江苏高中物理33综合大题答案版.docx

1、共 12 页，第 1 页3-3 综合大题1、（12 分）如图所示，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.已知重力加速度为 g，大气压强为 p0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：（1）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？（2）从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少（3）当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为 U，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？2、如图所

2、示，导热良好的薄壁气缸放在水平面上，用横截面积为 S1.010 2 m2 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 p01.010 5Pa。当环境温度为 27时，密闭气体的体积为2.0103 m3。若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 为多少？若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，气缸移动了多少距离？保持 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多大？3、一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B，再变化到状态 C，其状

3、态变化过程的 pV图象如图所示已知该气体在状态 A 时的温度为 27则：（1）该气体在状态 B、C 时的温度分别为多少？（2）该气体从状态 A 到状态 C 的过程中内能的变化量是多大？（3）该气体从状态 A 到状态 C 的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？共 12 页，第 2 页4、如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为 ，横截面积为 ；小活塞的质量为，横截面积为 ；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为；汽缸外大气的压强为 ，温度为 。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 。现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移。忽略

4、两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小 g 取 。求：（1）塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；（2）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强。5、如图所示，两个绝热、光滑、不漏气的活塞 A 和 B 将气缸内的理想气体分隔成甲、乙两部分，气缸的横截面积为 S =“ 500“ cm2。开始时，甲、乙两部分气体的压强均为 1 atm（标准大气压）、温度均 为 27 ，甲的体积为 V1 =“ 20“ L，乙的体积为 V2 =“ 10“ L。现保持甲气体温度不变而使乙气体升温到 127 ，若要使活塞 B 仍停在原位置，则活塞 A 应向右推多大距离?6、如图所示，一绝热气缸

5、倒立竖放在两水平台面上，缸内一光滑活塞密封了一定质量的理想气体。在活塞下挂有一物块，活塞与物块的总重力 G=“30“ N，活塞的横截面积S=3.0l0-3m2。活塞静止时，缸内气体温度 t1=27oC，体积V1=3.0l0-3m3，外界的大气压强 恒为 p0= 1.0105Pa。缸内有一个电阻丝，电阻丝的电阻值恒为 R=5.0,电源电动势 E=“18“ V、内阻 r=“1.0“ 。闭合开关 20 s 后，活塞缓慢下降高度 h=“0.10“ m，共 12 页，第 3 页求这 20 s 内气体内能的变化量和 20 s 末缸内气体的温度。7、如图所示，U 形管右管内径为左管内径的 倍，管内水银在左管

6、内封闭了一段长为26cm、温度 为 280K 的空气柱，左右两管水银面高度差为 36cm，大气压为 76 cmHg。现向右管 缓 慢补充水银，并保持左管内气体的温度不变，当左管空气柱长度变为 20cm时，左管内气体的压强为多大？在的目的达到后，停止补充水银，并给左管的气体加热，使管内气柱长度恢复到26cm， 则左管内气体的温度为多少？8、如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门 K.两气缸的容积均为 V0 气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)。开始时 K 关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体) ，压强分别为

7、 Po 和 Po/3;左活塞在气缸正中间，其上方为真空; 右活塞上方气体体积为 V0/4。现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开 K，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为 T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求:(i)恒温热源的温度 T;(ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积 VX。9、如图所示，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，其余部分均绝热。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

8、 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。共 12 页，第 4 页（）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；（）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。10、如图所示，一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不 计的活塞封闭了一段高为90cm 的气柱，活塞的横截面积为 0.01m2，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个密封接口与 U 形管相通，密封接口离气缸底部的高度 为 70cm，气缸与 U 形管相通处气体体积忽略不计在

9、图示状态时气体的温度为 17，U 形管两支管水 银面的高度差 h1为6cm，右支管内水银面到管口的高度为 20cm，大气压强 p01.010 5Pa 保持不变，水银的密度 13.610 3kg/m3求： （1）活塞的重力；（2）现在将 U 形管右支管开口端用橡皮塞（厚度不计）封住，并在活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体缓缓加热，让活塞高度始终不变当气体温度升高到 570C 时，不再加沙粒，同时停止对气体加热，这时 U 形管两支管内水银面的高度差 h2变为多少？（气缸内气体温度变化不影响 U 形管）（3）保持上题中的沙粒质量不变，让气缸内的气体逐渐冷却，那么当气体的温度至少降为多少 oC 时，U

