选修3-3活塞类计算题(8页).doc

《选修3-3活塞类计算题(8页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《选修3-3活塞类计算题(8页).doc（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、-选修3-3活塞类计算题-第 8 页高要二中2017届高三专题复习三（活塞类计算题）1、如图所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距汽缸底高度h10.50 m，气体的温度t127 .给汽缸加热，活塞缓慢上升到距离汽缸底h20.80 m处，同时缸内气体吸收Q450 J的热量已知活塞横截面积S5.0103 m2，大气压强p0 1.0105 Pa.求：活塞距离汽缸底h2时的温度t2；此过程中缸内气体增加的内能U.L2L2、如图所示，有一圆柱形汽缸，上部有一固定挡板，汽缸内壁的高度是2L，一个很薄且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处在离底部

2、L高处，外界大气压为1.0105Pa，温度为27，现对气体加热，求：（1）当加热到127时活塞离底部的高度；（2）当加热到427时，气体的压强。3、如图甲所示，地面上放置有一内壁光滑的圆柱形导热汽缸，汽缸的横截面积S2.5103 m2.汽缸内部有一质量和厚度均可忽略的活塞，活塞上固定一个力传感器，传感器通过一根细杆与天花板固定好汽缸内密封有温度t027 C，压强为p0的理想气体，此时力传感器的读数恰好为0.若外界大气的压强p0不变，当密封气体温度t升高时力传感器的读数F也变化，描绘出Ft图象如图乙所示，求：力传感器的读数为5 N时，密封气体的温度t；外界大气的压强p0.4、“拔火罐”是一种中医

3、疗法，为了探究“火罐”的“吸力”，某人设计了如图2所示的实验。圆柱状汽缸(横截面积为S)被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸底的开关K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时(设此时缸内温度为t )关闭开关K，此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零，而这时活塞距缸底为L。由于汽缸传热良好，重物被吸起，最后重物稳定在距地面处。已知环境温度为27 不变，与大气压强相当，汽缸内的气体可看作理想气体，求t值。5、如图所示，一上端开口的圆筒形导热汽缸竖直静置于地面，汽缸由粗、细不同的两部分构成，粗筒的横截面积是细筒横截面积S(cm2)的2倍，且细筒足够长粗筒中一个质量和厚度都不计

4、的活塞将一定量的理想气体封闭在粗筒内，活塞恰好在两筒连接处且与上壁无作用，此时活塞相对于汽缸底部的高度h12 cm，大气压强p075 cmHg.现把体积为17S(cm3)的水银缓缓地从上端倒在活塞上方，在整个过程中气体温度保持不变，不计活塞与汽缸壁间的摩擦求活塞静止时下降的距离x.6、某压力锅结构如图所示。盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起。假定在压力阀被顶起时，停止加热。若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式。假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J,并向外界释

5、放了2 J的热量。锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？已知大气压强P随海拔高度H的变化满足PP0（1H），其中常数0。结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同。7、如图所示，放置在水平地面上一个高为40cm、质量为35kg的金属容器内密闭一些空气，容器侧壁正中央有一阀门，阀门细管直径不计活塞质量为10kg，横截面积为60cm2现打开阀门，让活塞下降直至静止不计摩擦，不考虑气体温度的变化，大气压强为1.0105Pa 活塞经过细管时加速度恰为g求：（1）活塞静止时距容器底部的高度；（2）活塞静止后关闭阀门，对活塞施加竖直向上的拉力，是否能将金属容器

6、缓缓提离地面？（通过计算说明）8、如图所示，两端开口的汽缸水平固定，A、B是两个厚度不计的活塞，面积分别为S120 cm2，S210 cm2，它们之间用一根细杆连接，B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M的重物C连接，静止时汽缸中的空气压强p11.2 atm，温度T1600 K，汽缸两部分的气柱长均为L.已知大气压强p01 atm1.0105 Pa，取g10 m/s2，缸内空气可看做理想气体，不计摩擦求：重物C的质量M是多少；降低汽缸中气体的温度，活塞A将向右移动，在某温度下活塞A靠近D处时处于平衡，此时缸内气体的温度是多少9、(1)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为

7、M，阿伏加德罗常数为NA，地面大气压强为p0，重力加速度大小为g。由此可估算得，地球大气层空气分子总数为_，空气分子之间的平均距离为_。(2)如图7所示，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。10、如图所示，两个可导热的气缸竖直放置，它们的底部都由一细管连通（忽略细管的容积）。两气缸各有一个活塞，质量分别为m1和m

8、2，活塞与气缸无摩擦。活塞的下方为理想气体，上方为真空。当气体处于平衡状态时，两活塞位于同一高度h。（已知m13m，m22m） 在两活塞上同时各放一质量为m的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差（假定环境温度始终保持为T0）。m1m2h 在达到上一问的终态后，环境温度由T0缓慢上升到T，试问在这个过程中，气体对活塞做了多少功？气体是吸收还是放出了热量？（假定在气体状态变化过程中，两物块均不会碰到气缸顶部）。11、如图，水平放置的汽缸内壁光滑，一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为A、B两部分，两部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热。开始时，A气体的体积是B的一半，A气体的温度是17C，B气

9、体的温度是27C，活塞静止。现缓慢加热汽缸内气体， 使A、B两部分气体的温度都升高10C，在此过程中活塞向哪个方向移动？某同学的解题思路是这样的：设温度升高后，左边气体体积增加，则右边气体体积减少，根据所给条件分别对两部分气体运用气态方程，讨论出的正负便可知道活塞移动方向。AB你认为该同学的思路是否正确？如果认为正确，请按该同学思路确定活塞的移动方向；如果认为不正确，请指出错误之处，并通过计算确定活塞的移动方向。12、如图所示，用两个质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞将开口向下竖直悬挂的导热气缸内的理想气体分成、两部分，当在活塞A下方悬挂质量为2m的物体后，整个装置处于静止状态，此时、两部分

