• / 25
  • 下载费用:12 金币  

气缸类气体详细计算问题-最齐全.doc

关 键 词:
气缸 气体 详细 计算 问题 齐全
资源描述:
-_www.ks5u.com气缸问题:解决问题的一般思路1、弄清题意,确定研究对象2、分析物理情景及物理过程,分析初末状态,列出理想气体状态方程。对研究对象进行受力分析,根据力学规律列方程3、挖掘题目隐含条件(如几何关系)列出方程4、多个方程联立求解1.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。现通过电热丝缓慢加热气体,当气体的温度为T1时活塞上升了h。已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计活塞与汽缸间摩擦。(1)求温度为T1时气体的压强。(2)现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当添加砂粒的质量为m0时,活塞恰好回到原来位置,求此时气体的温度。2.如图所示,导热性能极好的气缸,高为L=1.0 m,开口向上固定在水平面上,气缸中有横截面积为S=100 cm2、质量为m=20 kg的光滑活塞,活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。当外界温度为t=27 ℃、大气压为p0=1.0×105 Pa时,气柱高度为l=0.80 m,气缸和活塞的厚度均可忽略不计,取g=10 m/s2,求:(1)如果气体温度保持不变,将活塞缓慢拉至气缸顶端,在顶端处,竖直拉力F有多大;(2)如果仅因为环境温度缓慢升高导致活塞上升,当活塞上升到气缸顶端时,环境温度为多少摄氏度。3.如图所示,一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内,汽缸壁导热良好,活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。开始时气柱高度为h0,若在活塞上放上一个质量为m的砝码,再次平衡后气柱高度变为h。去掉砝码,将汽缸倒转过来,再次平衡后气柱高度变为h′。已知气体温度保持不变,汽缸横截面积为S,重力加速度为g,试求大气压强p0以及活塞的质量M。4.如图所示,上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置,截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置,使活塞只能向上滑动.开始时活塞搁在a、b上,缸内气体的压强为(=1.0×105 Pa为大气压强),温度为300 K。现缓慢加热汽缸内气体,当温度为330 K,活塞恰好离开a、b;当温度为360 K时,活塞上升了4 cm.。求活塞的质量和物体A的体积。5、 如图所示,高L、上端开口的气缸与大气联通,大气压P0.气缸内部有一个光滑活塞,初始时活塞静止,距离气缸底部L4.活塞下部气体的压强为、热力学温度T.(1)若将活塞下方气体的热力学温度升高到2T,活塞离开气缸底部多少距离?(2)若保持温度为T不变,在上端开口处缓慢抽气,则活塞可上升的最大高度为多少?6. 【2014·新课标全国卷Ⅰ】一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆形气缸内,汽缸壁导热良好,活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。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T0。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。7.如图所示,导热良好的薄壁气缸放在水平面上,用横截面积为S=1.0×10-2m2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p0=1.0×105Pa。当环境温度为27℃时,密闭气体的体积为2.0×10-3m3。求:(1)若固定气缸在水平面上,当环境温度缓慢升高到57℃时,气体压强的p2;(2)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,气缸移动的距离;(3)保持(2)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大小。8.