10、 形管内的水 银开始流动？11、如图所示，两个可导热的气缸竖直放置，它们的底部由一 细管连通（忽略细管的容积）。两气缸各有一活塞，质量分别为 和 ，活塞与气缸壁无摩擦。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。（已知=3m, =2m）（1）在两活塞上同时各放一质量为 m 的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差（假定环境的温度始终保持为 ）。（2）在达到上一问的终态后，环境温度由 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）共 12 页，第 5 页12、如图所示，

11、一气缸竖直放在水平地面上，缸体质量 M10kg，活塞质量 m4kg ，活塞横截面积 S210 3 m2，活塞上面封闭了一定质量的理想气体，活塞下面与劲度系数k210 3N/m 的竖直轻弹簧相 连，气缸底部有气孔 O 与外界相通，大气压强p01.010 5Pa.当气缸内气体温度为 127时，弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度L120cm.g 取 10m/s2，缸体始 终竖直，活塞不漏气且与缸壁无摩擦当缸内气柱长度 L224cm 时，缸内气体温度为多少？缸内气体温度上升到 T0 以上，气体将做等压膨胀，则 T0为多少？13、如图所示，内壁光滑的水平放置汽缸被两个活塞分成 A、B、C 三部分，两活塞间

12、用轻杆连接，活塞厚度不计，在 E、F 两处设有限制装置，使左边活塞只能在 E、F 之间运动， E、F 之间的容积为 0.1V0。开始时左边活塞在 E 处 ，A 部分的容积为 V0，A 缸内气体的压强为 0.9P0（P 0为大气压强），温度为 297K；B 部分的容积为 1.1V0，B 缸内气体的压强为 P0，温度恒 为 297K，C 缸内为真空。现缓慢加热 A 汽缸内气体，直至 399.3K。求：（i）活塞刚离开 E 处时的温度 TE；（ii）A 缸内气体最后的压强 P；6参考答案1、（1） （2） （3） 2、1.110 5Pa；210 -2m 100N3、（1）气体在状态 B、C 时 的温

13、度分别为： 173和 27（2）该气体从状态 A 到状态 C 的过程中内能的变化量为：0（3）该气体从状态 A 到状态 C 的过程中吸热，传递的热量是 200J4、（1） ；（2 ）5、6、873 J 57oC7、40cmHg55.58、（i） （ ii）9、（）320K（）10、（1）81.6N（2 ）9.6cm（3 ）-16.3 oC11、两活塞的高度差为在此过程中气体吸收热量12、 T2720 K T01012.5 K13、（i）330K （ii） 【解析】1、试题分析：（1 ）气体等压变化（2）对活塞平衡得：（3）考点：理想气体状态方程、热力学第一定律。72、试题分析：从状态 1状态

14、2，气体发生等容变化 所以 从状 态 1状态 3，气体发 生等压变化 气缸移动的距离为 从状 态 3状态 4，气体发 生等温变化 即 又因为 解得 或：从状态 1状态 4，气体发生等容变化即又因为解得 考点：气体的状态变化方程。3、试题分析：（1 ）状态 A：t A=300K，P A=3105Pa，V A=110-3m3状态 B：t B=？P B=1105Pa， VB=110-3m3状态 C：t C=？P C=1105Pa，V C=310-3m3A 到 B 过程等容变化，由等容变化规律得： ，代入数据得： tB=100K=-173B 到 C 为等压变化，由等压变化规律得： ，代入数据得：t C

15、=300K=27（2）因为状态 A 和状态 C 温度相等，且气体的内能是所有分子的动能之和，温度是分子平均动能的标志，所以在这个过程中：U=0（3）由热力学第一定律得：U=Q+W，因为U=0故：Q=-W在整个过程中，气体在 B 到 C 过程对外做功所以：W=-p V=-1105（310 -3-110-3）=-200J8即：Q=200J，是正值，故在这个过程中吸热考点：热力学第一定律；理想气体的状态变化方程4、试题分析：（1 ）大活塞与大圆筒底部接触前气体发生等压变化，气体的状态参量： ， ，由盖吕萨克定律得： ，即： ，解得： ；（2）大活塞与大圆筒底部接触后到气缸内气体与气缸外气体温度相等过

