2020高考備考物理專題-熱學(xué)計(jì)算題

1、2020年物理高考備考熱學(xué)計(jì)算題專題1考情分析本專題主要解決的是分子動(dòng)理論和熱力學(xué)定律，并從宏觀和微觀角度理解固、液、氣三態(tài)的性質(zhì)。新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本部分內(nèi)容要求較低，考試說(shuō)明明確提出“在選考中不出現(xiàn)難題”，高考命題的形式基本上都是小題的拼盤(pán)。高考對(duì)本部分內(nèi)容考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：氣體實(shí)驗(yàn)定律的理解和簡(jiǎn)單計(jì)算熱力學(xué)定律的理解和簡(jiǎn)單計(jì)算固體、液體、氣體微觀量的估算預(yù)測(cè)高考會(huì)涉及在以下方面：利用阿伏伽德羅常數(shù)進(jìn)行微觀量估算；以簡(jiǎn)答形式或者計(jì)算題形式命題；以理想氣體為研究對(duì)象考查氣體性質(zhì)和熱力學(xué)定律的問(wèn)題，以計(jì)算題的形式命題。2題型展示氣缸類：如圖，一豎直放置的氣缸上端開(kāi)口，氣缸壁內(nèi)有卡口a和

2、b,a、b間距為h,a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動(dòng)，其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體。已知活塞質(zhì)量為m，面積為S,厚度可忽略；活塞和汽缸壁均絕熱，不計(jì)他們之間的摩擦。開(kāi)始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，上、下方氣體壓強(qiáng)均為p0，溫度均為T(mén)0?，F(xiàn)用電熱絲緩慢加熱氣缸中的氣體，直至活塞剛好到達(dá)b處。求此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過(guò)程中氣體對(duì)外所做的功。重力加速度大小為g。_如圖，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸上部通過(guò)細(xì)管與裝有某種液體的容器相連，細(xì)管上有一閥門(mén)K。開(kāi)始時(shí)，K關(guān)閉,汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0，現(xiàn)將K打開(kāi)，容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽

3、缸，當(dāng)流入的液體體積為話寸，將K關(guān)閉，活塞平衡時(shí)其下方氣體的體積減小了弓不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g。求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量。（10分）如圖，一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個(gè)汽缸連通而成，容器平放在地面上，汽缸內(nèi)壁光滑。整個(gè)容器被通過(guò)剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮?dú)狻Ｆ胶鈺r(shí)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為p0和V0，氫氣的體積為2V0，空氣的壓強(qiáng)為p?，F(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過(guò)程中氫氣和氮?dú)獾臏囟缺３植蛔?，活塞沒(méi)有到達(dá)兩汽缸的璃管類HRS（10分）如圖，一粗細(xì)均勻的細(xì)管開(kāi)口向上豎直放置，管內(nèi)有一段高度為2.0cm的水銀柱，水銀柱下密封

4、了一定量的理想氣體，水銀柱上表面到管口的距離為2.0cm。若將細(xì)管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處，且無(wú)水銀滴落，管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同。已知大氣壓強(qiáng)為76cmHg，環(huán)境溫度為296K。（1）求細(xì)管的長(zhǎng)度；（2）若在倒置前，緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體，直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止，求此時(shí)密封氣體的溫度。如圖所示，兩端開(kāi)口、粗細(xì)均勻的足夠長(zhǎng)玻璃管插在大水銀槽中，管的上部有一定長(zhǎng)度的水銀，兩段空氣柱被封閉在左右兩側(cè)的豎直管中。開(kāi)啟上部連通左右水銀的閥門(mén)A,當(dāng)溫度為300K平衡時(shí)水銀的位置如圖，其中左側(cè)空氣柱長(zhǎng)度，左側(cè)空氣柱底部的水銀面與水銀槽液面高度差為，左右兩側(cè)頂部的水銀面的高度差為，