如图所示,两个壁厚可忽略的圆柱形金属筒A和B套在一起,底部到顶部的高度为18cm,两者横截面积相等,光滑接触且不漏气。将A用绳系于天花板上,用一块绝热板托住B,使它们内部密封的气体压强与外界大气压相同,均为1.0×105Pa,然后缓慢松开绝热板,让B下沉,当B下沉了2cm时,停止下沉并处于静止状态。求:(1)此时金属筒内气体的压强。(2)若当时的温度为27℃,欲使下沉后的套筒恢复到原来位置,应将气体的温度变为多少℃?9.如图所示,竖直放置在水平面上的汽缸,其缸体质量M=10 kg,活塞质量m=5 kg,横截面积S=2×10-3 m2,活塞上部的汽缸里封闭一部分理想气体,下部有气孔a与外界相通,大气压强p0=1.0×105 Pa,活塞的下端与劲度系数k=2×103 N/m的弹簧相连。当汽缸内气体温度为127 ℃时,弹簧的弹力恰好为零,此时缸内气柱长为l=20 cm。则:当缸内气体温度升高到多少时,汽缸对地面的压力为零?(g取10 m/s2,活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦)10.如图所示,一汽缸固定在水平地面上,通过活塞封闭有一定质量的理想气体,活塞与缸壁的摩擦可忽略不计,活塞的截面积S=100 cm2.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接,在平台上有另一物块B,A、B的质量均为m=62.5 kg,两物块与平台间的动摩擦因数均为μ=0.8.两物块间距为d=10 cm.开始时活塞距缸底L1=10 cm,缸内气体压强p1等于外界大气压强p0=1×105 Pa,温度t1=27 ℃.热力学温度与摄氏温度的关系为T=t+273。现对汽缸内的气体缓慢加热,(g=10 m/s2)求:物块A开始移动时,汽缸内的温度;物块B开始移动时,汽缸内的温度.11、在图所示的汽缸中封闭着温度为100 ℃的空气,一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接,重物和活塞均处于平衡状态, 这时活塞离缸底的高度为10 cm,如果缸内空气变为0 ℃,问:(1)重物是上升还是下降?(2)这时重物将从原处移动多少厘米?(设活塞与汽缸壁间无摩擦)12.(2007年宁夏高考真题)如图所示,两个可导热的气缸竖直放置,它们的底部都由一细管连通(忽略细管的容积).两气缸各有一个活塞,质量分别为m1和m2,活塞与气缸无摩擦.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m1=3m,m2=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(假定环境温度始终保持为T0).(2)在达到上一问的终态后,环境温度由T0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).13.如图所示,两端开口的气缸水平固定,A、B是两个厚度不计的活塞,可在气缸内无摩擦滑动,面积分别为S1=20 cm2,S2=10 cm2,它们之间用一根细杆连接,B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M=2 kg 的重物C连接,静止时气缸中的气体温度T1=600 K,气缸两部分的气柱长均为L,已知大气压强p0=1×105 Pa,取g=10 m/s2,缸内气体可看作理想气体;(1)活塞静止时,求气缸内气体的压强;(2)若降低气缸内气体的温度,当活塞A缓慢向右移动时,求气缸内气体的温度。14、如图所示,两水平放置的导热气缸其底部由管道连通,轻质活塞a、b用钢性轻杆相连,可在气缸内无摩擦地移动,两活塞横截面积分别为Sa和Sb,且Sb =2Sa。缸内封有一定质量的气体,系统平衡时,活塞a、b到缸底的距离均为L,已知大气压强为p0,环境温度为T0,忽略管道中的气体体积。求: (1)缸中密闭气体的压强; (2)若活塞在外力作用下向左移动,稳定后密闭气体的压强;(3)若环境温度升高到,活塞移动的距离。15、 如图,一固定的水平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,已知大活塞的横截面积为s,小活塞的横截面积为s2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l,气缸外大气压强为P0,温度为T,初始时大活塞与大圆筒底部相距l2,两活塞间封闭气体的温度为2T,活塞在水平向右的拉力作用下处于静止状态,拉力的大小为F且保持不变.