46道高中物理33题热学热门大题整理大全

(31)如图4所示，体积为V的汽缸由导热性良好的材料制成，面积为 S的活塞将汽缸的空气分成体积相等的上下两部分，汽缸上部通过单向阀门 K(气体只能进入汽缸，不能流出汽缸)与一打气筒相连.开始时汽缸内上部分空气的压强为 po,现用打气筒向容器内打气. 已知打气筒每次能打入压强为po、体积为《的空气，当打气n次后，稳定时汽缸上下两部分的空气1体积之比为9：1,活塞重力G=4poS,空气视为理想气体，外界温度恒定，不计活塞与汽缸间的摩擦.求：图4①当打气n次活塞稳定后，下部分空气的压强；②打气筒向容器内打气次数 n.答案(2)①6.25po②49次解析(2)①对汽缸下部分气体，设初状态压强为 pi,末状态压强为p2温度不变，由玻意耳定律，得 piVl=p2V2VV可知pi2=p210初状态时对活塞：piS=poS+G…… 25 …联立解得p2=_po=6.25po②把上部分气体和n次打进的气体作为整体，稳定时上部分汽缸中的压强为 p末状态时对活塞： p2S=pS+G由玻意耳定律，得VV9Vpo2+npoio=pio联立解得p=6po,n=49次.(32)如图5所示，一个开口向上的圆筒汽缸直立于地面上，距缸底 2L处固定一个中心开孔的隔板a,在小孔处装有一个能向下开启的单向阀门 b,只有当上部压强大于下部压强时，阀门才开启.c为一质量与摩擦均不计的活塞， 开始时隔板a以下封闭气体的压强为 1.2po(po为大气压强)，隔板以上由活塞c封闭的气体压强为po,活塞c与隔板距离为L.现对活塞c

施加一个竖直向下缓慢增大的力 F,设气体温度保持不变，已知F增大到F0时，可产生向下的压强为0.2p0,活塞与隔板厚度均可不计，汽缸中为同种理想气体，求:图5①当力缓慢增大到②当力缓慢增大到F0时，活塞c到隔板a①当力缓慢增大到②当力缓慢增大到4Fo时，缸内各部分气体压强是多少？5答案(1)ACD(2)①6L②1.7po解析(2)①设活塞的面积为S,对隔板与活塞之间的气体， 施加压力F0时，pi=1.2po,气体温度不变，由玻意耳定律得poLS=1.2poLiS,-5L解得Li=—6②当力为4Fo时，若活塞c还未到隔板a处，p2=1.8po,, 1/口17L由piLi+2L)S=p2L2S,得L2=-9-v2L,9假设不成立，即全部气体都在隔板 a之下，则piLi+2L)=p2,-L解得p2'=i.7po.如图所示，一下端开口的竖直固定圆筒，圆筒内横截面积为 S,内有甲、乙两活塞，甲、乙质量分别为mi、m2,竖立的劲度系数为k的轻弹簧下端固定在水平地面上，上端与活塞乙连接，圆筒上端与下端开口均与大气相通. 两活塞间密闭一定质量的理想气体， 两活塞间距为h,均处于静止状态.现对活塞甲施加向下的压力，使其缓慢下移.已知甲、乙都可沿圆筒无摩擦地上下滑动且不漏气，大气压强为P0,环境温度不变，弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度为g.则当施加的压力为F时，求:(i)气体的压强p.(i)整个过程活塞甲下移的距离r.FA+f(Kfirl⑴活塞甲姓「平肉状蠢.则有归一户Srtfijt(iiUl「日用飞阵.对£飞仲师强勺热(1分」次末毒活慝ER/间电力M螂有网帖=酬5(151Jyu*k活塞乙N弹菠埒加张力F*再卜移M，则门£JWiC5>»整个过程活亲甲向下移动的航商为*，〃一/+'。分；F"*"34、(10分)如图所示，粗细均匀横截面积为S的细长玻璃管一端封闭，一端开口。用一段质量为m的水银柱密封住一定质量的气体A,玻璃管开口向下竖直放置，稳定时，气柱A的长度为L。若缓慢旋转玻璃管使其开口向上竖直放置，然后让玻璃管由静止开始以加速度a(a<g)竖直向下做匀加速直线运动，运动过程中始终保持玻璃管竖直。封闭的气体可看作理想气体。忽略气体内能的变化，大气压强为po，重力加速度为g.求：(i)玻璃管开口向上稳定不动时气柱 A的长度。A的长度(ii)A的长度p•.S-nix' —muI-p.\>E解析】川斌蜡胃开口向卜时*对水慷任喈力分杆外碎fi\¥£ (Iif)即a-力「管亚璃管开口同！时.环水眼杵受力分析为rng^-p.5 <I从忏门向F旋涌到开口向上为等温变化,则由"SL—,3Lt U分1.JU-a(iliS ':配IT- .,■立解解L-公kr』— (25)装踽管日FM1速运弟时.廿水银杵爰力分析物f浑4AS)一步?§=H|□ {2分j山等阻变化可怖0•sr，户■sr.j n牙)喇气柱区度心■《竺一(2^>he4- _ >35、如图所示，两个壁厚可忽略的导热良好的圆柱形金属筒A和B套在一起，底