16、程中气体发生等容变化，大活塞刚刚与大圆筒底部接触时，由平衡条件得：，代入数据解得： ， ， ，由查理定律得： ，即： ，解得： ；考点：理想气体的状态方程【名师点睛】本题考查了求气体的温度与压强，分析清楚气体状态变化过程、应用盖吕萨克定律与查理定律即可正确解题。5、试题分析：对气体乙，由题意知做等容变化， ， ， 由查理定律 得 因活塞 B 光滑,甲乙气体压强相等，对气体甲，做等温变 化，有： ， 由玻意耳定律 得：活塞向右移动：得 考点：理想气体状态方程9【名师点睛】此题的关键是找到压力和压强关系，每一问都要分析清楚气体的初末状态的参量，注意单位。6、试题分析： 设缸内气体初状态的压强为 p

17、1.以活塞为研究对象，由力的平衡条件有 p0S=G+p1S解得：p 1=9.0104Pa在加热 20 s 的过程中，气体 对外界做的功为：W=p 1Sh=“27“ J电阻丝产生的热量为：Q=I 2Rt=( )2Rt=900J根据热力学第一定律可得，气体内能的变化量为：U=“Q-W=873“ J气体等压膨胀，根据盖吕萨克定律其中 T1=“300“ K代入数据解得：T 2=“330“ K，即 20 s 末缸内气体的温度是 57oC考点：本题考查物体的平衡、功、焦耳定律、热力学第一定律、气体的等压变化规律，综合性较强，属于中档题。7、试题分析：.当初管内气体压强 P1=（76-36）cmHg=40c

18、mHg， （1 分）由 P1L1=P2L2 知管内气体长度 L2=20cm 时，压强 ；（2 分）.当管内气体压强 P2=52cmHg 时左右两管内水银面高差 h1=(76-52)cm=24cm。 （1分）当左管内气柱长恢复 26cm 时，左管水银面将下降 6cm，由于右管截面积是左管的两倍，所以右管中水银面将上升 3cm，于是两管水银面高度差将变为 h2=(24-6-3)cm=15cm， （2 分）此时左管内气体压强变为 P3=(76-15)cmHg=61cmHg。 （1 分）于是由 得，此时气体温度 ，即 55.5。 （2 分）考点：考查了理想气体状态方程的应用8、试题分析：（i）与恒温热

19、源接触后，在 K 未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖吕萨克定律得： 解得 （ii）由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大打开 K 后，右活塞必须升至气缸顶才能满足力学平衡条件气缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设在活塞上10方气体压强为 p，由玻意耳定律得 对下方气体由玻意耳定律得： 联立式得 6VX2V0VXV020解得 ； （不合题意，舍去）考点：盖吕萨 克定律；玻意耳定律。9、试题分析：（）活塞 b 升至顶部的过程中，活塞 a 不动，活塞 ab 下方的氮气经历等压过程，设气缸 A 的容积为 V0，氮气初始状态的体积为

20、V1，温度为 T1，末态体积 V2，温度为 T2，按题意，气缸 B 的容积为 V0/4，由题给数据及盖吕萨克定律有：由式及所给的数据可得： T2=“320K“ （）活塞 b 升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞 a 开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的 1/16 时，活塞 a 上方的氮气经历等温过程，设氮气初始状态的体积为 ，压强为 ；末态体积为 ，压强为 ，由所给数据及玻意耳定律可得， ， 由式可得： 考点：盖吕萨克定律；玻意耳定律。10、（1）由平衡关系得 (2 分)G=PhS=ghS=13.6103100.060.01N=81.6N （1 分）（2） 气缸内气体等容变化 （2 分）P1=Po+Ph=1.0105+13.6103100.06 Pa=1.08105Pa （1 分）