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1、(新課標)2022年高考物理一輪復(fù)習 主題十二 熱學(xué) 課時跟蹤訓(xùn)練521(2017遼寧本溪聯(lián)考)如圖所示,粗細均勻的U形細玻璃管豎直放置,各部分水銀柱的長度分別為L225 cm,L325 cm,L410 cm,A端被封閉空氣柱的長度為L160 cm,BC在水平面上,整個裝置處在恒溫環(huán)境中,外界氣壓p075 cmHg.將玻璃管繞B點在紙面內(nèi)沿逆時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)90至AB管水平,求此時被封閉空氣柱的長度解析設(shè)玻璃管的橫截面積為S,以cmHg為壓強單位開始p1p0g(L2L4)60 cmHg,V1L1S60 cmS.將玻璃管繞B點沿逆時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)90,假設(shè)CD管中還有水銀,p2p0gL3100
2、cmHg,V2L1S,由玻意耳定律有p1V1p2V2,解得L136 cm(6010) cm,假設(shè)不成立設(shè)原水平管中有長為x的水銀進入左管,則p3p0gL3gx,V3(L1L4x)S,由玻意耳定律有p1V1p3V3,解得x10 cmL3,所以L1(6010x) cm40 cm.答案40 cm2(2017湖南、湖北八市十二校聯(lián)考)如圖所示,一個絕熱的汽缸豎直放置,內(nèi)有一個絕熱且光滑的活塞,汽缸中間有一個固定的導(dǎo)熱性良好的隔板,隔板將汽缸分成兩部分,分別密封著兩部分理想氣體A和B.活塞的質(zhì)量為m,橫截面積為S,與隔板相距h.現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體,當A氣體吸收熱量Q時,活塞上升了h,此時氣體的溫度
3、為T1.已知大氣壓強為p0,重力加速度為g.(1)加熱過程中,若A氣體內(nèi)能增加了E1,求B氣體內(nèi)能增加量E2;(2)現(xiàn)停止對氣體加熱,同時在活塞上緩慢添加砂粒,當活塞恰好回到原來的位置時A氣體的溫度為T2.求此時添加砂粒的總質(zhì)量m.解析(1)B氣體對外做功WpSh(p0Smg)h,由熱力學(xué)第一定律得E1E2QW,解得E2Q(mgp0S)hE1.(2)B氣體的初狀態(tài)p1p0,V12hS,熱力學(xué)溫度為T1;B氣體的末狀態(tài)p2p0,V2hS,熱力學(xué)溫度為T2.由理想氣態(tài)狀態(tài)方程得,解得m.答案(1)Q(mgp0S)hE1(2)3(2017河北衡水中學(xué)七調(diào))如圖甲、乙所示,汽缸由兩個橫截面不同的圓筒連
4、接而成,活塞A、B被長度為l0.9 m的輕質(zhì)剛性細桿連接在一起,可無摩擦移動,A、B的質(zhì)量分別為mA12 kg、mB8.0 kg,橫截面積分別為SA4.0102 m2、SB2.0102 m2.一定質(zhì)量的理想氣體被封閉在兩活塞之間,活塞外側(cè)大氣壓強p01.0105 Pa.重力加速度g取10 m/s2.(1)圖甲所示是汽缸水平放置達到的平衡狀態(tài),活塞A與圓筒內(nèi)壁凸起面恰好不接觸,求被封閉氣體的壓強(2)保持溫度不變使汽缸豎直放置,平衡后達到如圖乙所示位置,求活塞A沿圓筒發(fā)生的位移大小解析(1)汽缸處于題圖甲所示位置時,設(shè)汽缸內(nèi)氣體壓強為p1,對于活塞和桿,由平衡條件得p0SAp1SBp1SAp0S