部到顶部的高度为20cm,两者横截面积相等，光滑接触且不漏气。将A系于大花板上，用手托住B,使它们内部密封的气体压强与外界大气压相同，均为1.1x105帕，然后缓慢松手，让B下沉，当B下沉了2cm时，停止下沉并处于静止状态。求：（1）此时金属筒内气体的压强。（2）若当时的温度为24C,欲使下沉后的套筒恢复到下沉前的位置，应将温度变为多少摄氏度？20cm20cm⑵⑴1,“1。Pa（ii）-xX.【解析】⑴设金属筒横截面积为Scm」,臼=LITOC\o"1-5"\h\z根据被意耳定律"匕="K （2分） \Jr ■\o"CurrentDocument"m=1,OM"FPa （2分卜 |1kl Jr I\o"CurrentDocument"GO封闭的气体有匕—225皿匚丁：297K^V :■2（）Scm' ■ （1分”根据盖-吕津克定律得焉哨《2分）!Tl=279K （1分）!IZ=（270-273）r--3t： （1分）1,： i36、（2）（10分）如图所示为一竖直放置的导热性能良好的玻璃管，玻璃管下端封闭，上端开口。现在管口下方某位置放一密封性良好质量和厚度均可忽略不计的薄板，封闭一定质量的理想气体，此时封闭气体的温度为 To,封闭气柱长度为b=10cm。现在薄板上放置3个质量为m的物体，系统平衡时，封闭气柱的长度变为l1=5cm,现使封闭气体的温度缓慢升高60c，系统再次平衡时封闭气柱的长度为l2=6cm；然后取走2个质量为m的物体，再次使封闭气体的温度缓慢升高40C,系统第三次平衡时，封闭气柱的长度为L已知上述过程中薄板没有离开玻璃管，求：（i）开始时封闭气体的温度to（ii）系统第三次平衡时，封闭气柱的长度13（2）<i）27XGinoonr解析】“二伴叼后状之.体新为%="4£.二金为P.4电为To将定鹏为:人的物体放在海板上.喇悻御%=ZlS.温直t：-t.压强为m=中上好 （t分）气体稣等温变化.得rv-d窜： <i5n则pi~2pt由以1洛式=苧 U分J当气砧海度升高Bt时匿/T=7a+60K.ft积为&-rs由于该过程为静压变化，匣，■左 口用代人数据用得r,=jjoK n分、W/=（300—273>V=27V 口分1破让为I”的指张*堆续E剂使上临的墨度冉升高加工后.最裳气柱的忙度却，一体枳匕=。5.压装a-p什等一:八繇啜『一k改ciSr）则用JS忸气体状应/他仃空一0， 〔工加代人数据帘指F10（m tl5r）37、（10分）如图所示，开口向上的汽缸 C静置于水平桌面上，用一横截面积S=50cm2的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，一轻纯一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮连着一劲度系数k=2800N/m的竖直轻弹簧A.A下端系有一质量m=14kg的物块B开始时，缸内气体的温度ti=27C,活塞到缸底的距离Li=120cm弹簧恰好处于原长状态。已知外界大气压强恒为p0=1.0X1C5Pa取g=10m/s2.不计一切摩擦，现使缸内气体缓慢冷却，求：

（i）当B刚要离开桌面时汽缸内封闭气体的温度。（ii）气体的温度缓慢冷却到—93c时B离桌面的高度H.（结果保留两位有效数字）(ii)15cm【解析］匚］H摩置离开电即时独簧拉力为M …由活塞受力平刻用加弓一代5一/一厅TMK根据理想弋体状有方程有除g根据理想弋体状有方程有除g-P/L1r峙丁」*2例W人数抠航将丁：2u；K.rT-271--fytX（I如力6阴望,再开桌面时£1内气体的品匠『 -64Hi） e.当俎度降至一面t之后，若解城降温，缸内氏体用岩卜变 <1分7根携盖一巴萨克定律.有出二不.=根携盖一巴萨克定律.有出二不.=代人数据帕府H=i3un d介）38、（10分）如图所示，两竖直且正对放置的导热汽缸底部由细管道（体积忽略不计）连通，两活塞a、b用刚性轻杆相连，可在两汽缸内无摩擦地移动。上下两活塞（厚度不计）的横截面积分别为S=10cm2、S2=20cm2,两活塞总质量为m=5kg.两汽缸高度均为H=10cm汽缸内封闭有一定质量的理想气体，系统平衡时活塞a、b到汽缸底距离均为l=5cm（图中未标出）。已知大气压强为p0=1.0x105Pa环境温度为T0=300K取g=10m/s2.