(新課標)2019版高考物理一輪復習主題十二熱學課時跟蹤訓練52

課時追蹤訓練(五十二)增分提能1．(2017·遼寧本溪聯(lián)考)如下圖，粗細平均的U形細玻璃管豎直擱置，各部分水銀柱的長度分別為L2＝25cm，L3＝25cm，L4＝10cm，A端被關閉空氣柱的長度為L1＝60cm，BC在水平面上，整個裝置處在恒溫環(huán)境中，外界氣壓p0＝75cmHg.將玻璃管繞B點在紙面內沿逆時針方向遲緩旋轉90°至AB管水平，求此時被關閉空氣柱的長度．[分析]設玻璃管的橫截面積為S，以cmHg為壓強單位．開始p1＝0－ρ(2－4)＝60cmHg，1＝1＝60cm·.pgLLVLSS將玻璃管繞B點沿逆時針方向遲緩旋轉90°，假定CD管中還有水銀，p2＝p0＋ρgL3＝100cmHg，2＝1′，由玻意耳定律有11＝22，解得L1′＝36cm<(60－10)cm，假定不VLSpVpV建立．設原水平管中有長為x的水銀進入左管，則p3＝p0＋ρgL3－ρgx，V3＝(L1－L4－x)S，由玻意耳定律有11＝33，解得x＝10cm<3，因此1″＝(60－10－)cm＝40cm.pVpVLLx[答案]40cm2．(2017·湖南、湖北八市十二校聯(lián)考)如下圖，一個絕熱的汽缸豎直擱置，內有一個絕熱且圓滑的活塞，汽缸中間有一個固定的導熱性優(yōu)秀的隔板，隔板將汽缸分紅兩部分，分別密封著兩部分理想氣體A和B.活塞的質量為m，橫截面積為S，與隔板相距h.現(xiàn)經過電熱絲遲緩加熱氣體，當A氣體汲取熱量Q時，活塞上漲了h，此時氣體的溫度為T1.已知大氣壓強為p0，重力加快度為g.1(1)加熱過程中，若A氣體內能增添了E1，求B氣體內能增添量E2；(2)現(xiàn)停止對氣體加熱，同時在活塞上遲緩增添砂粒，當活塞恰巧回到本來的地點時A氣體的溫度為T2.求此時增添砂粒的總質量m.[分析](1)B氣體對外做功W＝pSh＝(p0S＋mg)h，由熱力學第必定律得E1＋E2＝Q－W，解得E2＝Q－(mg＋p0S)h－E1.mgB氣體的初狀態(tài)p1＝p0＋S，V1＝2hS，熱力學溫度為T1；B氣體的末狀態(tài)2＝mg＋mg，熱力學溫度為2.0＋，2＝ppSVhSTpVpV1122由理想氣態(tài)狀態(tài)方程得T1＝T2，解得＝220T－1Sp＋m.mT1g[答案](1)Q－(mg＋p0S)h－E1220(2)T1－1g＋m3．(2017·河北衡水中學七調)如圖甲、乙所示，汽缸由兩個橫截面不一樣的圓筒連結而成，活塞A、B被長度為l＝0.9m的輕質剛性細桿連結在一同，可無摩擦挪動，A、B的質ABA×10－22B×10－22量分別為m＝12kg、m＝8.0kg，橫截面積分別為S＝4.0m、S＝2.0m.一定質量的理想氣體被關閉在兩活塞之間，活塞外側大氣壓強p0＝1.0×105Pa.重力加快度g取10m/s2.2(1)圖甲所示是汽缸水平擱置達到的均衡狀態(tài)，活塞A與圓筒內壁突出面恰巧不接觸，求被關閉氣體的壓強．(2)保持溫度不變使汽缸豎直擱置，均衡后達到如圖乙所示地點，求活塞A沿圓筒發(fā)生的位移大?。甗分析](1)汽缸處于題圖甲所示地點時，設汽缸內氣體壓強為p1，關于活塞和桿，由均衡條件得p0SA＋p1SB＝p1SA＋p0SB，代入數(shù)據解得p1＝1.0×105Pa(2)汽缸處于題圖乙所示地點時，設汽缸內氣體壓強為p2，關于活塞和桿，由均衡條件得p0SA＋p2SB＝p2SS＋p0SB＋(mA＋mB)g，代入數(shù)據解得p2＝0.9×105Pa.