果用绳子系住气缸底，将气缸倒过来悬挂起来，如图乙所示，气缸内气体柱的高，两种情况下气缸都处于竖直状态，取重力加速度，求：当时的大气压强：图乙状态时，在活塞下挂一质量的物体，如图丙所示，则温度升高到多少时，活塞将从气缸中脱落．【答案】解：由图甲状态到图乙状态，等温变化：初态：末态：联立解得：活塞脱落的临界状态：气柱体积LS

压强设温度为，该过程为等圧変化，由气态方程：联立解得：答：当时的大气压强为，温度升高到350k时，活塞将从气缸中脱落．【解析】从甲态到乙态是等温变化过程，根据波义耳定律列式求解当时的大气压强；从乙态到丙态，根据理想气体状态方程列式求解温度．此题关键是明确三个状态的压强、温度和体积参量，结合气体实验定律或者理想气体状态方程列式求解．3、一圆柱形汽缸,质量M为10kg,总长度L为40cm,内有一厚度不计的活塞,质量m为5kg,截面积S为50cm2,活塞与汽缸壁间摩擦不计,但不漏气,当外界大气压强p0为1×105Pa,温度t0为7℃时,如果用绳子系住活塞将汽缸悬挂起来,如下图,汽缸内气柱的高L1为35cm,g取10m/s2。求：①此时汽缸内气体的压强。②当温度升高到多少摄氏度时,活塞与汽缸将别离。4、如下图，导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞用轻弹簧与缸底相连，当气缸如图甲水平放置时，弹簧伸长了*0，活塞到缸底的距离为L0，将气缸缓慢转动竖直放置，开口向上，如图乙所示，这时活塞刚好向缸底移动了*0的距离，活塞的横截面积为S，活塞与缸壁的摩擦不计，且气密性良好，活塞的质量为m，重力加速度为g，大气压强为p0，求：〔Ⅰ〕弹簧的劲度系数的大小；〔Ⅱ〕假设从甲图到乙图的过程中，气体放出的热量为Q，活塞的重力对气体做的功为W，则弹簧开场具有的弹性势能为多少？4、7．粗糙水平面上放置一端开口的圆柱形气缸，气缸内长L=0.9m，内横截面积S=0.02m2，内部一个厚度可以忽略的活塞在气缸中封闭一定质量的理想气体，活塞与一个原长为l0=0.2m的弹簧相连，弹簧左端固定于粗糙的竖直墙上。当温度T0=300K时，活塞刚好在气缸开口处，弹簧处于原长。缓慢向左推动气缸，当气缸运动位移*=0.2m时，弹簧弹力大小为F=400N，停顿推动，气缸在摩擦力作用下静止。大气压强为P0=1.0×105Pa，气缸内壁光滑。〔ⅰ〕求弹簧的劲度系数k的大小；〔ⅱ〕此后，将温度降低到T'时，弹簧弹力大小仍为F=400N，气缸一直未动，求T'。7．〔ⅰ〕8×103N/m〔ⅱ〕173.3K【解析】〔ⅰ〕设弹簧劲度系数为k，弹簧后来长度为l1，则弹簧弹力初始状态：移动后气体压强移动后气体体积根据玻意耳定律，有：解得：〔ⅱ〕降温后弹簧长度为l2，则降温后压强降温后体积由气体状态方程解得：。10．如右图，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、压强为的理想气体．和分别为大气的压强和温度．：气体内能U与温度T的关系为，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：(2)在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q.10．(1)(2)【解析】试题分析：找出初状态和末状态的物理量，由查理定律和盖•吕萨克定律求体积，根据功的公式和内能表达式求放出的热量。〔1〕在气体由压缩p=1.2p0下降到p0的过程中，气体体积不变，温度由T=2.4T0变为T1，由查理定律得：在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，由着盖·吕萨克定律得：联立解得：(2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为：在这一过程中，气体内能的减少为：由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为：联立以上解得：11．