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《2018年高考物理二轮复习第十四章热学专题14.4与气缸相关的计算问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、专题14.4与气缸相关的计算问题1.（2018江西赣中南五校联考）如图，质量为M的导热性能极好的气缸，高为L，开口向上置于水平地面上，气缸中有横截面积为S、质量为m的光滑活塞，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。外界温度为t1、大气压为p0，此时气柱高度为l，气缸和活塞的厚度均可忽略不计，重力加速度为g。(1)用竖直向上的力作用在活塞上使气缸能离开地面，则需要施加的最小力F1多大？(2)将气缸固定在地面上，如果气体温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸顶端，求在顶端处，竖直拉力F2的大小。(3)如果外界温度由t1缓慢升高到恰使活塞移至气缸顶端，则此时外界温度为多少摄氏度？【
2、参考答案】(1)(M+m)g；(2)(mg+p0S)×(L-l)/L；(3)L-273【命题意图】本题考查平衡条件、气体实验定律及其相关的知识点，意在考查运用相关知识解决实际问题的能力。在起始状态对活塞由受力平衡得：p1S=mg+p0S在气缸顶端对活塞由受力平衡得：F2+p2S=mg+p0S解得F2=p1S-p2S=(mg+p0S)×(L-l)/L(3)由盖-吕萨克定律得：=而：T=t+273，T’=t’+273，解得：t’=L-273。2（2018金考卷）如图所示，一圆筒形汽缸静止于地面上，汽缸的质量为M，活塞(连同手柄)的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，大气压强为
3、Ｐ0，平衡的汽缸内的容积为V0，现用手握住活塞手柄缓慢向上提.设汽缸足够长，在整个上提过程中气体的温度保持不变，不计汽缸内气体的重力与活塞与汽缸壁间的摩擦，求汽缸刚提离地面时活塞上升的距离.【命题意图】本题考查玻意耳定律及其相关的知识点。【解题思路】p1=p0+V1=V0————————————(2分)P2=p0-V2=V————————————(2分)等温变化：p1V1=P2V2————————————(3分)H==————————————(3分)3.(2017·湖南永州二模)如图所示,在绝热圆柱形汽缸中用光滑绝热活塞密闭有一定质量的理想气体,在汽缸底部开有一小孔,与
4、U形水银管相连,外界大气压为p0=1.0×105Pa,缸内气体温度t0=27℃,稳定后两边水银面的高度差为Δh=1.5cm,此时活塞离容器底部的高度为l=50cm(U形管内气体的体积忽略不计)。已知柱形容器横截面S=0.01m2,重力加速度g取10m/s2。(1)求活塞的质量;(2)若容器内气体温度缓慢降至-3℃,求此时U形管两侧水银面的高度差Δh'和活塞离容器底部的高度l'。【参考答案】(1)2kg (2)Δh'=1.5cm,l'=45cm4.(2016·广州模拟)如图所示,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m,横截面积为S,
5、与容器底部相距h。现通过电热丝缓慢加热气体,当气体的温度为T1时活塞上升了h。已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计活塞与汽缸间摩擦。(1)求温度为T1时气体的压强。(2)现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当添加砂粒的质量为m0时,活塞恰好回到原来位置,求此时气体的温度。【答案】(1)+p0 (2)T15. (2016·西安模拟)如图所示，导热性能极好的气缸，高为L＝1.0m，开口向上固定在水平面上，气缸中有横截面积为S＝100cm2、质量为m＝20kg的光滑活塞，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。当外界温度为t＝27℃、大气压为p0＝1.0×105Pa
6、时，气柱高度为l＝0.80m，气缸和活塞的厚度均可忽略不计，取g＝10m/s2，求：(1)如果气体温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸顶端，在顶端处，竖直拉力F有多大；(2)如果仅因为环境温度缓慢升高导致活塞上升，当活塞上升到气缸顶端时，环境温度为多少摄氏度。【答案】(1)240N (2)102℃【名师解析】(1)设起始状态气缸内气体压强为p1，当活塞缓慢拉至气缸顶端，设气缸内气体压强为p2，由玻意耳定律得p1Sl＝p2SL在起始状态对活塞由受力平衡得p1S＝mg＋p0S在气缸顶端对活塞由受力平衡得F＋p2S＝mg＋p0S联立并代入数据得F＝240N(2)由盖—吕萨克定律得
7、＝代入数据解得t＝102℃6．(2016·怀化模拟)如图所示，两端开口的气缸水平固定，A、B是两个厚度不计的活塞，可在气缸内无摩擦滑动，面积分别为S1＝20cm2，S2＝10cm2，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＝2kg的重物C连接，静止时气缸中的气体温度T1＝600K，气缸两部分的气柱长均为L，已知大气压强p0＝1×105Pa，取g＝10m/s2，缸内气体可看作理想气体；(1)活塞静止时，求气缸内气体的压强；(2)若降低气缸内气体的温度，当活塞A缓慢向右移动时，求气缸内气体的温度。【答案】(1)1.2×