现气缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢向右移动,忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦,则:(1)请列式说明,在大活塞到达两圆筒衔接处前,缸内气体的压强如何变化?(2)在大活塞到达两圆筒衔接处前的瞬间,缸内封闭气体的温度是多少?(3)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是多少?16.(2015·全国卷Ⅰ)如图所示,一固定的竖直气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m1=2.50 kg,横截面积为S1=80.0 cm2;小活塞的质量为m2=1.50 kg,横截面积为S2=40.0 cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l=40.0 cm;气缸外大气的压强为p=1.00×105 Pa,温度为T=303 K。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T1=495 K。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,重力加速度大小g取10 m/s2。求:(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,气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.【2014·新课标全国卷Ⅱ】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。(ⅰ)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;(ⅱ)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。14、某兴趣小组利用废旧物品制作了一个简易气温计:如图所示,在一个空酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管,玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱,接口处用蜡密封,将酒瓶水平放置。已知酒瓶的容积为480cm3,玻璃管内部横截面积为0.4cm2,瓶口外的有效长度为50cm。当气温为280 K时,水银柱刚好处在瓶口位置。①求该气温计能测量的最高气温;②在水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中,密封气体是吸热还是放热?简要说明理由。①当水银柱到达管口时,所测气温最高,设为T2,此时气体体积为V2,则初状态:T1=280K,V1=480cm3末状态:V2=(480+50×0.4)cm3=500 cm3由盖—吕萨克定律得V1T1=V2T2代入数据解得T2≈291.7K或18.7℃②吸热。当环境温度升高时,水银柱从瓶口处缓慢向右移动,此过程密封气体的内能增大,同时对外做功,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体要从外界吸收热量。15、如图,一气缸水平固定在静止的小车上,一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内,平衡时活塞与气缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动,稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d。已知大气压强为p0,不计气缸和活塞间的摩擦;且小车运动时,大气对活塞的压强仍可视为p0;整个过程温度保持不变。求小车加速度的大小。设小车加速度大小为a,稳定时气缸内气体的压强为p1,活塞受到气缸内外气体的压力分别为f1=p1S①f0=p0S②由牛顿第二定律得f1-f0=ma③小车静止时,在平衡情况下,气缸内气体的压强应为p0,由玻意耳定律得p1V1=p0V④式中V=SL⑤V1=S(L-d)⑥由①②③④⑤⑥式得a=16、如图,一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封,上端封闭但留有一抽气孔。