发布时间 : 星期四 文章46道高中物理33题热学热门大题整理大全更新完毕开始阅读37252680814d2b160b4e767f5acfa1c7aa0082bc
1\\如图5所示，厚度和质量不计、横截面积为S＝10 cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上，汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上，活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体，开始时，气体的温度为T0＝300 K，压强为p＝0.5×105 Pa，活塞与汽缸底的距离为h＝10 cm，活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气，大气压强为p0＝1.0×105 Pa。
图5
(1)求此时桌面对汽缸的作用力FN；
(2)现通过电热丝将气体缓慢加热到T，此过程中气体吸收热量为Q＝7 J，内能增加了ΔU＝5 J，整个过程活塞都在汽缸内，求T的值。 解析 (1)对汽缸受力分析，由平衡条件有FN＋pS＝p0S，
解得FN＝(p0－p)S＝(1.0×105 Pa－0.5×105 Pa)×10×10－4 m2＝50 N。 (2)设温度升高至T时活塞距离汽缸底距离为H，则气体对外界做功W＝p0ΔV＝p0S(H－h)，
由热力学第一定律得ΔU＝Q－W，解得H＝12 cm。
pShp0SH气体温度从T0升高到T的过程，由理想气体状态方程得T＝T，
0105×0.12p0H
解得T＝phT0＝×300 K＝720 K。
0.5×105×0.10答案 (1)50 N (2)720 K (
等压变化，W＝pΔV；只要温度发生变化，其内能就发生变化。 (4)结合热力学第一定律ΔU＝W＋Q求解问题。
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2．如图8所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部高度h1＝0.50 m，气体的温度t1＝27 ℃。给汽缸缓慢加热至t2＝207 ℃，活塞缓慢上升到距离汽缸底某一高度h2处，此过程中缸内气体增加的内能ΔU＝300 J，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，活塞横截面积S＝5.0×10－3 m2。求：
图8
(ⅰ)活塞距离汽缸底部的高度h2； (ⅱ)此过程中缸内气体吸收的热量Q。
解析 (ⅰ)气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律可得 h1Sh2S
T1＝T2，解得h2＝0.80 m。
(ⅱ)在气体膨胀的过程中，气体对外做功为
W0＝p0·ΔV＝[1.0×105×(0.80－0.50)×5.0×10－3] J＝150 J。 根据热力学第一定律可得气体内能的变化为 ΔU＝－W0＋Q，得Q＝ΔU＋W0＝450 J。 答案 (ⅰ)0.80 m (ⅱ)450 J
3．(2018·山西联考)如图4所示，上端开口的光滑圆柱形绝热汽缸竖直放置，质量m＝5 kg，横截面积S＝50 cm2的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，在汽缸内距缸底某处设有体积可忽略的卡环a、b，使活塞只能向上滑动，开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强等于大气压强，温度为300 K。现通过内部电热丝缓慢加热汽缸内气体，直至活塞恰好离开a、b。已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2。
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图4
(1)求加热后汽缸内气体的温度；
(2)继续加热汽缸内的气体，使活塞缓慢上升H＝0.1 m(活塞未滑出汽缸)，若气体的内能的变化量为18 J，则此过程中气体是吸热还是放热？传递的热量是多少？ 解析 (1)气体的状态参量为 T1＝300 K，p1＝p0＝1.0×105 Pa 对活塞，由平衡条件得p2S＝p0S＋mg 解得p2＝1.1×105 Pa p1p2由查理定律得T＝T
12解得T2＝330 K。
(2)继续加热时，气体等压变化，体积增大，则温度升高，内能增大。 气体膨胀，对外界做功，则外界对气体做的功 W＝－p2SH＝－55 J
根据热力学第一定律得ΔU＝W＋Q Q＝ΔU－W＝73 J，气体吸收热量。 答案 (1)330 K (2)吸热 73 J
4．如图5所示，竖直放置的汽缸，活塞横截面积为S＝0.10 m2，活塞的质量忽略不计，汽缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通。开始活塞被锁定，汽缸内封闭了一段高为80 cm的气柱(U形管内的气体体积不计)，此时缸内气体温度为27 ℃，U形管内水银面高度差h1＝15 cm。已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，水银的密度ρ＝13.6×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2。
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图5
(1)让汽缸缓慢降温，直至U形管内两边水银面相平，求这时封闭气体的温度； (2)接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，同时对汽缸缓慢加热，直至汽缸内封闭的气柱高度达到96 cm，求整个过程中气体与外界交换的热量。 解析 (1)由题意知，活塞位置不变，汽缸内气体做等容变化 p1p2由查理定理可知，T＝T
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p1＝p0＋ρgh1＝1.2×105 Pa，p2＝p0＝1.0×105 Pa， T1＝300 K 解得T2＝250 K
(2)接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，即整个过程中气体压强p0＝1.0×105 Pa
V2V3
由盖—吕萨克定律知T＝T 2
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解得T3＝300 K
因为T3＝T1＝300 K，所以初状态与末状态气体内能相等，而第一个变化过程是等容变化，气体不对外做功，第二个变化过程中气体膨胀对外做功，故气体应从外界吸收热量，吸收的热量等于第二个变化过程中气体膨胀对外做的功，即Q＝p0ΔV＝1 600 J。
答案 (1)250 K (2)1 600 J
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