2018届高三题型训练2—3-3计算题(学生版)

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2018届高三题型训练2—3-3计算题一、解答题1.如图所示,封闭有一定质量理想气体的汽缸开口向下竖直固定放置,活塞的截面积为S,质量为m0,活塞通过轻绳连接了一个质量为m的重物。

若开始时汽缸内理想气体的温度为T0,轻绳刚好伸直且对活塞无拉力作用,外界大气压强为p 0,一切摩擦均不计且m0g<p0S。

(1)求重物刚离地时汽缸内气体的压强;(2)若缓慢降低汽缸内气体的温度,最终使得汽缸内气体的体积减半,则最终气体的温度为多少?2.如图所示,足够长的圆柱形气缸竖直放置,其横截面积为1×10-3m2,气缸内有质量m=2 kg的活塞,活塞与气缸壁封闭良好,不计摩擦.开始时活塞被销子K销于如图位置,离缸底12 cm,此时气缸内被封闭气体的压强1.5×105 Pa,温度为300 K.外界大气压为1.0×105 Pa,g=10 m/s2.(1)现对密闭气体加热,当温度升到400 K时,其压强为多大?(2)若在此时拔去销子K,活塞开始向上运动,当它最后静止在某一位置时,气缸内气体的温度为360 K,则这时活塞离缸底的距离为多少?3.如图,气缸左右两侧气体由绝热活塞隔开,活塞与气缸光滑接触。

初始时两侧气体均处于平衡态,体积之比V1:V2=1:2,温度之比T1:T2=2:5。

先保持右侧气体温度不变,升高左侧气体温度,使两侧气体体积相同;然后使活塞导热,两侧气体最后达到平衡。

求:(1)两侧气体体积相同时,左侧气体的温度与初始温度之比;(2)最后两侧气体的体积之比。

4.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.5.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K 2,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。

6.如图所示为一下粗上细且上端开口的薄壁玻璃管,管内有一部分水银封住密闭气体,上管足够长,图中大小截面积分别为S1=2cm2、S2=1cm2,粗细管内水银长度分别为h1=h2=2cm,封闭气体长度为L=22 cm。

大气压强为p0=76cmHg,气体初始温度为57℃。

求:①若缓慢降低气体温度,降低至多少开尔文时,所有水银全部进入粗管内;②若温度降低至237K,气体的长度为多少;7.一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80cm的气柱,活塞的横截面积为0.01m2,活塞与气缸间的摩擦不计,气缸侧壁通过一个开口与U形管相连。

开口离气缸底部的高度为70cm,开口管内及U 形管内的气体体积忽略不计。

已知图所示状态时气体的温度为7℃,U形管内水银面的高度差h1=5cm,大气压强p0=1.0×105 Pa保持不变,水银的密度ρ=13.6×103 kg/m3,取g=10 m/s2。

求①活塞的质量;②现在活塞上添加铁砂,同时对气缸内的气体加热,始终保持活塞的高度不变,此过程缓慢进行,当气体的温度升高到47℃时,U形管内水银面的高度差为多少?8.竖直平面内有一直角形内径处处相同的细玻璃管,A 端封闭,C 端开口,最初AB 段处于水平状态,中间有一段水银将气体封闭在A 端,各部分尺寸如图所示,外界大气压强p 0=75 cmHg. ①若从C 端缓慢注入水银,使水银与端管口平齐,需要注入水银的长度为多少?②若在竖直平面内将玻璃管顺时针缓慢转动90°,最终AB 段处于竖直,BC 段处于水平位置时,封闭气体的长度变为多少?(结果保留三位有效数字)9.如图所示,U 型玻璃细管竖直放置,水平细管与U 型玻璃细管底部相连通,各部分细管内径相同.U 型管左管上端封有长20cm 的理想气体B ,右管上端开口并与大气相通,此时U 型玻璃管左、右两侧水银面恰好相平,水银面距U 型玻璃管底部为25cm .水平细管内用小活塞封有长度10cm 的理想气体A .已知外界大气压强为75cmHg ,忽略环境温度的变化.现将活塞缓慢向左拉,使气体B 的气柱长度为25cm ,求: ①左右管中水银面的高度差是多大? ②理想气体A 的气柱长度为多少?10.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S a 和S b ,且S b =2S a ,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p 0,环境温度为T 0,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4L,稳定后密闭气体的压强。

11.某同学设计的简易火灾报警装置如图所示,竖直固定、上端开口的试管中装有高h=20cm 的水银.其下方封闭有一段气柱。

当环境温度为57℃时,电路恰好接通,电铃D 发出报警声。

取绝对零度为-273℃。

①若环境温度缓慢降至27℃时,水银柱下降了△L=5cm ,试求环境温度为57℃时,试管内封闭气柱的长度L ;②若使环境温度降低,并且往玻璃管内注入高△h=4 cm的水银时,报警装置恰好再次报警,求此时的环境温度t(已知大气压强p0= 76 cmHg)。

12.如图所示,在固定的气缸A和B中分别用活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞面积之比S A∶S B=1∶3,两活塞由穿过B底部的刚性细杆相连,可沿水平方向无摩擦滑动,两个气缸都不漏气。

