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高中物理编辑
2020届高考物理二轮复习选修3-3热学第2讲热学计算的应用练习
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  • 资源类别试题
    资源子类二轮复习
  • 教材版本不限
    所属学科高中物理
  • 适用年级高三年级
    适用地区全国通用
  • 文件大小999 K
    上传用户goldfisher
  • 更新时间2020/5/18 19:04:32
    下载统计今日0 总计13
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资源简介

 2讲 热学计算的应用

1(2019年东莞中学三模) 如图所示,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,此时封闭气体的温度为T1.现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时,气体温度上升到T2.已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计活塞与气缸的摩擦,求:

(1)活塞上升的高度;

(2)加热过程中气体的内能增加量.

【答案】(1)h (2)Q(p0Smg)h

【解析】(1)气体发生等压变化,有

解得Δhh.

(2)加热过程中气体对外做功为

WpSΔh(p0Smg)h

由热力学第一定律知内能的增加量为

ΔUQWQ(p0Smg)h

2(2019年江西师大附中)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l125.0 cm的空气柱,中间有一段长l225.0 cm的水银柱,上部空气柱的长度l350.0 cm.已知大气压强为p075.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推,使管下部空气柱长度变为l120.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气,不计活塞的厚度.求活塞下推的距离.

【答案】17.5 cm

【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p1p0h

设活塞下推后,下部空气柱的压强为p1,由玻意耳定律得p1l1p1l1

设活塞下推距离为Δl,则此时玻璃管上部空气柱的长度l3l3(l1l1)Δl

设此时玻璃管上部空气柱的压强为p3,则p3p1l2

由玻意耳定律得p0l3p3l3

联立以上各式及题给数据解得Δl17.5 cm.

3(2019年山西运城康杰中学模拟)一艘潜水艇位于水面下h200 m处,艇上有一个容积V12 m3的钢筒,筒内贮有压强p1200p0的压缩气体,其中p0为大气压,p01×105 pa.已知海水的密度ρ1×103 kg/m3,重力加速度g10 kg/m2,设海水的温度不变.有一个与海水相通的装满海水的水箱,现在通过细管道将钢筒中部分空气压入该水箱,再关闭管道,水箱中排出海水的体积为V210 m3,此时钢筒内剩余空气的压强为多少?

【答案】9.5×106Pa

【解析】钢筒中空气初始状态:p1200p0V12 m3

与海水相通的水箱中的压强:p2p0ρgh21p0

设钢筒内剩余空气的压强为p3,钢筒中排出的气体在压强为p3时的体积为V3,则p3V3p2V2

对钢筒中所有的气体有p1V1p3(V1V3)

解得p39.5×106 Pa

4(2018年广东梅州二模)如图甲、乙所示,汽缸由两个横截面不同的圆筒连接而成,活塞AB被长度为0.9  m的轻质刚性细杆连接在一起,可无摩擦移动,AB的质量分别为mA12 kgmB8.0 kg,横截面积分别为SA4.0×102 m2SB2.0×102 m2.一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间,活塞外侧大气压强p01.0×105 Pa.取重力加速度g10  m/s2.

(1) 图甲所示是汽缸水平放置达到的平衡状态,活塞A与圆筒内壁凸起面恰好不接触,求被封闭气体的压强.

(2)保持温度不变使汽缸竖直放置,平衡后达到如图乙所示位置,求大气压强对活塞AB所做的总功.

【答案】(1) 1.0×105 Pa  (2)200 J

【解析】(1) 汽缸处于题图甲位置时,设汽缸内气体压强为p1,对于活塞和杆,由平衡条件得:

p0SAp1SBp1SAp0SB

代入数据解得p1p01.0×105 Pa.

(2)汽缸处于题图乙位置时,设汽缸内气体压强为p2,对于活塞和杆,由平衡条件得

p0SAp2SBp2SAp0SB(mAmB)g

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