管内下部被活塞封住一定量的气体(可视为理想气体),气体温度为T1。开始时,将活塞上方的气体缓慢抽出,当活塞上方的压强达到p0时,活塞下方气体的体积为V1,活塞上方玻璃管的容积为2.6V1。活塞因重力而产生的压强为0.5p0。继续将活塞上方抽成真空并密封。整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变。然后将密封的气体缓慢加热。求:(1)活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度;(2)当气体温度达到1.8T1时气体的压强。(1)由玻意耳定律得:=,式中V是抽成真空后活塞下方气体体积得V=3V1由盖—吕萨克定律得:=解得:T′=1.2T1(2)由查理定律得:=解得:p2=0.75p01. 如图所示,一水平放置的薄壁圆柱形容器内壁光滑,长为L,底面直径为D,其右端中心处开有一圆孔,质量为m的理想气体被活塞封闭在容器内,器壁导热良好,活塞可沿容器内壁自由滑动,其质量、厚度均不计,开始时气体温度为300K,活塞与容器底部相距,现对气体缓慢加热,已知外界大气压强为p0,求温度为480K时气体的压强.【答案】解:开始加热时,在活塞移动的过程中,气体做等圧変化.设活塞缓慢移动到容器最右端时,气体末态温度为初态温度由盖-吕萨克定律知解得:活塞移至最右端后,气体做等容变化,已知由查理定律知则答:温度为480K时气体的压强为.2. 一质量M=10kg、高度L=35cm的圆柱形气缸,内壁光滑,气缸内有一薄活寨封闭了一定质量的理想气体,活塞质量m=4kg、截面积s=100cm2.温度时,用绳子系住活塞将气缸悬挂起来,如图甲所示,气缸内气体柱的高L1=32cm,如果用绳子系住气缸底,将气缸倒过来悬挂起来,如图乙所示,气缸内气体柱的高L2=30cm,两种情况下气缸都处于竖直状态,取重力加速度g=10m/s2,求:(i)当时的大气压强:(ii)图乙状态时,在活塞下挂一质量的物体,如图丙所示,则温度升高到多少时,活塞将从气缸中脱落.【答案】解:(i)由图甲状态到图乙状态,等温变化:p1L1S=p2L2S初态:末态:联立解得:p0=(ML1-mL2)g(L1-L2)s=1×105Pa(ii)活塞脱落的临界状态:气柱体积LS压强设温度为,该过程为等圧変化,由气态方程:p2L2ST0=p3LST联立解得:T=p3LT0p2L=350k答:(i)当时的大气压强为1×105pa,(ii)温度升高到350k时,活塞将从气缸中脱落.【解析】(1)从甲态到乙态是等温变化过程,根据波义耳定律列式求解当时的大气压强;(2)从乙态到丙态,根据理想气体状态方程列式求解温度.本题关键是明确三个状态的压强、温度和体积参量,结合气体实验定律或者理想气体状态方程列式求解.3、一圆柱形汽缸,质量M为10kg,总长度L为40cm,内有一厚度不计的活塞,质量m为5kg,截面积S为50cm2,活塞与汽缸壁间摩擦不计,但不漏气,当外界大气压强p0为1×105Pa,温度t0为7℃时,如果用绳子系住活塞将汽缸悬挂起来,如图所示,汽缸内气柱的高L1为35cm,g取10m/s2。求:①此时汽缸内气体的压强。②当温度升高到多少摄氏度时,活塞与汽缸将分离。4、如图所示,导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体,活塞用轻弹簧与缸底相连,当气缸如图甲水平放置时,弹簧伸长了x0,活塞到缸底的距离为L0,将气缸缓慢转动竖直放置,开口向上,如图乙所示,这时活塞刚好向缸底移动了x0的距离,已知活塞的横截面积为S,活塞与缸壁的摩擦不计,且气密性良好,活塞的质量为m,重力加速度为g,大气压强为p0,求:[(Ⅰ)弹簧的劲度系数的大小;(Ⅱ)若从甲图到乙图的过程中,气体放出的热量为Q,活塞的重力对气体做的功为W,则弹簧开始具有的弹性势能为多少?4、7.粗糙水平面上放置一端开口的圆柱形气缸,气缸内长L=0.9m,内横截面积S=0.02m2,内部一个厚度可以忽略的活塞在气缸中封闭一定质量的理想气体,活塞与一个原长为l0=0.2m的弹簧相连,弹簧左端固定于粗糙的竖直墙上。当温度T0=300K时,活塞刚好在气缸开口处,弹簧处于原长。缓慢向左推动气缸,当气缸运动位移x=0.2m时,弹簧弹力大小为F=400N,停止推动,气缸在摩擦力作用下静止。已知大气压强为P0=1.0×105Pa,气缸内壁光滑。(ⅰ)求弹簧的劲度系数k的大小;(ⅱ)此后,将温度降低到T'时,弹簧弹力大小仍为F=400N,气缸一直未动,求T'。7.