高考物理热学大题专题训练专用(带答案)

高考物理热学大题常考题型专项练习

题型一：单缸单活塞问题 题型二：单缸双活塞问题 题型三：双缸单活塞 题型四：双缸双活塞 题型五：单汞柱问题 题型六：双汞柱问题 题型七：变质量问题 题型八：非活塞汞柱问题

题型一：单缸单活塞问题

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】

94mghT

pT

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p 0， 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8

V

时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了

6

V

，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：

01526p S

m g

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 + h

H)(1 +

mg

p0S)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 0.4 m

题型二：单缸双活塞问题

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1

2.50kg m =，横截面积为2

180.0cm s =，小活塞的质量为2 1.50kg m =，横截面积为2

240.0cm s =；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为

40.0cm l =，气缸外大气压强为51.0010Pa p =⨯，温度为303K T =．初始时大活塞与大

圆筒底部相距

2

l

，两活塞间封闭气体的温度为1495K T =，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g 取210m/s ，求（i ）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 （ii ）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

答案：解：(ⅰ)2330K T =

(ⅱ)51.0110Pa p '=⨯

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p 0。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]7

6V0 1.4T0

题型三：双缸单活塞

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。