(i)若缓慢升高环境温度，使活塞缓慢移到一侧汽缸的底部且恰好不接触， 求此时环境温度。(ii)若保持温度不变，用竖直向下的力缓慢推活塞 b,在活塞b由开始运动到汽缸底部过程中，求向下推力最大值。KNm小话版暖怜生动.可祝力不拗状您■日情笔为掰究时聚，设封用气体茂玛为的.由平褥聚件有利舟+/£一川*tpi岛亍回空 re分，代人数据晦［.5X10P.H制度升高.封闭二体维固不妾.因加气体体积堂大.秋而诵富向上移前.对于it闭气休初系—=小二出_•*-T东东Ens由工一日津丸邂律可将g+信HS：-—〒 〔上g代人性据据了4(X)K (1(山保舟海吱小变.用竖直向F的力作慢推活塞h可视为票所我宅JU科布为例克用中.江廿用气体的用强力—由平华郭仲有？，苫।+p品 %5・—pS+F 1£弁，解器F■-i>f>'7H、-/,L3：-Si)—!hM上去过式可知.与用气悼乐强p.些人•力F西3世常变N阈气仲体帆毯小.-1话就L用要「达"缸泯荒:时/择厂］体体槐皆小此时力卜最大对于封闭气体市初程1,-FS7S,m一,i尸】p.i本态n：=h$由班献H送律MU.g+岷lpIIS. £25»代人数据得#7.2，父l<JV解用力F-7SX “分)39、(10分)某实验中学的物理兴趣实验小组为了探究气体实验定律，完成了如下的操作；该小组的同学将一截面积为S=3cm2、长度为L=57cm的一端封闭的导热性能良好的玻璃管如图放置，玻璃管呈竖直状态且开口向上，现用一段长度为4cm的水银柱封闭住长度为51cm的空气柱。空气可看作理想气体，已知环境温度为33c.外界的大气压强p0=76cmHg.(i)求当环境的温度升高到多少摄氏度时，水银柱的上端刚好到达玻璃管的开口处。(ii)如果环境的温度保持不变，向玻璃管内缓慢地注人水银，求当水银柱的长度多长时水银柱的上端刚好与玻璃管的开口处平齐。V<it>9cmt解析】⑴鼠管内片册气阵为惭究时条.气体算等用臊服初状态V一:JS.L-MSK和状慧V一)玷.TOC\o"1-5"\h\z由盖一吕萨克旋律，=给 。分)1N丁二=MLSK 3小，Mf=< 273^V=4SV 。分if3当水根II上表面身管口相平.设此时臂中1柞fr周力力水银林的通度为H，管内气体冷？yw绡制状态—= =山，miNK (I?>)本状塞V,-C57-H>5»^-(761//>eiHr门用由现总埠定律外『户》： 6%、f守H一0cm 壮丹》40、2)(10分)如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为 15L,装人药液后，封闭在药液上方的空气体积为 2L.打气筒活塞每次可以打进1atm,150cm3的空气，忽略打气和喷药过程气体温度的变化。(i)若要使气体压强增大到2.5atm,应打气多少次？(ii)如果压强达到2.5atm时停止打气，并开始向外喷药，那么当喷雾器不能再向外喷药时，桶内剩下的药液还有多少开？(2'4ii21(njjLI荫析】(门设应打”次，初+Ap=f；1即「V=TOC\o"1-5"\h\z150rm,tr21,C"i,15^2)1. II分)末态为机atm-Vf-2L根据戢臣作定律得户,、=氏1’ 4分)帷抖〃一削) 4分)由蝎意可制比士L㈤=之.]ntm,根据皱意耳定律相向Vy-v,- H分)代人数网解制V\-5L II分)瑞卜’的更1液为y=15L-；L=101Z UI,41、（2）（10分）如图所示，导热良好的汽缸A、B用细管相连，A的容积为B的3倍。A中装有压强为po、质量为mo.的理想气体，活寒C可沿汽缸B滑动且与B保持良好的气密性。连接A、B的细管上有两个阀门Ki、K2,当向右拉活塞时，保持Ki打开，K2闭合；向左对活塞时，保持Ki闭合，K2打开。活寒开始时位于汽缸B的最左端。若环境温度始终保持不变，外界大气压强为po,不计细管体积的影响。求：（i）将活塞缓慢拉到汽缸B的最右端时缸内气体的压强。（i）将活塞缓慢拉到汽缸B的最右端，再缓慢推回到最左端，如此反复n次（包括最后一次）后缸内气体的质量。££（I）-（II）/—j-jHrI解析】门卜相捱.破意蚱足芈行户1。一p1口一丫J介JTOC\o"1-5"\h\z解福户尸子户 7外C?他活生党一次布同利汽缸H的的左荒利*力向捏余气体就员 .'♦rth—可再mi-'，他 （2分i,i j：⑶此契推可知F=（；）E .