(ⅰ)8×103N/m(ⅱ)173.3K【解析】(ⅰ)设弹簧劲度系数为k,弹簧后来长度为l1,则弹簧弹力初始状态: 移动后气体压强 移动后气体体积根据玻意耳定律,有: 解得: (ⅱ)降温后弹簧长度为l2,则降温后压强降温后体积 由气体状态方程解得: 。10.如右图,体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;气缸内密封有温度为、压强为的理想气体. 和分别为大气的压强和温度.已知:气体内能U与温度T的关系为, 为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求(1)气缸内气体与大气达到平衡时的体积: (2)在活塞下降过程中,气缸内气体放出的热量Q .10.(1) (2) 【解析】试题分析:找出初状态和末状态的物理量,由查理定律和盖•吕萨克定律求体积,根据功的公式和内能表达式求放出的热量。(1)在气体由压缩p=1.2p0下降到p0的过程中,气体体积不变,温度由T=2.4T0变为T1,由查理定律得: 在气体温度由T1变为T0的过程中,体积由V减小到V1,气体压强不变,由着盖·吕萨克定律得: 联立解得: (2)在活塞下降过程中,活塞对气体做的功为: 在这一过程中,气体内能的减少为: 由热力学第一定律得,气缸内气体放出的热量为: 联立以上解得: 11.如图所示,一轻弹簧上面链接一轻质光滑导热活塞,活塞面积为S,弹簧劲度系数为k,一质量为m的光滑导热气缸开始与活塞恰好无缝衔接,气缸只在重力作用下下降直至最终稳定,气缸未接触地面,且弹簧仍处于弹性限度内,环境温度未发生变化,气缸壁与活塞无摩擦且不漏气,气缸深度为h,外界大气压强为p0,重力加速度为g,求:(i)稳定时,气缸内封闭气体的压强;(ii)整个过程气缸下降的距离。11.(ⅰ) (ⅱ)【解析】试题分析:取汽缸为研究对象,可知稳定平衡时,根据汽缸受力平衡即可求出压强;由玻意耳定律和对活塞受力分析即可求出整个过程气缸下降的距离。(ⅰ)取汽缸为研究对象,可知稳定平衡时,汽缸受力平衡解得: (ⅱ)取汽缸中封闭气体为研究对象初始状态: , 末状态: , 气体经历等温变化,由玻意耳定律可得,得: 对活塞分析可得,解得: 汽缸下降的距离10.如图所示,一水平放置的汽缸,由截面积不同的两圆筒连接而成.活塞A、B用一长为3l的刚性细杆连接,B与两圆筒连接处相距l=1.0 m,它们可以在筒内无摩擦地沿左右滑动.A、B的截面积分别为SA=30 cm2、SB=15 cm2.A、B之间封闭着一定质量的理想气体.两活塞外侧(A的左方和B的右方)都是大气,大气压强始终保持p0=1.0×105 Pa.活塞B的中心连一不能伸长的细线,细线的另一端固定在墙上.当汽缸内气体温度T1=540 K,活塞A、B的平衡位置如图所示,此时细线中的张力为F1=30 N. (1)现使汽缸内气体温度由初始的540 K缓慢下降,温度降为多少时活塞开始向右移动?(2)继续使汽缸内气体温度缓慢下降,温度降为多少时活塞A刚刚右移到两圆筒连接处?【解析】 (1)设汽缸内气体压强为p1,F1为细线中的张力,则活塞A、B及细杆整体的平衡条件为p0SA-p1SA+p1SB-p0SB+F1=0① (2分)解得p1=p0+代入数据得p1=p0+=1.2×105 Pa② (1分)(2)再降温,细线松了,要平衡必有气体压强p=p0,是等压降温过程,活塞右移,体积相应减小,当A到达两圆筒连接处时,温度为T3,=⑤(2分)得T3=270 K⑥ (2分)【答案】 (1)450 K (2)270 Kwww.ks5u.com83.(9分)如图,气缸由两个截面不同的圆筒连接而成,活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起,可无摩擦移动,A、B的质量分别,,,横截面积分别为,一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间,活塞外侧与大气相通,大气。(l)气缸水平放置达到如图甲所示的平衡状态,求气体的压强。(2)已知此时气体的体积。现保持温度不变,将气缸竖直放置,达到平衡后如图乙所示。与图甲相比,活塞在气缸内移动的距离L为多少?取重力加速度。【答案】 (1) (2)【解析】(1) 气缸处于甲图所示位置时,设气缸内气体压强为,对于活塞和杆,由力的平衡条件得解得 2分(2)汽缸处于乙图所示位置时,设气缸内气体压强为,对于活塞和杆,由力的平衡条件得2分设为气缸处于乙图所示位置时缸内气体的体积,由玻意耳定律可得2分由几何关系可得 2分由上述各式解得活塞在气缸内移动距离 1分考点:本题考查物体的平衡条件和玻意耳定律。