5、B,代入數(shù)據(jù)解得p11.0105 Pa(2)汽缸處于題圖乙所示位置時,設(shè)汽缸內(nèi)氣體壓強為p2,對于活塞和桿,由平衡條件得p0SAp2SBp2SSp0SB(mAmB)g,代入數(shù)據(jù)解得p20.9105 Pa.由玻意耳定律可得p1lSBp2lSBx(SASB)代入數(shù)據(jù)解得x0.1 m.答案(1)1.0105 Pa(2)0.1 m4.(2017山西長治聯(lián)考)如圖所示,一絕熱汽缸倒立豎在兩水平臺面上,缸內(nèi)一光滑活塞密封了一定質(zhì)量的理想氣體;在活塞下掛有一物塊,活塞與物塊的總重量G30 N,活塞的橫截面積S3103 m2.活塞靜止時,缸內(nèi)氣體溫度t127 ,體積V13103 m3,外界的大氣壓強恒為p01
6、.0105 Pa,缸內(nèi)有一個電熱絲,電熱絲的電阻值恒為R5 ,電源電動勢E18 V、內(nèi)阻r1 ,閉合開關(guān)20 s后,活塞緩慢下降高度h0.1 m,求:(1)20 s內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量;(2)20 s末缸內(nèi)氣體的溫度解析(1)設(shè)缸內(nèi)氣體初態(tài)壓強為p1,對活塞由受力平衡有p0GGp1S,在電熱絲對氣體加熱20 s的過程中,外界對氣體做的功為Wp1Sh,電熱絲產(chǎn)生的熱量為QI2Rt,其中I,根據(jù)熱力學(xué)第一定律有UWQ,解得U873 J,即氣體的內(nèi)能增加了873 J.(2)氣體做等壓膨脹,由蓋呂薩克定律有,代入數(shù)據(jù)解得T2330 K,即缸內(nèi)氣體的溫度為t2(330273) 57 .答案(1)增加873
7、 J(2)57 5.(2017江西贛州聯(lián)考)如圖所示,用質(zhì)量為m、橫截面積為S的可動水平活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封于懸掛在天花板上的汽缸中,當環(huán)境的熱力學(xué)溫度為T0時,活塞與汽缸底部的高度差為h0.由于環(huán)境溫度逐漸降低,活塞緩緩向上移動距離h.若外界大氣壓恒為p0,密封氣體的內(nèi)能U與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系為UkT(k為正常數(shù)),汽缸導(dǎo)熱良好,與活塞間的摩擦不計,重力加速度為g,求此過程中:(1)外界對密封氣體做的功W;(2)密封氣體向外界放出的熱量Q.解析(1)活塞緩緩移動的過程中,封閉氣體做等壓變化,有WpSh,其中pSp0Smg,解得W(p0Smg)h.(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,該過程中
8、氣體減少的內(nèi)能為UQW,由UkT可知UkT,此處T僅為數(shù)值根據(jù)蓋呂薩克定律有,解得Qh.答案(1)(p0Smg)h(2)h6.(2017遼寧沈陽模擬)如圖所示,上端封閉、下端開口的玻璃管豎直放置,管長為55 cm,其中有一段長為6 cm的水銀柱,將長為20 cm的空氣柱A封閉在管的上部,空氣柱B和大氣連通現(xiàn)用一小活塞將管口封住,并將活塞緩慢往上壓,當水銀柱上升4 cm時停止上壓已知外界大氣壓恒為76 cmHg,上壓過程氣體溫度保持不變,A、B均為理想氣體,求:(1)氣體A、B末狀態(tài)的壓強;(2)試分析此過程中B氣體是吸熱還是放熱?解析(1)設(shè)氣體A的初態(tài)壓強為pA,pAp柱p0,設(shè)末態(tài)時氣體A的長度為lA,lAlAl,氣體A發(fā)生等溫變化,有pAlASpAlAS,解得pA87.5 cmHg,設(shè)氣體B的末態(tài)壓強為pB,得pBpAp柱93.5 cmHg.(2)氣體B的初態(tài):壓強為p0,長度為lB,lBLlAl柱29 cm,氣體B發(fā)生等溫變化,有pBlBSpBlBS,解得lB23.6 cm,lBlB,氣體B的變化是等溫壓縮,由熱力學(xué)第一定律可知:氣體B要放熱答案(1)87.5 cmHg93.5 cmHg(2)放熱