5、大氣壓為:Af求：右管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度，關(guān)閉閥門(mén)A,當(dāng)溫度升至405K時(shí)，左側(cè)豎直管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度二，大氣壓強(qiáng)保持不變閱讀理解及建模類如圖是一種氣壓保溫瓶的結(jié)構(gòu)示意圖。其中出水管很細(xì)，體積可忽略不計(jì)，出水管口與瓶膽口齊平，用手按下按壓器時(shí)，氣室上方的小孔被堵塞，使瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)增大，水在氣壓作用下從出水管口流出。最初瓶?jī)?nèi)水面低于出水管口10cm,此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體(含氣室)的體積為2.0 x102cm3,已知水的密度為1.0 x103kg/m3，按壓器的自重不計(jì)，大氣壓強(qiáng)p=1.01xl05Pa,取g=10m/s2。求：要使水從出水管口流出，瓶?jī)?nèi)水面上方的氣體壓強(qiáng)的最小值；當(dāng)瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)為1.16x105P

6、a時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體體積的壓縮量。(忽略瓶?jī)?nèi)氣體的溫度變化)7、熱等靜壓設(shè)備廣泛用于材料加工中。該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對(duì)放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能。一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中。已知每瓶氬氣的容積為3.2x10-2m3,使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5x107Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0 x106Pa；室溫溫度為27C。氬氣可視為理想氣體。(1)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；(2)將壓入氬氣后的爐腔加熱到12

7、27C，求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)。&如圖所示，總長(zhǎng)度為15cm的氣缸放置在水平桌面上。活塞的質(zhì)量，橫截面積，活塞可沿氣缸壁無(wú)摩擦地滑動(dòng)但不漏氣，開(kāi)始時(shí)活塞與氣缸底的距離12cm。外界氣溫為，大氣壓強(qiáng)為將氣缸緩慢地轉(zhuǎn)到開(kāi)口向上的豎直位置，待穩(wěn)定后對(duì)缸內(nèi)氣體逐漸加熱，使活塞上表面剛好與氣缸口相平，取，求：活塞上表面剛好與氣缸口相平時(shí)氣體的溫度為多少？熱學(xué)計(jì)算題專題答案與解析1.【答案】解析】由于活塞處于平衡狀態(tài)所以可以利用活塞處于平衡狀態(tài)，求封閉氣體的壓強(qiáng)，然后找到不同狀態(tài)下氣體參量，計(jì)算溫度或者體積。開(kāi)始時(shí)活塞位于a處，加熱后，汽缸中的氣體先經(jīng)歷等容過(guò)程，直至活塞開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為

8、片，壓強(qiáng)為p,根據(jù)查PD_F1理定律有*宀根據(jù)力的平衡條件有心7二珥=(1+%)坯聯(lián)立式可得-此后，汽缸中的氣體經(jīng)歷等壓過(guò)程，直至活塞剛好到達(dá)b處，設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為T(mén)2；活塞位于a處和b處時(shí)氣體的體積分別為V和v2。根據(jù)蓋一呂薩克定律有式中V=SHV2=S(H+h)聯(lián)立式解得一_沙_門(mén)從開(kāi)始加熱到活塞到達(dá)b處的過(guò)程中，汽缸中的氣體對(duì)外做的功為wf-yd2、【答案】【解析】本題考查玻意耳定律、關(guān)聯(lián)氣體、壓強(qiáng)及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。設(shè)活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為錯(cuò)誤!未找到引用源。，壓強(qiáng)為錯(cuò)誤!未找到引用源。；下方氣體的體積為錯(cuò)誤!未找到引用源。，壓強(qiáng)為錯(cuò)誤!未找到引用源。在活塞下移的過(guò)

9、程中，活塞上、下方氣體的溫度均保持不變，由玻意耳定律得錯(cuò)誤!未找到引用源。錯(cuò)誤!未找到引用源。由已知條件得錯(cuò)誤!未找到引用源錯(cuò)誤!未找到引用源。設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m,由力的平衡條件得錯(cuò)誤!未找到引用源。聯(lián)立以上各式得錯(cuò)誤!未找到引用源。3、【答案】（1）Pi。（P0+P）2Vi=（Po+p）Vo12po+p【解析】（1）設(shè)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)為p10,根據(jù)力的平衡條件得（p10-p）2S=（p0-p）S得P10=2（Po+P）（2）設(shè)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積分別為p1和V,氫氣的壓強(qiáng)和體積分別為p2和V2，根據(jù)力的平衡條件有p2S=P2S由玻意耳定律得P1V1=p102V0P2V2=PV0由于兩

