高考物理热学大题专题训练专用带答案Word格式.docx

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1.（2014年全国卷1）一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。

开始时气体压强为P，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界的温度为To。

现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4.若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积。

已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。

【答案】

2.（2018年全国卷I，33，15分★★★）如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K。

开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0，现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为

时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了

，不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g。

求流入汽缸内液体的质量。

答案：

3.（2018年全国卷II，33，10分★★★★★）如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；

活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；

活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0．现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时气缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g．

答案．T2=（1+

）（1+

）T0W=（p0S+mg）h

4.[2018东北三校联考,33

（2）,10分]一端开口且导热性能良好的汽缸固定在水平面上,如图所示,用质量和厚度均可忽略不计的活塞封闭一定质量的理想气体。

系统平衡时,活塞与汽缸底部的距离为h1=10cm;

外界环境的温度保持不变,将质量分别为2m和m的砝码甲、乙放在活塞上,系统再次平衡时活塞与汽缸底部的距离为h2=5cm;

现将汽缸内气体的温度缓缓升高Δt=60℃,系统再次平衡时活塞与汽缸底部的距离为h3=6cm;

然后拿走砝码甲,使汽缸内气体的温度再次缓缓升高Δt'

=60℃,系统平衡时活塞与汽缸底部的距离为h4。

忽略活塞与汽缸之间的摩擦。

①最初汽缸内封闭的理想气体的温度t1为多少摄氏度?

②最终活塞与汽缸底部的距离h4为多少?

答案　①27℃　②10.5cm

5.（10分）[2017湖南衡阳第三次段考,18

（2）]如图所示,可沿汽缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒形汽缸分隔成A、B两部分,活塞与汽缸顶部有一弹簧相连,当活塞位于汽缸底部时弹簧恰好无形变,开始时B内充有一定质量的气体,A内真空,B部分高度为L1=0.2m,此时活塞受到的弹簧作用力与活塞重力的大小相等,现将整个装置倒置,达到新的平衡后B部分的高度L2等于多少?

设温度不变。

答案　0.4m

1.（2015年全国卷1）如图，一固定的竖直气缸有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

；

两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为

，气缸外大气压强为

，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

，现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度

取

，求

（

）在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度

）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

解：

（ⅰ）

（ⅱ）

2.[2015海南单科,15

（2）,8分]如图,一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上,开口向上,内有两个质量均为m的相同活塞A和B;

在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体,平衡时体积均为V。

已知容器内气体温度始终不变,重力加速度大小为g,外界大气压强为p0。

现假设活塞B发生缓慢漏气,致使B最终与容器底面接触。

求活塞A移动的距离。

答案　

3.（9分）[2018河北五校联考,33

（2）]如图所示,一开口向上的汽缸固定在水平地面上,质量均为m、横截面积均为S的活塞A、B将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分。

在活塞A的上方放置一质量为2m的物块,整个装置处于平衡状态,此时Ⅰ、Ⅱ两部分气体的长度均为l0。

已知大气压强与活塞质量的关系为p0=

气体可视为理想气体且温度始终保持不变,不计一切摩擦,汽缸足够高。

现将活塞A上面的物块取走,试求重新达到平衡状态后,A活塞上升的高度。

答案　0.9l0

4.如图所示绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦。

两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V0、温度均为T0。

缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强变为原来的1.2倍。

设环境温度始终保持不变，求汽缸A中气体的体积VA和温度TA。

[答案]　

V0　1.4T0

1.（2017年全国卷1，14，10分★★★）如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）。

初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；

关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。

已知室温为27℃，汽缸导热。

（i）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；

（ii）接着打开K3，求稳定时活塞的位置；

（iii）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强。

（i）v/22p0（ii）顶部（iii）1.6p0

2.[2017湖北八校一联,33

（2）,10分]如图所示,两个横截面积都为S的圆柱形容器,右边容器高为H,上端封闭,左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为M的活塞。