如下图，一轻弹簧上面一轻质光滑导热活塞，活塞面积为S，弹簧劲度系数为k，一质量为m的光滑导热气缸开场与活塞恰好无缝衔接，气缸只在重力作用下下降直至最终稳定，气缸未接触地面，且弹簧仍处于弹性限度内，环境温度未发生变化，气缸壁与活塞无摩擦且不漏气，气缸深度为h，外界大气压强为p0，重力加速度为g，求：〔i〕稳定时，气缸内封闭气体的压强；〔ii〕整个过程气缸下降的距离。11．〔ⅰ〕〔ⅱ〕【解析】试题分析：取汽缸为研究对象，可知稳定平衡时，根据汽缸受力平衡即可求出压强；由玻意耳定律和对活塞受力分析即可求出整个过程气缸下降的距离。〔ⅰ〕取汽缸为研究对象，可知稳定平衡时，汽缸受力平衡解得：〔ⅱ〕取汽缸中封闭气体为研究对象初始状态：，末状态：，气体经历等温变化，由玻意耳定律可得，得：对活塞分析可得，解得：汽缸下降的距离10．如下图，一水平放置的汽缸，由截面积不同的两圆筒连接而成．活塞A、B用一长为3l的刚性细杆连接，B与两圆筒连接处相距l＝1.0m，它们可以在筒内无摩擦地沿左右滑动．A、B的截面积分别为SA＝30cm2、SB＝15cm2.A、B之间封闭着一定质量的理想气体．两活塞外侧(A的左方和B的右方)都是大气，大气压强始终保持p0＝1.0×105Pa.活塞B的中心连一不能伸长的细线，细线的另一端固定在墙上．当汽缸内气体温度T1＝540K，活塞A、B的平衡位置如下图，此时细线中的张力为F1＝30N.(1)现使汽缸内气体温度由初始的540K缓慢下降，温度降为多少时活塞开场向右移动？(2)继续使汽缸内气体温度缓慢下降，温度降为多少时活塞A刚刚右移到两圆筒连接处？【解析】(1)设汽缸内气体压强为p1，F1为细线中的张力，则活塞A、B及细杆整体的平衡条件为p0SA－p1SA＋p1SB－p0SB＋F1＝0 ①(2分)解得p1＝p0＋eq\f(F1,SA－SB)代入数据得p1＝p0＋eq\f(F1,SA－SB)＝1.2×105Pa ②(1分)(2)再降温，细线松了，要平衡必有气体压强p＝p0，是等压降温过程，活塞右移，体积相应减小，当A到达两圆筒连接处时，温度为T3，eq\f(2SAl＋SBl,T2)＝eq\f(3lSB,T3)⑤(2分)得T3＝270K ⑥(2分)【答案】(1)450K(2)270K83．〔9分〕如图，气缸由两个截面不同的圆筒连接而成，活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动，A、B的质量分别,,,横截面积分别为，一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间，活塞外侧与大气相通，大气。〔l〕气缸水平放置到达如图甲所示的平衡状态，求气体的压强。〔2〕此时气体的体积。现保持温度不变，将气缸竖直放置，到达平衡后如图乙所示。与图甲相比，活塞在气缸内移动的距离L为多少？取重力加速度。【答案】(1)〔2〕【解析】(1)气缸处于甲图所示位置时，设气缸内气体压强为，对于活塞和杆，由力的平衡条件得解得2分〔2〕汽缸处于乙图所示位置时，设气缸内气体压强为，对于活塞和杆，由力的平衡条件得2分设为气缸处于乙图所示位置时缸内气体的体积，由玻意耳定律可得2分由几何关系可得2分由上述各式解得活塞在气缸内移动距离1分考点：此题考察物体的平衡条件和玻意耳定律。86．厚度lcm，气缸全长25cm，气缸质量20kg，大气压强为1×105Pa，当温度为17℃时，活塞封闭的气柱长10cm。现在用一条细绳一端连接在活塞上，另一端通过两个光滑的定滑轮后连接在一个小桶上，如图2所示。开场时活塞静止。现不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向上移动〔g取l0m／s2〕①通过计算判断气缸能否离开台面。②活塞缓慢向上移动过程中，气缸内气体是________〔填"吸热〞或放热"〕，气体的内能__________〔填"增加〞或"减少〞或"不变〞〕【答案】〔1〕能离开台面〔2〕"吸热〞；"不变〞【解析】①开场时气缸内气体的压强为1分假设活塞没有离开气缸，当气缸恰好离开台面时，气缸内气体的压强为1分此时气柱长度为L2，从1—2等温变化：得L2=20由于，所以气缸可以离开台面②活塞上升过程中，气体膨胀，对外做功，而气缸导热性能良好，因此温度不变，内能不变，根据热力学第一定律，气体吸热。考点：气体实验定律，热力学第一定律89．