2019高考物理三輪沖刺 大題提分 大題精做16 熱學.docx
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大題精做十六 熱學1【2018全國模擬卷】如圖,一豎直放置的氣缸上端開口,氣缸壁內有卡口a和b,a、b間距為h,a距缸底的高度為H;活塞只能在a、b間移動,其下方密封有一定質量的理想氣體。已知活塞質量為m,面積為S,厚度可忽略;活塞和汽缸壁均絕熱,不計他們之間的摩擦。開始時活塞處于靜止狀態(tài),上、下方氣體壓強均為p0,溫度均為T0。現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱氣缸中的氣體,直至活塞剛好到達b處。求此時氣缸內氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功。重力加速度大小為g?!窘馕觥坑捎诨钊幱谄胶鉅顟B(tài)所以可以利用活塞處于平衡狀態(tài),求封閉氣體的壓強,然后找到不同狀態(tài)下氣體參量,計算溫度或者體積。開始時活塞位于a處,加熱后,汽缸中的氣體先經歷等容過程,直至活塞開始運動。設此時汽缸中氣體的溫度為T1,壓強為p1,根據(jù)查理定律有p0T0=p1T1根據(jù)力的平衡條件有p1S=p0S+mg聯(lián)立式可得T1=1+mgp0ST0此后,汽缸中的氣體經歷等壓過程,直至活塞剛好到達b處,設此時汽缸中氣體的溫度為T2;活塞位于a處和b處時氣體的體積分別為V1和V2。根據(jù)蓋呂薩克定律有V1T1=V2T2式中V1=SHV2=S(H+h)聯(lián)立式解得T2=1+hH1+mgp0ST0從開始加熱到活塞到達b處的過程中,汽缸中的氣體對外做的功為W=p0S+mgh故本題答案是:W=p0S+mgh1【2018年(新課標I卷)】如圖,容積為V的汽缸由導熱材料制成,面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分,汽缸上部通過細管與裝有某種液體的容器相連,細管上有一閥門K。開始時,K關閉,汽缸內上下兩部分氣體的壓強均為p0,現(xiàn)將K打開,容器內的液體緩慢地流入汽缸,當流入的液體體積為V8時,將K關閉,活塞平衡時其下方氣體的體積減小了V6,不計活塞的質量和體積,外界溫度保持不變,重力加速度大小為g。求流入汽缸內液體的質量?!窘馕觥吭O活塞再次平衡后,活塞上方氣體的體積為V1,壓強為p1;下方氣體的體積為V2,壓強為p2。在活塞下移的過程中,活塞上、下方氣體的溫度均保持不變,由玻意耳定律得p0V2=p1V1p0V2=p2V2由已知條件得V1=V2+V6-V8=1324VV2=V2-V6=V3設活塞上方液體的質量為m,由力的平衡條件得p2S=p1S+mg聯(lián)立以上各式得m=15p0S26g2【2018全國III卷】在兩端封閉、粗細均勻的U形細玻璃管內有一股水銀柱,水銀柱的兩端各封閉有一段空氣。當U形管兩端豎直朝上時,左、右兩邊空氣柱的長度分別為l1=18.0 cm和l2=12.0 cm,左邊氣體的壓強為12.0 cmHg?,F(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上,沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另一邊。求U形管平放時兩邊空氣柱的長度。在整個過程中,氣體溫度不變?!窘馕觥吭OU形管兩端豎直朝上時,左、右兩邊氣體的壓強分別為p1和p2。U形管水平放置時,兩邊氣體壓強相等,設為p,此時原左、右兩邊氣體長度分別變?yōu)閘1和l2。由力的平衡條件有p1=p2+g(l1-l2)式中為水銀密度,g為重力加速度大小。由玻意耳定律有p1l1=pl1p2l2=pl2l1l1=l2l2由式和題給條件得l1=22.5 cml2=7.5 cm3【湖南省洞口一中2018屆高三模擬】一粗細均勻的U形管ABCD的A端封閉,D端與大氣相通用水銀將一定質量的理想氣體封閉在U形管的AB一側,并將兩端向下豎直放置,如圖所示此時AB側的氣體柱長度l1=25cm管中AB、CD兩側的水銀面高度差h1=5cm現(xiàn)將U形管緩慢旋轉180,使A、D兩端在上,在轉動過程中沒有水銀漏出已知大氣壓強p0=76cmHg求旋轉后,AB、CD兩側的水銀面高度差【解析】對封閉氣體研究,初狀態(tài)時,壓強為:p1=p0+h1=76+5cmHg=81cmHg,體積為:V1=l1s;設旋轉后,氣體長度增大x,則高度差變?yōu)椋?