江苏高中物理3-3综合大题答案版
12页1、3-3综合大题1、(12分)如图所示,一个内壁光滑的圆柱形汽缸,高度为L、底面积为S,缸内有一个质量为m的活塞,封闭了一定质量的理想气体温度为热力学温标T0时,用绳子系住汽缸底,将汽缸倒过来悬挂起来,汽缸处于竖直状态,缸内气体高为L0.已知重力加速度为g,大气压强为p0,不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦,求:(1)采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离,缸内气体的温度至少要升高到多少?(2)从开始升温到活塞刚要脱离汽缸,缸内气体压力对活塞做功多少(3)当活塞刚要脱离汽缸时,缸内气体的内能增加量为U,则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少?2、如图所示,导热良好的薄壁气缸放在水平面上,用横截面积为S1.0102m2的光滑薄活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,活塞杆的另一端固定在墙上此时活塞杆与墙刚好无挤压。外界大气压强p01.0105Pa。当环境温度为27时,密闭气体的体积为2.0103m3。若固定气缸在水平面上,当环境温度缓慢升高到57时,气体压强为多少?若气缸放在光滑水平面上不固定,当环境温度缓慢升高到57时,气缸移动了多少距离?保持的条件不变下,对气缸施加水平作用力,使缸内气体体积缓
2、慢地恢复到原来数值,这时气缸受到的水平作用力多大?3、一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的pV图象如图所示已知该气体在状态A时的温度为27则:(1)该气体在状态B、C时的温度分别为多少?(2)该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大?(3)该气体从状态A到状态C的过程中是吸热,还是放热?传递的热量是多少?4、如图,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为,横截面积为;小活塞的质量为,横截面积为;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为;汽缸外大气的压强为,温度为。初始时大活塞与大圆筒底部相距,两活塞间封闭气体的温度为。现汽缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移。忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度大小g取。求:(1)塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度;(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。5、如图所示,两个绝热、光滑、不漏气的活塞A和B将气缸内的理想气体分隔成甲、乙两部分,气缸的横截面积为S = 500 cm2。开始时,甲、乙两部分气体的压强均为1 atm(标准大气压)
3、、温度均为27 ,甲的体积为V1 = 20 L,乙的体积为V2 = 10 L。现保持甲气体温度不变而使乙气体升温到127 ,若要使活塞B仍停在原位置,则活塞A应向右推多大距离?6、如图所示,一绝热气缸倒立竖放在两水平台面上,缸内一光滑活塞密封了一定质量的理想气体。在活塞下挂有一物块,活塞与物块的总重力G=30 N,活塞的横截面积S=3.0l0-3m2。活塞静止时,缸内气体温度t1=27oC,体积V1=3.0l0-3m3,外界的大气压强恒为p0= 1.0105Pa。缸内有一个电阻丝,电阻丝的电阻值恒为R=5.0,电源电动势E=18 V、内阻r=1.0 。闭合开关20 s后,活塞缓慢下降高度h=0.10 m,求这20 s内气体内能的变化量和20 s末缸内气体的温度。7、如图所示,U形管右管内径为左管内径的倍,管内水银在左管内封闭了一段长为26cm、温度为280K的空气柱,左右两管水银面高度差为36cm,大气压为 76 cmHg。现向右管缓慢补充水银,并保持左管内气体的温度不变,当左管空气柱长度变为20cm时,左管内气体的压强为多大?在的目的达到后,停止补充水银,并给左管的气体加热,使管内气
4、柱长度恢复到26cm,则左管内气体的温度为多少?8、如图,两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置,气缸底部和顶部均有细管连通,顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V0气缸中各有一个绝热活塞(质量不同,厚度可忽略)。开始时K关闭,两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体),压强分别为Po和Po/3;左活塞在气缸正中间,其上方为真空; 右活塞上方气体体积为V0/4。现使气缸底与一恒温热源接触,平衡后左活塞升至气缸顶部,且与顶部刚好没有接触;然后打开K,经过一段时间,重新达到平衡。已知外界温度为T0,不计活塞与气缸壁间的摩擦。求:(i)恒温热源的温度T;(ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积VX。 9、如图所示,两气缸AB粗细均匀,等高且内壁光滑,其下部由体积可忽略的细管连通;A的直径为B的2倍,A上端封闭,B上端与大气连通;两气缸除A顶部导热外,其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b,活塞下方充有氮气,活塞a上方充有氧气;当大气压为p0,外界和气缸内气体温度均为7且平衡时,活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的,活塞b在气缸的正中央。()现通过电阻
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