由玻意耳定律可得p1lSB＝p2[lSB＋x(SA－SB)]代入數(shù)據解得x＝0.1m.[答案](1)1.0×105Pa(2)0.1m4.3(2017·山西長治聯(lián)考)如下圖，一絕熱汽缸倒立豎在兩水平臺面上，缸內一圓滑活塞密封了必定質量的理想氣體；在活塞下掛有一物塊，活塞與物塊的總重量G＝30N，活塞的橫截面積S＝3×10－3m2.活塞靜止時，缸內氣體溫度t1＝27℃，體積V1＝3×10－3m3，外界的大氣壓強恒為p0＝1.0×105Pa，缸內有一個電熱絲，電熱絲的電阻值恒為R＝5Ω，電源電動勢＝18V、內阻r＝1Ω，閉合開關20s后，活塞遲緩降落高度h＝0.1m，求：E(1)20s內氣體內能的變化量；(2)20s末缸內氣體的溫度．[分析](1)設缸內氣體初態(tài)壓強為1，對活塞由受力均衡有ppG＝G＋pS，01在電熱絲對氣體加熱20s的過程中，外界對氣體做的功為W＝－pSh，12E電熱絲產生的熱量為Q＝IRt，此中I＝R＋r，依據熱力學第必定律有U＝W＋Q，解得＝873J，U即氣體的內能增添了873J.VV＋Sh(2)氣體做等壓膨脹，由蓋－呂薩克定律有1＝1，T1T2代入數(shù)據解得T2＝330K，即缸內氣體的溫度為t＝(330－273)℃＝57℃.2[答案](1)增添873J(2)57℃5.4(2017·江西贛州聯(lián)考)如下圖，用質量為m、橫截面積為S的可動水平活塞將必定質量的理想氣體密封于懸掛在天花板上的汽缸中，當環(huán)境的熱力學溫度為T0時，活塞與汽缸底部的高度差為h0.因為環(huán)境溫度漸漸降低，活塞慢慢向上挪動距離h.若外界大氣壓恒為p0，密封氣體的內能U與熱力學溫度T的關系為U＝kT(k為正常數(shù))，汽缸導熱優(yōu)秀，與活塞間的摩擦不計，重力加快度為g，求此過程中：(1)外界對密封氣體做的功W；(2)密封氣體向外界放出的熱量Q.[分析](1)活塞慢慢挪動的過程中，關閉氣體做等壓變化，有W＝pSh，此中pS＝p0S－mg，解得W＝(p0S－mg)h.依據熱力學第必定律可知，該過程中氣體減少的內能為U＝Q＋W，由U＝kT可知U＝kT，此處T僅為數(shù)值．依據蓋－呂薩克定律有00－h(huán)ShShT0＝T0－T，0－－kT解得Q＝pSmg0h.h0答案p0S－mghp0S－mg－kT[](1)()(2)0hh06.5(2017·遼寧沈陽模擬)如下圖，上端關閉、下端張口的玻璃管豎直擱置，管長為55cm，此中有一段長為6cm的水銀柱，將長為20cm的空氣柱A關閉在管的上部，空氣柱B和大氣連通．現(xiàn)用一小活塞將管口封住，并將活塞遲緩往上壓，當水銀柱上漲4cm時停止上壓．已知外界大氣壓恒為76cmHg，上壓過程氣體溫度保持不變，A、B均為理想氣體，求：氣體A、B末狀態(tài)的壓強；試剖析此過程中B氣體是吸熱仍是放熱？[分析](1)設氣體A的初態(tài)壓強為pA，pA＋p柱＝p0，設末態(tài)時氣體A的長度為lA′，lA′＝lA－l，氣體A發(fā)生等溫變化，有pAlAS＝pA′lA′S，解得pA′＝87.5cmHg，設氣體B的末態(tài)壓強為pB′，得pB′＝pA′＋p柱＝93.5cmHg.(