86.如图l所示,导热性能良好的气缸放置在水平平台上,活塞质量为10 kg,横截面积50 cm2,厚度l cm,气缸全长25 cm,气缸质量20 kg,大气压强为1×105Pa,当温度为17℃时,活塞封闭的气柱长10 cm。现在用一条细绳一端连接在活塞上,另一端通过两个光滑的定滑轮后连接在一个小桶上,如图2所示。开始时活塞静止。现不断向小桶中添加细沙,使活塞缓慢向上移动(g取l0m/s2)①通过计算判断气缸能否离开台面。②活塞缓慢向上移动过程中,气缸内气体是________(填“吸热”或放热“),气体的内能__________(填“增加”或“减少”或“不变”)【答案】 (1)能离开台面(2)“吸热”; “不变”【解析】①开始时气缸内气体的压强为 1分假设活塞没有离开气缸,当气缸恰好离开台面时,气缸内气体的压强为[来源:Zxxk.Com] 1分此时气柱长度为L2,从1—2等温变化:得L2=20cn由于,所以气缸可以离开台面②活塞上升过程中,气体膨胀,对外做功,而气缸导热性能良好,因此温度不变,内能不变,根据热力学第一定律,气体吸热。考点:气体实验定律,热力学第一定律89.【选修3-3】(6分)如题10图所示,活塞将一定质量的理想气体封闭在圆柱形气缸内,活塞与气缸之间无摩擦,先将气缸放在的冰水混合物中气体达到平衡状态,测得气体的体积为,然后将气缸从冰水混合物中移出后,在室温()中达到平衡状态,外界大气压强保持不变.求:①气缸内气体在平衡状态的体积;②气缸内气体从状态到状态过程是从外界吸热还是向外界放热?【答案】 ① ②气体从外界吸热【解析】①设气缸内气体在平衡状态b的体积为,对一定质量的理想气体等压变化得: (2分)解得: (2分)②气体从状态到状态,由热力学第一定律:其中温度升高,则内能增加();气体体积增大,对外作功()可得,即气体从外界吸热 (2分)考点:本题考查了理想气体状态方程、热力学第一定律。91.某同学在研究气体的等容变化规律时,在实验室将一玻璃瓶开口向上竖直放入烧杯中的水里,缓慢加热到时,用一个软木塞封住瓶口,然后将烧杯中水温缓慢降至,若想向上拔出软木塞,至少需要施加多大外力?已知大气压强,瓶口面积,软木塞的重量,取热力学温度,(软木塞与瓶口之间的摩擦不计).【答案】 【解析】以玻璃瓶内气体为研究对象,,,,由查理定律可得: (2分)以软木塞为研究对象,由平衡条件得: (2分)联立解得: (2分)考点:本题考查了理想气体状态方程、物体的平衡条件。94.(9分) 如图所示,一圆柱形绝热容器竖直放置,通过绝热活塞封闭着摄氏温度为t1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h1。现通过电热丝给气体加热一段时间,使其温度上升到(摄氏)t2,若这段时间内气体吸收的热量为Q,已知大气压强为p0,重力加速度为g,求:(1)气体的压强.(2)这段时间内活塞上升的距离是多少?(3)这段时间内气体的内能如何变化,变化了多少?【答案】 (1) P=P0+mg/S (2) Δh=h2-h1= (3) ΔU=Q-W=Q-(p0S+mg)【解析】(1)活塞受力分析如图,由平衡条件得P=P0+mg/S(2)设温度为t2时活塞与容器底部相距h2.因为气体做等压变化,由盖—吕萨克定律 得:由此得:h2=活塞上升了Δh=h2-h1=.3)气体对外做功为W=pS·Δh= ·S·=(p0S+mg)由热力学第一定律可知ΔU=Q-W=Q-(p0S+mg)考点:盖-吕萨克定律;热力学第一定律.95.如图所示,用轻质活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体,活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计。开始时活塞距气缸底的高度为,气体温度为。给气缸加热,活塞缓慢上升到距气缸底的高度为处时,缸内气体吸收Q=450J的热量。已知活塞横截面积,大气压强。求:①加热后缸内气体的温度。②此过程中缸内气体增加的内能。【答案】 (1);(2)考点:气体实验定律,热力学第一定律96.如图所示,开口处有卡口、内截面积为S的圆柱形气缸开口向上竖直放置在水平面上,缸内总体积为V0,大气压强为p0,一厚度不计、质量为m的活塞(m=0.2p0S/g)封住一定量的理想气体,温度为T0时缸内气体体积为0.8V0,先在活塞上缓慢放上质量为2m的砂子,然后将缸内气体温度升高到2T0,求:(1)初始时缸内气体的压强P1 =? (2)在活塞上放上质量为2m的砂子时缸内气体的体积V2 =? (3)最后缸内气体的压强P4=?