高考物理热学大题题型分类专题训练.doc

PAGE PAGE 1 热学题型分类专项练习 题型一：单缸单活塞问题 题型二：单缸双活塞问题 题型三：双缸单活塞 题型四：双缸双活塞 题型五：单汞柱问题 题型六：双汞柱问题 题型七：非活塞汞柱问题 题型八：变质量问题 题型一：单缸单活塞问题 1、（2014年全国卷1）一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为P，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界的温度为To。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4.若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。 【答案】 【解析】设气缸的横截面积为S，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为Δp，由玻意耳定律得 phS =(p +Δp)(h -h)S ① 解得 Δp =p ② 外界的温度变为T后，设活塞距底面的高度为h′。根据盖—吕萨克定律，得 = ③ 解得 h′=h ④ 据题意可得 Δp = ⑤ 气体最后的体积为V =Sh′ ⑥ 联立②④⑤⑥式得 V = ⑦ 2.（2018年全国卷I，33，15分★★★）如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K。开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0， 现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了，不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g。 求流入汽缸内液体的质量。 【答案解析】设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2，在活塞下移的过程中，活塞上下方气体的温度均保持不变。由玻意耳定律得 ① ② 由已知条件得 ③ ④ 设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得 ⑤ 联立以上各式得 ⑥ 3.（2018年全国卷II，33，10分★★★★★）如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0．现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时气缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g． 答案：（1）开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动．设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有 EQ \F(p0,T0) = EQ \F(p1,T1) ① 根据力的平衡条件有 P1S = p0S + mg ② 联立①②式可得 T1 = (1 + EQ \F(mg,p0S))T0 ③ 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2．根据盖·吕萨克定律有 EQ \F(V1,T1) = EQ \F(V2,T2) ④ 式中 V1 = SH ⑤ V2 = S(H + h) ⑥ 联立③④⑤⑥式解得 T2 =(1 + EQ \F(h,H))(1 + EQ \F(mg,p0S))T0 ⑦ 从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为 W = (p0S + mg)h ⑧ 4．（2020?深圳模拟）扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象，如图所示，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300K，压强为大气强p0．当封闭气体温度上升303K时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部压强立即减为p0，温度仍为303K．再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K．整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求： （1）当温度上升303K且尚未放气时，封闭气体的压强； （2）当温度恢复到303K时，竖直向上提起杯盖所需的最小力。 【解答】解：（1）以开始封闭的气体为研究对象， 由题意可知，初状态温度T0＝300 K，压强为p0， 末状态温度T1＝303 K，压强设为p1， 由查理定律得：① 代入数据得：p1＝p0② （2）设杯盖的质量为m，刚好被顶起时， 由平衡条件得：p