两容器由装有阀门的极细管道相连,容器、活塞和细管都是绝热的。

开始时阀门关闭,左边容器中装有理想气体,平衡时活塞到容器底的距离为H,右边容器内为真空。

现将阀门缓慢打开,活塞便缓慢下降,直至系统达到新的平衡,此时理想气体的温度增加为原来的1.2倍,已知外界大气压强为p0,求此过程中气体内能的增加量。

（Mg+p0S）H

1.（2014年全国卷2，33，10分★★★）如图，两气缸A、B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的直径是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，活塞下方充由氮气，活塞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在气缸正中间。

（

）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，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。

）320K（

）4P0/3

2．【2017·

安徽省江淮十校第三次联考】如图所示，两等高气缸A、B内壁光滑，且气缸A的直径为气缸B的2倍，下部由体积可忽略的细管连通；

A上端与大气连通，B上端封闭；

两气缸除B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b把封闭着的理想气体分成两部分；

当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为27℃且平衡时，活塞a、b离气缸顶部的距离均为气缸高度的1/4．

①现通过电热丝对a、b下方的气体缓慢加热，当活塞a恰升至顶部时，求活塞a、b间气体的温度；

②继续缓慢加热，使活塞b上升，当活塞b上升的距离是气缸高度的1/16时，求活塞b上方的气体压强。

学&

（1）T2=380K

（2）

1．（2019年全国卷Ⅲ，33，10分★★★★）如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0cm。

若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。

已知大气压强为76cmHg，环境温度为296K。

（i）求细管的长度；

（ii）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。

答：

（i）细管的长度为41cm；

（ii）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，此时密封气体的温度为312K。

2.[2017河南五校联考,33

（2）,10分]如图所示,两端封闭的玻璃管中间有一段长为h=16cm的水银柱,在27℃的室内水平放置,水银柱把玻璃管中的气体分成长度都是L0=40cm的A、B两部分,两部分气体的压强均为p0=30cmHg,现将A端抬起使玻璃管竖直。

①求玻璃管竖直时两段气体的长度LA和LB;

②在玻璃管竖直状态下,给B部分气体加热（全过程中A部分气体温度不变）,需要加热到多少摄氏度才能使水银柱回到初始位置?

（绝对零度为-273℃）

答案　①50cm　30cm　②187℃

1．（2015年全国卷2，33，10分★★★）如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l=10.0cm，B侧水银面比A侧的高h=3.0cm．现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1=10.0cm时将开关K关闭．已知大气压强p0=75.0cmHg．

（i）求放出部分水银后A侧空气柱的长度；

（ii）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度．

（i）放出部分水银后A侧空气柱的长度为12cm；

（ii）注入的水银在管内的长度为13.2cm．

2.[2016课标Ⅲ,33

（2）,10分]一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。

初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。

用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。

求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。

已知玻璃管的横截面积处处相同;

在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;

大气压强p0=75.0cmHg。

环境温度不变。

答案　144cmHg　9.42cm

3.（2018课标Ⅲ,33,10分）在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱,水银柱的两端各封闭有一段空气。

当U形管两端竖直朝上时,左、右两边空气柱的长度分别为l1=18.0cm和l2=12.0cm,左边气体的压强为12.0cmHg。

现将U形管缓慢平放在水平桌面上,没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。

求U形管平放时两边空气柱的长度。

在整个过程中,气体温度不变。

l1'

=22.5cm⑤

l2'

=7.5cm⑥

1.（2019年全国卷I，33，10分★★★）热等静压设备广泛应用于材料加工中。

该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。

一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。

已知每瓶氩气的容积为3.2×

10﹣2m3，使用前瓶中气体压强为1.5×

107Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×

106Pa；

室温温度为27℃．氩气可视为理想气体。

（i）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；

（ⅱ）将压入氩气后的炉腔加热到1227℃，求此时炉腔中气体的压强。

（i）压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强为3.2×

107Pa；

（ⅱ）将压入氩气后的炉腔加热到1227℃，此时炉腔中气体的压强为1.6×

108Pa。

2.（2016年全国卷Ⅱ，33，10分★★★）一氧气瓶的容积为0.08m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36m3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．

4天

3．（2019年全国卷Ⅱ，33，10分★★★）如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑。

整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。

平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p。

现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求

（i）抽气前氢气的压强；

（ii）抽气后氢气的压强和体积。

（i）抽气前氢气的压强为

（p0+p）；

（ii）抽气后氢气的压强为

p0+

p，体积为

。