高中物理高考熱學(xué)氣缸活塞類型十大考點(diǎn)專題復(fù)習(xí)

1、高中物理高考熱學(xué)氣缸活塞類型十大考點(diǎn)專題復(fù)習(xí)對(duì)近幾年高考試題研究發(fā)現(xiàn)，有關(guān)氣缸類型試題是考查熱學(xué)的好載體，一直受高考命題者青睞， 該類試題命題的意圖主要是考查對(duì)熱學(xué)基本規(guī)律的綜合應(yīng)用，都是圍繞氣缸活塞的變化問(wèn)題設(shè)置的。由于該類試題涉及熱學(xué)和力學(xué)知識(shí)，需要學(xué)生有較好的分析綜合思維能力以及靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。因此， 在高三物理復(fù)習(xí)過(guò)程中，要重視該類問(wèn)題的解法思路分析，歸納題型的種類和考點(diǎn)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力?？键c(diǎn)一、考查熱力學(xué)第一定律例 1 （ 2010 年廣東卷）如圖1 是密閉的氣缸，外力推動(dòng)活塞P 壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體 TOC o 1-5 h z 做功800J，同時(shí)氣體向

2、外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的（）A溫度升高，內(nèi)能增加600JB溫度升高，內(nèi)能減少200JC溫度降低，內(nèi)能增加600JD溫度降低，內(nèi)能減少200J解析： 由熱力學(xué)第一定律得：，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，故溫度升高，答案選A正確。例 2（2010 年全國(guó) II 卷）如圖2，一絕熱容器被隔板K 隔開(kāi)a、 b 兩部分。已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b 內(nèi)為真空，抽開(kāi)隔板K 后， a 內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過(guò)程中（）A氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少B氣體不做功，內(nèi)能不變C氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變解析： 絕熱容器內(nèi)的稀薄氣體與外界沒(méi)有熱傳遞，Q=0。 稀薄氣體向

3、真空擴(kuò)散沒(méi)有做功，W=0。根據(jù)熱力學(xué)第一定律稀薄氣體的內(nèi)能不變，則溫度不變。稀薄氣體擴(kuò)散體積增大，壓強(qiáng)必然減小。答案為BD。考點(diǎn)二、考查氣體內(nèi)能變化問(wèn)題例 3（2009 年全國(guó)卷II ）如圖 3 所示，水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。氣缸壁和隔板均絕熱。 初始時(shí)隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等?，F(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時(shí)間后切斷電源。當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí)，與初始狀態(tài)相比（）A右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變B左右兩邊氣體溫度都升高C左邊氣體壓強(qiáng)增大D右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量解析： 本題考查電路

4、接入氣缸問(wèn)題，當(dāng)電熱絲通電后，右的氣體溫度升高氣體膨脹，將解析： 本題考查電路接入氣缸問(wèn)題，當(dāng)電熱絲通電后，隔板向左推，對(duì)左邊的氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能增加，氣體的溫度升高，根據(jù)氣體定律左邊的氣體壓強(qiáng)增大。BC正確，右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對(duì)左邊的氣體所做的功，D 錯(cuò)。因此，答案為BC?？键c(diǎn)三、考查氣缸受力平衡問(wèn)題例4如圖4 所示，一根豎直的彈簧支持著一倒立汽缸的活塞，使汽缸懸空而靜止。設(shè)活塞和缸壁間無(wú)摩擦且可以在缸內(nèi)自由移動(dòng)，缸壁導(dǎo)熱性能良好。使缸內(nèi)氣體溫度總能與外 界大氣的溫度相同，則下列結(jié)論中正確的是（A若外界大氣壓強(qiáng)增大，則彈簧將壓縮一些B若外界大氣壓強(qiáng)增大