二分42、（2）（10分）如图所示，内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上，汽缸内被活塞封有一定质量的理想气体，活塞横截面积为S不计活塞质量和厚度，活寒通过弹簧与汽缸底部连接在一起，弹簧处于原长状态。已知周围环境的温度为To,大气压强恒为p。，理簧的原长为S,劲度系数k=????其中S为活塞的横截面积）。经过一段时间，环境温度降低，在活塞上施加一水平向右的压力 ，使活塞缓慢向右移动，当压力增大到某数值时保持恒定，此时活塞向右移动了 0.2垃缸内气体压强为1.1po.（i）求此时缸内气体的温度T1.（ii）对缸内气体加热，使气体温度缓慢升高，当活塞移动到距离汽缸底部 1.2L。,求此时缸内气体的温度T2o【解析】记）汽帘内的7棒"jj而知就R.体檄勾v一3上".温仗为T.未态保强为由=1.3.休祖为一口.2乙1C1分；根出理想飞体状毒方程有与Ri'， 门分1TOC\o"1-5"\h\z解得丁|一必招NT. 05储当汽时落勒到瘠鸟灭忸底部【一瓦监，体褪为VL2匍一气体上岸弁乩，根据珅粗气体状态力岸有小7一声: 门分）f., 1.7此时活率受力平茗.眄行a5+F+》□,£「一匕）-&月 0分％为活塞向书移动；二工后压力F保持恒定活塞生力平衡.酬步生百上「七L】由6+L•0一之L <2ir>瞒方解得「=L87： 值分）43、（2）（10分）如图所示。地面上放置有一内壁光滑的圆柱形导热汽缸，汽缸的横截面积S=2.5x103nf.活塞到汽缸底部的距离为L=0.5m.汽缸内部有一质量和厚度均可忽略的活塞，活塞上固定一个力传感器，传感器通过一根竖直细杆与天花板；固定好，汽缸内密封有温度ti=27C的理想气体，此时力传感器的读数恰好为0,若外界大气压强p0=1.2x1O5Pa保持不变。

（i）如果保持活塞不动，当力传感器的读数达到 F=300N时，求密封气体温度。（ii）如果从初状态开始将活塞往下压，当下压的距离为x=0.2m时力传感器的示数达到F=450N则通过压缩气体可以使此密封气体的温度升高到多少？(2)(1)327V(ii)177X'【解析】温度，=(力+273)K=3U0K,密讨气体初塞压强=/>o_1,2X10Pa末态压强网=g\ =2(4X101Pa（2分）（2分）（1分）

（I分）代入数据得代=600K%：7二—273）V=327X：《2》如果从初状态开始往下压,则气体的压强，体积、温度都会发生变化.则根据理想气体状态方程有力\।=%（2分）T~（2分）解得丁：=450KT=(八一273)X-=177X44、（10分）一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0,开始时内部封闭气体的压强为po,经过太阳曝晒，气体温度由T0=300K升至Ti=350K.进气口进气口（i）求此时气体的压强。（ii）保持Ti=350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到 poo求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值，判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热并简述原因。⑵⑴力口（a）4-吸热.原因见解析【解析】⑴由题意知气体体积不变，由杳理定律得TOC\o"1-5"\h\z包=包 分）八一 77得pl--7-An C2分）05）抽气过程可等效力等温膨胀过程，设膨胀后、体的总体积为匕.由玻意耳定律可得户）=声匕（2分）则%=" （1分）所以集热器内剌余气体的质量与原来总质量的比值为哼=； C分】71一7#*石'口因为抽气过程中剩余气体温度不变,故内能不变，而剩余气体的怵视膨胀对外做功n由热力学第定津乂『=困dQ可知,气体一定从外界吸收热iL1 （2分）45、（2）（10分）如图所示，圆柱形容器由粗细两部分组成，它们的横截面积之比为3:1.细的部分长Li=25cm下端封闭，上端与粗白部分连通，内有h=15cm的水银柱封闭一定质量的气体A.水银上表面位于粗、细分界处。粗的部分上部有一可自由滑动的轻质活塞，活塞到分界面处的距离为L2=10cm,其内封闭有一定质量的气体B,现将活塞竖直向上缓慢提起，直到水银全部进入粗圆柱形容器内，已知初始时气体A的压强po=75cmHg,整个过程温度不变。所有气体视为理想气体。求：(i)水银全部进入粗圆柱形容器中时气体 A的压强。(ii)活塞移动的距离。((i):0rmH|K弧亦1卬rtn[IS析】出J中气体发”