【选修3-3】〔6分〕如题10图所示，活塞将一定质量的理想气体封闭在圆柱形气缸内，活塞与气缸之间无摩擦，先将气缸放在的冰水混合物中气体到达平衡状态，测得气体的体积为，然后将气缸从冰水混合物中移出后，在室温〔〕中到达平衡状态，外界大气压强保持不变．求：①气缸内气体在平衡状态的体积；②气缸内气体从状态到状态过程是从外界吸热还是向外界放热？【答案】①②气体从外界吸热【解析】①设气缸内气体在平衡状态b的体积为，对一定质量的理想气体等压变化得：〔2分〕解得：〔2分〕②气体从状态到状态，由热力学第一定律：其中温度升高，则内能增加〔〕；气体体积增大，对外作功〔〕可得，即气体从外界吸热〔2分〕考点：此题考察了理想气体状态方程、热力学第一定律。91．*同学在研究气体的等容变化规律时,在实验室将一玻璃瓶开口向上竖直放入烧杯中的水里,缓慢加热到时,用一个软木塞封住瓶口,然后将烧杯中水温缓慢降至，假设想向上拔出软木塞,至少需要施加多大外力？大气压强,瓶口面积，软木塞的重量，取热力学温度，〔软木塞与瓶口之间的摩擦不计〕.【答案】【解析】以玻璃瓶内气体为研究对象，，，，由查理定律可得：〔2分〕以软木塞为研究对象，由平衡条件得：〔2分〕联立解得：〔2分〕考点：此题考察了理想气体状态方程、物体的平衡条件。94．〔9分〕如下图，一圆柱形绝热容器竖直放置，通过绝热活塞封闭着摄氏温度为t1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h1。现通过电热丝给气体加热一段时间，使其温度上升到〔摄氏〕t2，假设这段时间内气体吸收的热量为Q，大气压强为p0，重力加速度为g，求：(1)气体的压强．(2)这段时间内活塞上升的距离是多少？(3)这段时间内气体的内能如何变化，变化了多少？【答案】(1)P=P0+mg/S(2)Δh＝h2－h1＝(3)ΔU＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)【解析】〔1〕活塞受力分析如图，由平衡条件得P=P0+mg/S(2)设温度为t2时活塞与容器底部相距h2.因为气体做等压变化，由盖—吕萨克定律得：由此得：h2＝活塞上升了Δh＝h2－h1＝.3)气体对外做功为W＝pS·Δh＝·S·＝(p0S＋mg)由热力学第一定律可知ΔU＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)考点：盖-吕萨克定律；热力学第一定律．95．如下图，用轻质活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计。开场时活塞距气缸底的高度为，气体温度为。给气缸加热，活塞缓慢上升到距气缸底的高度为处时，缸内气体吸收Q=450J的热量。活塞横截面积，大气压强。求：①加热后缸内气体的温度。②此过程中缸内气体增加的内能。【答案】〔1〕；〔2〕考点：气体实验定律，热力学第一定律96．如下图，开口处有卡口、内截面积为S的圆柱形气缸开口向上竖直放置在水平面上，缸内总体积为V0，大气压强为p0，一厚度不计、质量为m的活塞〔m＝0．2p0S/g〕封住一定量的理想气体，温度为T0时缸内气体体积为0．8V0，先在活塞上缓慢放上质量为2m的砂子，然后将缸内气体温度升高到2T0，求：〔1〕初始时缸内气体的压强P1="〔2〕在活塞上放上质量为2m的砂子时缸内气体的体积V2="〔3〕最后缸内气体的压强P4="【答案】〔1〕1．2p0〔2〕0．6V0〔3〕1．92p0100．如下图，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L、底面积为S，缸内有一个质量为m的活塞，封闭了一定质量的理想气体．温度为热力学温标T0时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L0．重力加速度为g，大气压强为p0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：〔ⅰ〕采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？〔ⅱ〕从开场升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少？