5、，則汽缸的上底面距地面的高度將增大C若氣溫升高，則活塞距地面的高度將減小D若氣溫升高，則汽缸的上底面距地面的高度將增大解析： 取活塞及汽缸為研究對(duì)象，其重力和彈簧彈力受力平衡，無(wú)論氣體怎樣變化，彈力不變，其長(zhǎng)度不變，A錯(cuò)；由，得大氣壓強(qiáng)p0增大，氣體壓強(qiáng)變大，溫度不變。由此時(shí)氣柱變短，即汽缸上底面離地高度變小，B 錯(cuò)；氣體壓強(qiáng)不變，溫度升高，根據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律知體積增大，氣柱變長(zhǎng)，知C錯(cuò)， D對(duì)。答案為D。考點(diǎn)四、考查氣體狀態(tài)參量的圖像例5如圖5 甲所示，固定在水平地面上的氣缸內(nèi)，用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，已知在環(huán)境溫度變化時(shí)大氣壓強(qiáng)不變?，F(xiàn)對(duì)活塞施加一作用力F，使氣缸內(nèi)氣體分別經(jīng)歷圖乙所示

6、的三個(gè)過(guò)程，緩慢地從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，狀態(tài)A、 B壓強(qiáng)相等，則下列說(shuō)法正確的是（）A過(guò)程F定對(duì)活塞做負(fù)功B過(guò)程F 對(duì)活塞做功為零C過(guò)程F 先對(duì)活塞做正功，后對(duì)活塞做負(fù)功D過(guò)程的內(nèi)能比過(guò)程的內(nèi)能增加的多解析： 由題意知，過(guò)程是壓強(qiáng)先增大后減小，最后與原來(lái)相等，溫度增加體積增大，F(xiàn) 對(duì)活塞做負(fù)功，A 正確；過(guò)程說(shuō)明活塞受力平衡，得F=0， F 對(duì)活塞做B 正確；過(guò)程溫度增加體積增大，得活塞向先向右后向左移動(dòng)，得F 先對(duì)活塞C 錯(cuò)；過(guò)程的內(nèi)能和過(guò)程的內(nèi)能增加一樣多，D 錯(cuò)；因此答AB選項(xiàng)正確。例6如圖6 所示，導(dǎo)熱的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉F 作用于活塞桿，使活塞緩慢地

7、向右p、 V、 T 表示該理想氣體積、 溫度。 氣體從狀態(tài)變化到狀態(tài)，此過(guò)程可用圖中的哪幾個(gè)圖象表示（）解析： 由題意知，從到，溫度不變，體積增大，壓強(qiáng)減小，所以只有 TOC o 1-5 h z AD正確。AD。解析： 由題意知，從到，溫度不變，體積增大，壓強(qiáng)減小，所以只有考點(diǎn)五、考查氣體狀態(tài)參量的討論例 7 （ 2010年福建卷）如圖7所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱（即與外界不發(fā)生熱交換）容器中， 容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞。今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后，氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體（）A溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少B溫

8、度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少C溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加D溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加解析： 根據(jù)題意得，外力F 做正功，W 0；絕熱，Q=0；由熱力學(xué)第一定律U=Q+W 0，內(nèi)能增加，溫度升高；另外，由可以判斷出壓強(qiáng)增大。答案為C。考點(diǎn)六、考查氣體分子平均速率例 8 如圖 8 所示，用導(dǎo)熱的固定隔板把一容器隔成容積相等的甲、乙兩部分，甲、乙中分別有質(zhì)量相等的氮?dú)夂脱鯕?。在達(dá)到平衡時(shí)，它們的溫度必相等，若分子勢(shì)能可忽略，則甲、乙中（）A氣體的壓強(qiáng)相等B氣體分子的平均動(dòng)能相等C氣體的內(nèi)能相等D氣體分子的平均速率相等解析： 由于溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以在達(dá)到平衡時(shí)，它們的溫度相等，氣體分子的