【答案】 (1)1.2p0(2)0.6V0(3)1.92p0100.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:(ⅰ)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?(ⅱ)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?(ⅲ)当活塞刚要脱离汽缸时,缸内气体的内能增加量为ΔU,则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少?【答案】 (1)(2)(3)考点:理想气体状态方程、热力学第一定律【名师点睛】活塞与大气联通,缓慢升高气缸内的温度的过程中,气体压强不变。根据理想气体状态方程可求出缸内气体的温度。根据活塞受力平衡可求出缸内气体的压力。根据热力学第一定律求出气体在活塞下移的过程中吸收的热量。26、(2017年高考原创押题预测卷03【新课标Ⅰ卷】理科综合物理33(2))如图所示,内壁光滑长度为4L、横截面积为S的气缸A、B,A水平、B竖直固定,之间由一段容积可忽略的细管相连,整个装置置于温度为27 ℃、大气压为p0的环境中,活塞C、D的质量及厚度均忽略不计。原长3L、劲度系数的轻弹簧,一端连接活塞C、另一端固定在位于气缸A缸口的O点。开始时活塞D距气缸B的底部3L。后在D上放一物体P,活塞C刚好到气缸A的正中间。求:①若气体保持温度不变,求物体P的质量和稳定后活塞D下降的距离;②改变气缸内气体的温度使活塞D再回到初位置,则气体的温度应为多少?【答案】① ②②改变气体温度使活塞D回到初始点,气体为等压变化,所以弹簧位置不变。由盖-吕萨克定律解得27、(2017年高考原创押题预测卷03【新课标Ⅱ卷】理科综合物理33(2))如图示,开口向上的汽缸被一个质量的活塞封闭了一定量的理想气体,活塞横截面积,活塞到汽缸底部的长度为。现在把汽缸倒过来开口向右放在水平地面上,大气压强,汽缸导热良好,不计一切摩擦和环境温度变化。求活塞静止时到汽缸底部的距离。[来源:学|科|网]【答案】11 cm22、(2017年高考物理原创押题预测卷02【新课标Ⅰ卷】理科综合物理33(2))如图所示,一质量为m的气缸,用质量为的活塞封有一定质量的理想气体,当气缸开口向上且通过活塞悬挂在升降机中,升降机静止不动时,空气柱长度为L。现升降机以加速度加速下降,求:(已知大气压强为p0,活塞的横截面积为S,气缸与活塞之间不漏气且无摩擦,整个过程封闭气体温度不变,重力加速度为g)①升降机加速下降过程空气柱的长度;②升降机从静止到加速下降过程中,气体吸热还是放热,并说明理由。【答案】① ;(2)放出,理由见解析19、(2017年高考物理原创押题预测卷01(新课标Ⅱ卷)理科综合物理33(2))汽缸长(汽缸的厚度可忽略不计),固定在水平面上,气缸中有横截面积为的光滑活塞,活塞封闭了一定质量的理想气体,当温度为、大气压为时,气柱长度。现用力F缓慢拉动活塞。①如果温度保持不变,要将活塞从汽缸中拉出,最小需要多大的力F;②若不加外力,让活塞从气缸中自行脱出,则气缸内气体至少升高到多少摄氏度?【答案】 ① ②【解析】①初状态:压强;体积 11、(2017年3月2017届高三第一次全国大联考(新课标Ⅱ卷)理科综合33(2))内壁光滑的汽缸通过活塞封闭有压强1.0×105 Pa、温度为27℃的气体,初始活塞到汽缸底部距离50 cm,现对汽缸加热,气体膨胀而活塞右移。已知汽缸横截面积200 cm2,总长100 cm,大气压强为1.0×105 Pa。(i)计算当温度升高到927℃时,缸内封闭气体的压强;(ii)若在此过程中封闭气体共吸收了800 J的热量,试计算气体增加的内能。12、(2017年3月2017届高三第一次全国大联考【新课标Ⅲ卷】理科综合33(2))在水平面有一个导热气缸,如图甲所示,活塞与气缸之间密封了一定质量的理想气体。最初密封气体的温度为23 ℃,气柱长10 cm;给气体加热后,气柱长变为12 cm。已知气缸内截面积为0.001 m2,大气压p0=1.0×105 Pa,g取10 m/s2。(i)求加热后气体的温度;(ii)若保持加热后气体的温度不变,将气缸直立后(如图乙所示)气柱长度又恢复为10 cm,求活塞质量。13、(2017年4月2017届高三第二次全国大联考(新课标Ⅰ卷)理科综合33(2))如图所示,一圆柱形气缸竖直放置,气缸正中间有挡板,位于气缸口的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。