初始时活塞处于平衡状态,A、B 中气体的体积均为V0,且温度相同,A中气体压强p A=1.6p0,p0是气缸外的大气压强。

①求初始时B中气体的压强p B;②现对A中气体加热,使其中气体的压强升到p A′=2.5p0,同时保持B中气体的温度不变,求活塞重新达到平衡状态时A中气体体积V A′。

13.如图所示,截面积分别为S A=1cm2、S B=0. 5cm2的两个上部开口的柱形气A、B,底部通过体积可以忽略不计的细管连通,A、B两个气缸内分别有两个不计厚度的活塞,质量分别为m A=1. 4kg、m B=0. 7kg。

A气缸内壁粗糙,活塞与气缸间的最大静摩擦力为F f=3N;B气缸内壁光滑,且离底部2h高处有一活塞销。

当气缸内充有某种理想气体时,A、B中的活塞距底部均为h,此时气体温度为T0=300K,外界大气压为P0=1. 0×105Pa。

现缓慢升高气体温度,(g 取10m/s2,)求:(1)当气缸B中的活塞刚好被活塞销卡住时,气体的温度;(2)当气缸A中的活塞刚要滑动时,气体的温度T2。

14.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,面积分别为S1=20cm2,S2=10cm2,它们之间用一根细杆连接,B通过水平细绳绕过光骨的定滑轮与质量为M的重物C连接,静止时气缸中的空气压强P1=1.2atm,温度T1=600K,气缸两部分的气柱长均为L.已知大气压强P0=1atm=1×105Pa,取g=10m/s2,缸内空气可看作理想气体,不计摩擦.求:①重物C的质量M是多少?②若降低气缸内气体的温度,当活塞A 缓慢向右移动2L时,求气缸内气体的温度。

15.如图所示,内壁光滑长度为4L 、横截面积为S 的汽缸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27℃、大气压为p 0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03p Sk L=的轻弹簧,一端连接活塞C 、另一端固定在位于汽缸A 缸口的O 点。

开始活塞D 距汽缸B 的底部为3L .后在D 上放一质量为0p Sm g=的物体。

求: ①稳定后活塞D 下降的距离;②改变汽缸内气体的温度使活塞D 再回到初位置,则气体的温度应变为多少?16.如图所示,粗细均匀的U 形管左端封闭右端开口,一段空气柱将水银分为A 、B 两部分,水银柱A 的长度h 1=25 cm ,位于封闭端的顶部,B 部分位于U 型管的底部.右管内有一轻活塞,活塞与管壁之间的摩擦不计.活塞自由静止时底面与左侧空气柱的下端齐平,此时空气柱的长度L 0=12.5 cm ,B 部分水银两液面的高度差h 2=45 cm ,外界大气压强p 0=75 cmHg.保持温度不变,将活塞缓慢上提,当A 部分的水银柱恰好对U 形管的顶部没有压力时,活塞移动了多少距离?17.一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a )所示,玻璃泡M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K 1和K 2。

K 1长为l ,顶端封闭,K 2上端与待测气体连通;M 下端经橡皮软管与充有水银的容器R 连通。

开始测量时,M 与K 2相通;逐渐提升R ,直到K 2中水银面与K 1顶端等高,此时水银已进入K 1,且K 1中水银面比顶端低h,如图(b)所示。

设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变。

已知K1和K2的内径均为d,M的容积为V0,水银的密度为ρ,重力加速度大小为g。

求:(i)待测气体的压强;(ii)该仪器能够测量的最大压强。

18.如图甲所示,一圆柱形绝热气缸开口向上竖直放置,通过绝热活塞将一定质量的理想气体密封在气缸内,活塞质量m=1kg、横截面积S=5×10-4m2,原来活塞处于A位置。

现通过电热丝缓慢加热气体,直到活塞缓慢到达新的位置B,在此过程中,缸内气体的V-T图象如图乙所示。

已知大气压强P0=1.0×105Pa,忽略活塞与气缸壁之间的摩擦,重力加速度g=10m/s2。

(i)求缸内气体的压强和活塞到达位置B时缸内气体的体积;(ii)若缸内气体原来的内能U0=72J,且气体内能与热力学温度成正比。

求缸内气体变化过程从电热丝吸收的总热量。

19.某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中,在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了.而手表没有受到任何撞击,该手表出厂时给出的参数为:27℃时表内气体压强为(常温下的大气压强值),当内外压强差超过6.0×104Pa时表盘玻璃将爆裂.当时登山运动员携带的温度计的读数是 -21℃,表内气体体积的变化可忽略不计.①通过计算判断手表的表盘是向外爆裂还是向内爆裂的?②当时外界的大气压强为多少?20.受啤酒在较高压强下能够溶解大量二氧化碳得启发,科学家设想了减低温室效应得“中国办法”:用压缩机将二氧化碳送入深海底,由于海底压强很大,海水能够溶解大量得二氧化碳使其永久储存起来,这样就为温室气体找到了一个永远的“家”。