9、平均動(dòng)能必相等。答案為B?？键c(diǎn)七、考查氣缸彈簧連接體問(wèn)題例9如圖9 所示，密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空， 活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì)，置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP（彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零），現(xiàn)繩突然斷開(kāi)，彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止，氣體達(dá)到平衡態(tài)，經(jīng)過(guò)此過(guò)程（）A EP全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能B EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能C EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能和氣體的內(nèi)能D EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，

10、其余部分仍為彈簧的 彈性勢(shì)能解析： 以活塞為研究對(duì)象，設(shè)初態(tài)時(shí)氣體壓強(qiáng)為P1，活塞質(zhì)量為m，截面積為S，末態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)為P2，初態(tài)：，由題意可得末態(tài)位置必須高于初態(tài)位置，否則20090318不能平衡，則由和（絕熱），W為正，也必為正，溫度升高，內(nèi)能增加，活塞重力勢(shì)能增加，末態(tài)時(shí)，由力的平衡條件知：，仍然具有一定彈性勢(shì)能，D 正確。答案為D。考點(diǎn)八、考查氣體壓強(qiáng)微觀解釋例 10 如圖 10 所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑與外界不發(fā)生熱傳遞的汽缸固定在地面上，缸內(nèi)活塞下方封閉著空氣（活塞與外界也不發(fā)生熱傳遞）， 若用豎直向上的力F 將活塞向上拉一些，達(dá)到穩(wěn)定后缸內(nèi)封閉著的氣體（）A若活塞重力不計(jì)，拉力F 對(duì)活塞

11、做的功等于缸內(nèi)氣體內(nèi)能的改變量B分子平均動(dòng)能不變C單位時(shí)間內(nèi)缸壁單位面積上受到的氣體分子碰撞的次數(shù)減少D每個(gè)分子對(duì)缸壁的沖力都會(huì)減小解析： 活塞向上運(yùn)動(dòng)氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，又沒(méi)有發(fā)生熱傳遞，故氣體的溫度降低， 壓強(qiáng)一定減小，故分子平均動(dòng)能減小。氣體對(duì)外做的功等于氣體內(nèi)能的減少量。答案為C?？键c(diǎn)九、考查熱敏電阻接入氣缸問(wèn)題例 11 如圖 11 所示，帶有活塞的汽缸中封閉一定質(zhì)量的氣體（不考慮分子勢(shì)能）。將熱敏電阻與汽缸外的電流表和電源相連接?；钊梢宰杂苫钊嫌袔讐K質(zhì)量不等的小物塊，還有準(zhǔn)備好的可以往活塞上添加的小物塊。下列說(shuō)）A若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，汽缸內(nèi)的溫度一定升高了，要想保持氣體

12、的體積不變，則B若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，氣體的內(nèi)能一定減小了，要想保持氣體的體積不變，則需C 若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，當(dāng)保持活塞上的物塊數(shù)量不變時(shí)，則氣體的體積一定增大，D 若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，則汽缸內(nèi)的溫度一定降低了，若活塞上物塊數(shù)量保持不變，解析： 根據(jù)氣體狀態(tài)參量p、 V、 T關(guān)系，閉合電路歐姆定律以及熱敏電阻特性知，電流R 值變大，溫度降低，內(nèi)能減小。易選出正確選項(xiàng)BD?？键c(diǎn)十、考查氣體實(shí)驗(yàn)定律例 12 （ 2008 年寧夏卷）如圖 12所示，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在可導(dǎo)熱的氣h，可沿氣缸無(wú)摩擦地滑動(dòng)。取一小盒沙子緩慢地倒在活塞h/4 。再取相同質(zhì)量的一小盒沙子緩慢地倒在活塞的外界天氣的壓強(qiáng)和溫度始終保持不變，求此次沙子倒完時(shí)活塞距氣缸底部的高度。解析： 設(shè)大氣和活塞對(duì)氣體的總壓強(qiáng)為，加一小盒沙子對(duì)氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為，由玻馬定律得，由式得：，再加一小盒沙子后，氣體的壓強(qiáng)變?yōu)閜