开始时,活塞与气缸底部相距L,测得气体的温度为T0。现缓慢降温,让活塞缓慢下降,直到恰好与挡板接触但不挤压。然后在活塞上放一重物P,对气体缓慢升温,让气体的温度缓慢回升到T0,升温过程中,活塞不动。已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计活塞与气缸间摩擦。(i)求活塞刚与挡板接触时气体的温度和重物P的质量的最小值。(ii)整个过程中,气体是吸热还是放热,吸收或放出热量为多少?【答案】(i) (ii)气体向外放热初态:温度,压强,末态:温度T2=T0,压强由查理定律有,解得(ii)整个过程,理想气体的温度不变,内能不变降温过程体积变小,外界对气体做的功为升温过程,体积不变,气体不对外界做功,外界也不对气体做功由热力学第一定律,整个过程中,气体放出热量学%科网14、(2017年4月2017届高三第二次全国大联考(新课标Ⅱ卷)理科综合33(2))通电后汽缸内的电热丝缓慢加热,由于汽缸绝热使得汽缸内密封的气体吸收热量后温度由升高到,由于汽缸内壁光滑,敞口端通过一个质量横截面积为S的活塞密闭气体。加热前活塞到汽缸底部距离为。大气压用p0表示,①活塞上升的高度;②加热过程中气体的内能增加量。【答案】① ②15、(2017年高三第二次全国大联考【新课标Ⅲ卷】理科综合物理33(2))如图1所示水平放置的气缸内被活塞封闭一定质量的理想气体,气体的温度为17 ℃,活塞与气缸底的距离L1=12 cm,离气缸口的距离L2=3 cm,将气缸缓慢地转到开口向上的竖直位置,待稳定后对缸内气体逐渐加热,使活塞上表面刚好与气缸口相平为止如图2所示。已知g=10 m/s2,大气压强为1.0×105 Pa,活塞的横截面积S=100 cm2,质量m=20 kg,活塞可沿气缸壁无摩擦滑动但不漏气,求:[来源:学*科*网](i)活塞上表面刚好与气缸口相平时气体的温度为多少?(ii)在对气缸内气体逐渐加热的过程中,气体吸收340 J的热量,则气体增加的内能多大?(ii)当气缸口向上,未加热稳定时:由玻意耳定律得p0L1S=p1LS则L== cm=10 cm加热后,气体做等压变化,外界对气体做功为W=-p0(L1+L2-L)S-mg(L1+L2-L)=-60 J根据热力学第一定律ΔU=W+Q得ΔU=280 J 学科&网11. (2017·青海西宁四校联考)如图所示,厚度和质量不计、横截面积为S=10 cm2的绝热气缸倒扣在水平桌面上,气缸内有一绝热并带有电热丝的T形轻活塞固定在桌面上,气缸内封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0=300 K,压强为p=0.5×105 Pa,活塞与气缸底的距离为h=10 cm,活塞可在气缸内无摩擦滑动且使气缸不漏气,大气压强为p0=1.0×105 Pa.求:①此时桌面对气缸的作用力FN;②现通过电热丝给气体缓慢加热到温度T,此过程中气体吸收的热量为Q=7 J,内能增加了ΔU=5 J,整个过程中活塞都在气缸内,求T的值.【解析】 ①对气缸受力分析,由平衡条件有FN+pS=p0S,得FN=(p0-p)S=50 N.②设温度升高至T时,活塞与气缸底的距离为H,则气体对外界做功W=p0ΔV=p0S(H-h),由热力学第一定律得ΔU=Q-W,解得H=12 cm.气体温度从T0升高到T的过程中,气体先等容变化,压强达到p0后,气缸离开地面,气体发生等压变化,由理想气体状态方程得=,解得T=T0=720 K.【答案】 (2)①50 N ②720 K
展开阅读全文
  语墨文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:气缸类气体详细计算问题-最齐全.doc
链接地址:http://www.wenku38.com/p-120595.html

                                            站长QQ:1002732220      手机号:18710392703    


                                                          copyright@ 2008-2020 语墨网站版权所有

                                                             经营许可证编号:蜀ICP备18034126号

网站客服微信
收起
展开