〔ⅲ〕当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？【答案】〔1〕〔2〕〔3〕考点：理想气体状态方程、热力学第一定律【名师点睛】活塞与大气联通，缓慢升高气缸内的温度的过程中，气体压强不变。根据理想气体状态方程可求出缸内气体的温度。根据活塞受力平衡可求出缸内气体的压力。根据热力学第一定律求出气体在活塞下移的过程中吸收的热量。26、〔2017年高考原创押题预测卷03【新课标Ⅰ卷】理科综合物理33〔2〕〕如下图，内壁光滑长度为4L、横截面积为S的气缸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，整个装置置于温度为27℃、大气压为p0的环境中，活塞C、D的质量及厚度均忽略不计。原长3L、劲度系数的轻弹簧，一端连接活塞C、另一端固定在位于气缸A缸口的O点。开场时活塞D距气缸B的底部3L。后在D上放一物体P，活塞C刚好到气缸A的正中间。求：①假设气体保持温度不变，求物体P的质量和稳定后活塞D下降的距离；②改变气缸内气体的温度使活塞D再回到初位置，则气体的温度应为多少"【答案】①②②改变气体温度使活塞D回到初始点，气体为等压变化，所以弹簧位置不变。由盖-吕萨克定律解得27、〔2017年高考原创押题预测卷03【新课标Ⅱ卷】理科综合物理33〔2〕〕如图示，开口向上的汽缸被一个质量的活塞封闭了一定量的理想气体，活塞横截面积，活塞到汽缸底部的长度为。现在把汽缸倒过来开口向右放在水平地面上，大气压强，汽缸导热良好，不计一切摩擦和环境温度变化。求活塞静止时到汽缸底部的距离。【答案】11cm22、〔2017年高考物理原创押题预测卷02【新课标Ⅰ卷】理科综合物理33〔2〕〕如下图，一质量为m的气缸，用质量为的活塞封有一定质量的理想气体，当气缸开口向上且通过活塞悬挂在升降机中，升降机静止不动时，空气柱长度为L。现升降机以加速度加速下降，求：〔大气压强为p0，活塞的横截面积为S，气缸与活塞之间不漏气且无摩擦，整个过程封闭气体温度不变，重力加速度为g〕①升降机加速下降过程空气柱的长度；②升降机从静止到加速下降过程中，气体吸热还是放热，并说明理由。【答案】①

；〔2〕放出，理由见解析19、〔2017年高考物理原创押题预测卷01〔新课标Ⅱ卷〕理科综合物理33〔2〕〕汽缸长〔汽缸的厚度可忽略不计〕，固定在水平面上，气缸中有横截面积为的光滑活塞，活塞封闭了一定质量的理想气体，当温度为、大气压为时，气柱长度。现用力F缓慢拉动活塞。①如果温度保持不变，要将活塞从汽缸中拉出，最小需要多大的力F；②假设不加外力，让活塞从气缸中自行脱出，则气缸内气体至少升高到多少摄氏度？【答案】①②【解析】①初状态：压强；体积11、〔2017年3月2017届高三第一次全国大联考〔新课标Ⅱ卷〕理科综合33〔2〕〕内壁光滑的汽缸通过活塞封闭有压强1.0×105Pa、温度为27℃的气体，初始活塞到汽缸底部距离50cm，现对汽缸加热，气体膨胀而活塞右移。汽缸横截面积200cm2，总长100cm，大气压强为1.0×105Pa。〔i〕计算当温度升高到927℃时，缸内封闭气体的压强；〔ii〕假设在此过程中封闭气体共吸收了800J的热量，试计算气体增加的内能。12、〔2017年3月2017届高三第一次全国大联考【新课标Ⅲ卷】理科综合33〔2〕〕在水平面有一个导热气缸，如图甲所示，活塞与气缸之间密封了一定质量的理想气体。最初密封气体的温度为23℃，气柱长10cm；给气体加热后，气柱长变为12cm。气缸内截面积为0.001m2，大气压p0=1.0×105Pa，g取10m/s2。〔i〕求加热后气体的温度；〔ii〕假设保持加热后气体的温度不变，将气缸直立后〔如图乙所示〕气柱长度又恢复为10cm，求活塞质量。13、〔2017年4月2017届高三第二次全国大联考〔新课标Ⅰ卷〕理科综合33〔2〕〕如下图，一圆柱形气缸竖直放置，气缸正中间有挡板，位于气缸口的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。开场时，活塞与气缸底部相距L，测得气体的温度为T0。现缓慢降温，让活塞缓慢下降，直到恰好与挡板接触但不挤压。然后在活塞上放一重物P，对气体缓慢升温，让气体的温度缓慢上升到T0，升温过程中，活塞不动。大气压强