熱學專項——氣缸模型
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2018高三物理考前40天專項沖刺 熱學專項——氣缸模型 班級： 姓名： 1．如圖內(nèi)外壁均光滑的氣缸放在傾角為θ=30的光滑斜面上，氣缸內(nèi)部用橫截面積為S=1.010-2m2的光滑活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體?；钊硪欢送ㄟ^輕桿固定在擋板上，此時氣體溫度為27℃，密閉氣體的體積為2.010-3 m3 ，壓強為1.2P0；已知氣缸容積為V=3.010-3 m3，外界大氣壓強P0=1.0105Pa：①對氣體加熱使溫度達到57℃時，氣缸沿斜面移動的距離? ②保持氣體溫度57℃不變，用沿斜面向上的力F，大小為0.5倍的汽缸重量緩慢拉動氣缸，則能否將氣缸拉離活塞? 2．如圖所示，某同學制作了一個簡易的氣溫計，一導熱容器連接橫截面積為S的長直管，用一滴水銀封閉了一定質(zhì)量的氣體，當溫度為T0時水銀滴停在O點，封閉氣體的體積為V0.大氣壓強不變，不計水銀與管壁間的摩擦 ① 設封閉氣體某過程從外界吸收0.50 J的熱量，內(nèi)能增加0.35 J，求氣體對外界做的功． ② 若環(huán)境溫度緩慢升高，求水銀滴在直管內(nèi)相對O點移動的距離x隨封閉氣體熱力學溫度T的變化關系． 3．如圖所示，長為2L=20cm、內(nèi)壁光滑的氣缸放在水平面上，氣缸和活塞氣密性良好且絕熱，活塞的橫截面積為S=10cm2，質(zhì)量不計，活塞與墻壁之間連接一根勁度系數(shù)為k=50N/m的輕彈簧。當缸內(nèi)氣體溫度為T0=27℃時，活塞恰好位于氣缸的中央位置，且輕彈簧處于原長狀態(tài)。已知氣缸與活塞的總質(zhì)量為M=4kg，大氣壓強為p0=1105Pa，重力加速度為g=10m/s2。 ①現(xiàn)用電熱絲對缸內(nèi)氣體緩慢加熱，假設在活塞移到氣缸最右端的過程中氣缸一直處于靜止，活塞移到氣缸最右端時缸內(nèi)氣溫是多少? ②若活塞移到氣缸最右端時，氣缸恰好開始運動，求氣缸與水平面間的動摩擦因數(shù)為多少? 4．如圖所示，內(nèi)壁光滑、截面積不相等的圓柱形氣缸豎直放置，氣缸上、下兩部分的橫截面積分別為2S和S.在氣缸內(nèi)有A、B兩活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，兩活塞用一根長為l的細輕桿連接，兩活塞導熱性能良好，并能在氣缸內(nèi)無摩擦地移動．已知活塞A的質(zhì)量是2m，活塞B的質(zhì)量是m.當外界大氣壓強為p0、溫度為T0時，兩活塞靜止于如圖所示位置．若用一豎直向下的拉力作用在B上，使A、B一起由圖示位置開始緩慢向下移動l/2的距離，又處于靜止狀態(tài)，求這時氣缸內(nèi)氣體的壓強及拉力F的大小．設整個過程中氣體溫度不變． 5．如圖所示，一個足夠長、兩端開口且導熱良好的圓筒固定豎立在寬曠的液面上。現(xiàn)有一質(zhì)量為m的活塞封閉了一定量的理想氣體。開始時，環(huán)境溫度為T0，大氣壓強為p0，筒內(nèi)氣壓p1=1.2p0，筒內(nèi)封閉氣體的高度為ho?，F(xiàn)環(huán)境溫度緩慢上升至T1，活塞與圓筒的摩擦忽略不計，設重力加速度為g。①求活塞上升的距離； ②若T1=1.5T0且以后保持不變，在活塞上加一鐵塊，使活塞恰好回到原來的位置，此時筒內(nèi)液面下降了h0，求鐵塊的質(zhì)量M。 6．如圖所示，封閉有一定質(zhì)量理想氣體的汽缸開口向下豎直固定放置，活塞的截面積為S，質(zhì)量為m0，活塞通過輕繩連接了一個質(zhì)量為m的重物。若開始時汽缸內(nèi)理想氣體的溫度為T0，輕繩剛好伸直且對活塞無拉力作用，外界大氣壓強為p0，一切摩擦均不計且m0g＜p0S。 （1）求重物剛離地時汽缸內(nèi)氣體的壓強； （2）若緩慢降低汽缸內(nèi)氣體的溫度，最終使得汽缸內(nèi)氣體的體積減半，最終氣體的溫度為多少？ 7．如圖1所示，水平放置的汽缸內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣體的溫度為17 ℃，活塞與汽缸底的距離L1＝12 cm，離汽缸口的距離L2＝3 cm，將汽缸緩慢地轉到開口向上的豎直位置，待穩(wěn)定后對缸內(nèi)氣體逐漸加熱，使活塞上表面剛好與汽缸口相平為止，如圖2所示。已知g＝10 m/s2，大氣壓強為1.0105 Pa，活塞的橫截面積S＝100 cm2，質(zhì)量m＝20 kg，活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動但不漏氣，求： (ⅰ)活塞上表面剛好與汽缸口相平時氣體的溫度為多少； (ⅱ)在對汽缸內(nèi)氣體逐漸加熱的過程中，若氣體吸收340 J 的熱量，氣體增加的內(nèi)能為多少。 8．某興趣小組受“蛟龍?zhí)枴钡膯l(fā)，設計了一個測定水深的深度計。如圖，導熱性能良好的氣缸I、II內(nèi)徑相同，長度均為L，內(nèi)部分別有輕質(zhì)薄活塞A、B，活塞密封性良好且可無摩擦左右滑動，氣缸I左端開口。外界大氣壓強為p0，氣缸I內(nèi)通過A封有壓強為p0的氣體，氣缸II內(nèi)通過B封有壓強為2p0的氣體，一細管連通兩氣缸，初始狀態(tài)A、B均位于氣缸最左端。該裝置放入水下后，通過A向右移動的距離可測定水的深度。已知p0相當于10 m高的水產(chǎn)生的壓強，不計水溫變化，被封閉氣體視為理想氣體，求： （i）當A向右移動時，水的深度h；（ii）該深度計能測量的最大水深hm。 熱學專項——氣缸模型 參考答案 1． 【解析】①氣體等壓變化 ，V1=2.210-3m3. 汽缸移動的距離為d= =210-2m ②對汽缸初態(tài)P1S= P0S+mgsinθ. 由玻意耳定律P1V1= P2V2 ，末態(tài)P2S+F=P1S F=0.5mg. V2==2.6410-3m3， V2
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