10、气体的高度均为l0。已知环境温度、大气压强p0均保持不变，且满足5mgp0S，不计一切摩擦。当取走物体后，两活塞重新恢复平衡，求活塞A上升的高度。高要二中2017届高三专题复习三参考答案1、解析气体做等压变化，活塞距离汽缸底h2时温度为t2，则根据气态方程可得 即解得t2207 C在气体膨胀的过程中，气体对外做功为W0pV1.0105(0.800.50)5.0103 J150 J根据热力学第一定律可得气体内能的变化为UWQW0Q150 J450 J300 J2、解析：开始加热活塞上升的过程封闭气体作等压变化。设气缸横截面积为S，活塞恰上升到气缸上部挡板处时气体温度为t，则对于封闭气体，状态一：

11、T1=（27+273）K，V1=LS；状态二：T=（t+273）K，V=2LS。由，可得，解得t=327（1）当加热到127时，活塞没有上升到气缸上部挡板处，设此时活塞离地高度为h，对于封闭气体，初状态：T1=300K，V1=LS末；末状态：T2=400K，V2=hS。由，可得 ，解得h=（2）设当加热到4270C时气体的压强变为p3，在此之前活塞已上升到气缸上部挡板处，对于封闭气体，初状态：T1=300K，V1=LS， p1=1.0105Pa；末状态：T3=700K，V3=2LS，p 3=？由，可得，代入数据得：p3=1.17105Pa3、由题图乙可知得出t32 C温度t1327 C时，密封

12、气体的压强p1p0p01.2105 Pa密封气体发生等容变化，则联立以上各式并代入数据解得p01.2105 Pa4、解析当汽缸内温度为t 时，汽缸内封闭气体状态：p1p0，V1LS，T1(273t) K当汽缸内温度为27 时，汽缸内封闭气体状态：p2p0p0，V2LS，T2300 K由理想气体状态方程得解得T1400 K 故t127 5、解析(2)以汽缸内封闭气体为研究对象初态压强p1p075 cmHg，初态体积V12hS末态体积V22(hx)S 末态压强p2(p0x)由玻意耳定律可知：p1V1p2V2化简得x2104x2040解得x2 cm或x102 cm(舍)6、解析：设锅内气体分子数为n

13、： 根据热力学第一定律得：UWQ3 J锅内气体内能减少，减少了3 J由PP0（1H）（其中0）知，随着海拔高度的增加，大气压强减小。 由知，随着海拔高度的增加，阀门被顶起时锅内气体压强减小。 根据查理定律得： 可知阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低。7、解析：（1）活塞经阀门细管时, 容器内气体的压强为P1=1.0105Pa，容器内气体的体积为 V1=6010-40.2m3=1.210-3m3 活塞静止时,气体的压强为P2=P0mg/S=1.01051010/6010-4=1.17105 Pa根据玻意耳定律，P1V1=P2V2 1.01051.210-3=1.17105V2 求得

14、 V2=1.0310-3m3 h2= V2/S=1.0310-3/6010-4=0.17m （2）活塞静止后关闭阀门, 假设当活塞被向上拉起至容器底部h高时,容器刚被提离地面,则气体的压强为P3= P0Mg/S=1.01053510/6010-4=4.17104 Pa P2V2=P3V3 1.01051.210-3=4.171046010-4h 求得 h=0.48 m 容器高度 金属容器不能被提离地面 8、解析活塞整体受力平衡，则有：p1S1p0S2p0S1p1S2Mg代入数据，得M2 kgA靠近D处时，后来，力的平衡方程没变，所以气体压强没变由等压变化有代入数据得T2400 K9、解析(1)

15、设大气层中气体的质量为m，由大气压强产生，mgp0S，即m分子数n，假设每个分子占据一个小立方体，各小立方体紧密排列，则小立方体边长即为空气分子平均间距，设为a，大气层中气体总体积为V，a，而V4R2h，所以a。(2)A与B之间、B与容器底面之间的气体压强分别为p1、p2，在漏气前，对A分析有p1p0，对B分析有p2p1B最终与容器底面接触后，AB间的压强为p，气体体积为V，则有pp0因为温度始终不变，对于混合气体有p1Vp2VpV设活塞B厚度为d，漏气前A距离底面的高度为hd漏气后A距离底面的高度为hd联立可得hhh以上各式联立化简得h10、解析：设左、右活塞的面积分别为A/和A，由于气体处

16、于平衡状态，故两活塞对气体的压强相等，即： 由此得： 在两个活塞上各加一质量为m的物块后，右活塞降至气缸底部，所有气体都在左气缸中。在初态，气体的压强为，体积为；在末态，气体压强为，体积为（x为左活塞的高度）。由玻意耳马略特定律得：解得： 即两活塞的高度差为 当温度由T0上升至T时，气体的压强始终为，设x/是温度达到T时左活塞的高度，由盖吕萨克定律得： 活塞对气体做的功为： 在此过程中气体吸收热量11、解析：该同学思路正确。对A有： 对B有：将已知条件代入上述方程，得0） 故活塞向右移动还可以用下面方法求解：设想先保持A、B的体积不变，当温度分别升高10C时，对A有： 同理，对B有由于 所以，故活塞向右移动。12、解析：对气体分析，初状态的压强为：p1p0p0末状态的压强为：p1p0p0由玻意耳定律有：p1l0Sp1l1S解得：l1l0对气体分析，初状态p2p1p0 末状态p2p1p0由玻意耳定律p2l0Sp2l2Sl2l0A活塞上升的高度l(l0l1)(l0l2)l0。