10、活塞用剛性桿連接,故V1-2V0=2（V0-V2）聯(lián)立式解得p1=2p0+4pV=2p0+p4、【答案】（1）L=41cm（2）T=312K【解析】（1）設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為L(zhǎng),橫截面的面積為S,水銀柱高度為h；初始時(shí)，設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h1，被密封氣體的體積為V,壓強(qiáng)為p；細(xì)管倒置時(shí)，氣體體積為V,壓強(qiáng)為P。由玻意耳定律有TOC o 1-5 h zpV=p1V1由力的平衡條件有P=P0+PghP1=P0-Pgh式中，p、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小，p0為大氣壓強(qiáng)。由題意有TOC o 1-5 h zV=S(L-h-h)V=S(L-h)由式和題給條件得L=41cm(2)設(shè)氣體被加熱

11、前后的溫度分別為T(mén)0和T,由蓋-呂薩克定律有計(jì)予T0T由式和題給數(shù)據(jù)得T=312K5.【答案】解：左管內(nèi)氣體壓強(qiáng):口二問(wèn)加:壬乜,右管內(nèi)氣體壓強(qiáng)：廠二戸三-4二必曲丟,，解得右管內(nèi)外液面高度差為：狂二苗曲,右管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度為：.設(shè)玻璃管截面積S,由理想氣體狀態(tài)方程，有：耳，解得：，。答：心丿右管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度為50cm。疋關(guān)閉閥門(mén)A,當(dāng)溫度升至405K時(shí)，左側(cè)豎直管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度為60cm?！窘馕觥块T(mén)分別以兩部分氣體為研究對(duì)象，求出兩部分氣體壓強(qiáng)，然后由幾何關(guān)系求出右管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度。廣山以左管內(nèi)氣體為研究對(duì)象，由理想氣體狀態(tài)方程可以求出空氣柱的長(zhǎng)度。求出各氣體壓強(qiáng)是正確解題的關(guān)鍵，熟練應(yīng)用理想氣體狀

12、態(tài)方程即可正確解題。6、【答案】(1)1.02x105Pa(2)25.9cm3【解析】(1)由題意知，瓶?jī)?nèi)、外氣體壓強(qiáng)以及水的壓強(qiáng)存在以下關(guān)系：P內(nèi)F+p廠小叫代入數(shù)據(jù)得p=1.02x105Pa。內(nèi)(2)當(dāng)瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)為p=1.16x105Pa時(shí)，設(shè)瓶?jī)?nèi)氣體的體積為V。由玻意耳定律得P0V0=pV，壓縮量為AV=V0-V，已知瓶?jī)?nèi)原有氣體體積V=2.0 x102cm3,解得AV=25.9cm3。7、【答案】（1）p2=3.2x107Pa（2）p3=1.6x108PaTOC o 1-5 h z【解析】（1）設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的體積為V0,壓強(qiáng)為p0；使用后氣瓶中剩余氣體的壓強(qiáng)為P。假設(shè)體積為V。、壓強(qiáng)為p0的氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜1時(shí)，其體積膨脹為V。由玻意耳定律p0V0=p1V1被壓入進(jìn)爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為V，=V1-V0設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體的壓強(qiáng)為p2，體積為v2。由玻意耳定律P2V2=10p1聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得P2=3.2x107Pa（2）設(shè)加熱前爐腔的溫度為T(mén)0，加熱后爐腔溫度為片，氣體壓強(qiáng)為p3，由查理定律嗎-PrTi=T0聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得p3=1.6x108Pa8.【答案】解：門(mén)以封閉氣體為研究對(duì)象，當(dāng)氣缸水平放置時(shí)，氣體初狀態(tài)參量:P，=:.0二護(hù)圭r,=STr.=-：V-LK=QOK有則解得氣體末當(dāng)氣缸口朝上時(shí)，活塞到達(dá)氣缸口時(shí)