-2x)cm,此時氣體的壓強為:p2=p0-(5-2x)=(71+2x)cmHg,體積為:V2=(25+x)s根據(jù)玻意耳定律得:p1V1=p2V2,即:(8125)=(71+2x)(25+x)解得:x=2cm根據(jù)幾何關系知,AB、CD兩側的水銀面高度差為:h=5-2x=1cm4【湖北省武漢市2019屆高三模擬】粗細均勻的U形玻璃管豎直放置左端封閉右端開口,右端上部有一光滑輕活塞。初始時管內水銀柱及空氣柱長度如圖所示。已知玻璃管的橫截面積處處相同在活塞移動的過程中,沒有發(fā)生氣體泄漏,大氣壓強p0=76cmHg。(i)求初始時左端氣體的壓強p1;()若環(huán)境溫度不變緩慢拉動活塞,當活塞剛好達到右端管口時,求左端水銀柱下降的高度h。(解方程時可以嘗試試根法)【解析】(1)初始時,兩管液面高度差為h1=4cm,設左管中空氣柱的壓強為p1,右管中空氣柱的壓強為p2,有p1=p2-gh1由于活塞輕質光滑,所以p2=p0解得:p1=72cmHg;(2)對于左管中的氣體,初始時的長度為l1=1cm,拉動活塞后的壓強為p1,長度為l1由玻意耳定律得:p1l1=p1l1對于右管中的氣體,初始時的長度為l2=6cm,拉動活塞后的壓強為p2由玻意耳定律得:p2l2=p2l2拉動活塞后左端水銀柱下降了h,由幾何關系得:l1=l1+hl2=l2+15-h此時,兩管中液面高度差為h2=4-2h兩管中氣體壓強滿足p1=p2-gh2解得:h=2cm。5【陜西省2019屆高三第二次聯(lián)考】如圖所示,一端封閉、粗細均勻的U形玻璃管開口向上豎直放置,管內用水銀將一段氣體封閉在管中當溫度為280K時,被封閉的氣柱長L=25cm,兩邊水銀柱高度差h=5cm,大氣壓強p0=75cmHg。為使左端水銀面下降h1=5cm,封閉氣體溫度應變?yōu)槎嗌?;封閉氣體的溫度保持問中的值不變,為使兩液面相平,需從底端放出的水銀柱長度為多少?!窘馕觥吭O左端水銀面下降后封閉氣體的壓強為P2,溫度為T2,體積為T2,則:P2=80cmHg;V2=(L+h1)S;由理想氣體狀態(tài)方程得:P1V1T1=P2V2T2;代入數(shù)值解得:T2=384K;兩液面相平時,氣體的壓強為:P3=P0,體積為V3,左端液面下降h2,右管液面下降:(h2+5)cm;由波意耳定律得:P2V2=P3V3;V3=(L+h1+h2)S;解得:h2=2cm;所以放出的水銀柱長度:H=2h2+5=9cm;6【2019屆廣東省“六?!甭?lián)考】密閉導熱的氣缸內有一定質量的理想氣體,初始狀態(tài)輕活塞處于A點,距離氣缸底部6cm,活塞橫截面積為1000cm2,氣缸內溫度為300K,大氣壓強為p=1.0105Pa。現(xiàn)給氣缸加熱,氣體吸收的熱量Q=7.0102J,氣體溫度升高100K,輕活塞上升至B點。求:B點與氣缸底部的距離;求此過程中氣體內能的增量U?!窘馕觥坑深}可知理想氣體做等壓變化,由蓋呂薩克定得LATA=LBTB解得LB=8cm氣體對外做功W=p(VB-VA)=p(LB-LA)S;解得W=200J;由熱力學第一定律知U=W+Q;解得U=5.0102J7【四省名校2019屆高三大聯(lián)考】如圖所示,可在豎直平面內轉動的平臺上固定著一個內壁光滑的氣缸,氣缸內有一導熱活塞,活塞底面與氣缸底面平行,一定量的氣體做密封在氣缸內。當平臺傾角為37時,氣缸內氣體體積為V,然后將平臺順時針緩慢轉動直至水平,該過程中,可以認為氣缸中氣體溫度與環(huán)境溫度相同,始終為T0,平臺轉至水平時,氣缸內氣體壓強為大氣壓強p0的2倍。已知sin37=0.6,cs37=0.8。(i)當平合處于水平位置時,求氣缸內氣體的體積;()若平臺轉至水平后,經過一段時間,壞境溫度緩慢降至0.9T0(大氣壓強p0保持不變),該過程中氣缸內氣體放出0.38p0V的熱量,求該過程中氣體內能的變化量U?!窘馕觥浚?)設活塞質量為m,活塞面積為S,當平臺傾角為370時氣缸內氣體的壓強為p1=p0+mgcos370S氣體的體積V1=V當平臺水平時,氣缸內氣體的壓強p2=2p0=p0+mgS解得p1=1.8p0平臺從傾斜轉至水平過程中,由玻意耳定律:p1V1= p2V2解得V2=0.9V(2)降溫過程,氣缸內氣體壓強不變,由蓋呂薩克定律:V2T0=V30.9T0解得V3=0.81V活塞下降過程,外界對氣體做W=p2(V2-V3)已知氣缸內氣體吸收的熱量Q=-0.38p0V由熱力學第一定律得氣缸內氣體內能變化量U=W+Q解得U=-0.2p0V,即氣體的內能減小了0.2p0V。- 配套講稿:
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