2021届高考物理热学专题5月冲刺满分突破11(word含答案)

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2021届高考物理热学专题5月冲刺满分突破11(word含答案)

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2021届高考热学5月冲刺满分突破11
1.如图所示,导热密闭容器竖直放置,其底部放有质量为m的空心小球,容器内部密封一定质量的理想气体,初始时气体体积为V,压强为P,静止的空心小球对容器底部的压力为FN1=0.9mg(小球体积不变且所受浮力不可忽略),重力加速度大小为g,环境温度保持不变,若用充气筒向容器中每次充入0.5V,气压为0.5P的同种理想气体,则充气多少次后小球静止时对容器底部恰好无压力?
2.一定质量的理想气体,状态从A→B→C→A的变化过程可用如图所示的P—V图线描述,气体在状态C时温度为TC=300K,求:
(1)气体在状态A时的温度TA,并比较A、B状态时气体的温度;
(2)若气体在A→B过程中吸热500J,则在A→B过程中气体内能如何变化?变化了多少?
3.某压缩式喷雾器储液桶的容量为5.7×10-3m3.往桶内倒入4.2×10-3m3的药液后开始打气,假设打气过程中药液不会向外喷出,如图所示.如果每次能打进2.5×10-4m3的空气,要使喷雾器内空气的压强达到4atm,应打气几次?这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完?(设标准大气压强为1atm)
4.如图,容积均为false的气缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门false位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门false、false,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略).初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭false、false,通过false给汽缸打气,每次可以打进气压为false,体积为false的空气,已知室温为false,大气压为false,汽缸导热,
(1)要使A缸的气体压强增大到false,应打气多少次?
(2)打开false并缓慢加热汽缸内气体使其温度升高false,求稳定时活塞上方气体的体积和压强.
5.轮胎气压是行车安全的重要参数,某型号汽车轮胎容积V0为25L,安全气压范围为2.4~3.0atm。汽车行驶一段时间后,发现胎压下降到p1=2.0atm,用车载气泵给其充气,气泵每秒钟注入0.5L压强为p0=1.0atm的空气。忽略轮胎容积与气体温度的变化。为使气压回到安全范围求气泵工作的时间范围。
6.如图所示为一种减震垫,由12个形状相同的圆柱状薄膜气泡组成,每个薄膜气泡充满了体积为V1,压强为p1的气体,若在减震垫上放上重为G的厚度均匀、质量分布均匀的物品,物品与减震垫的每个薄膜表面充分接触,每个薄膜上表面与物品的接触面积均为S,不计每个薄膜的重,大气压强为p0,气体的温度不变,求:
(i)每个薄膜气泡内气体的体积减少多少?
(ii)若撤去中间的两个薄膜气泡,物品放上后,每个薄膜上表面与物品的接触面积增加了0.2S,这时每个薄膜气泡的体积又为多大?
7.如图所示,长为L、底面直径为D的薄壁容器内壁光滑,右端中心处开有直径为false的圆孔.质量为m的某种理想气体被一个质量与厚度均不计的可自由移动的活塞封闭在容器内,开始时气体温度为27℃,活塞与容器底距离为falseL.现对气体缓慢加热,已知外界大气压强为P0,绝对零度为-273℃,求气体温度为207℃时的压强.
【答案】false
9.一端封闭一端开口,内径均匀的直玻璃管注入一段水银柱,当管水平放置静止时,封闭端A空气柱长12cm,开口端B空气柱长12cm,如图所示.若将管缓慢转到竖直位置,此时A空气柱长度为15cm,然后把管竖直插入水银槽内,最后稳定时管中封闭端空气柱A长仍为12cm,(设大气压强为1.0×105Pa=75cmHg,整个过程中温度保持不变),则
(1)管中水银柱的长度L为多少cm?
(2)最后稳定时B空气柱的长度lB2为多少cm?
10.某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L,如图所示,装入6 L的药液后再用密封盖将贮液筒密封,与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入300 cm3,1 atm的空气,设整个过程温度保持不变.
(1)要使贮气筒中空气的压强达到4 atm,打气筒应打压几次?
(2)在贮气筒中空气的压强达到4 atm时,打开喷嘴使其喷雾,直到内外气体压强相等,这时筒内还剩多少药液?
11.如图所示,一定质量的理想气体从状态A经等压变化到状态B.此过程中,气体的压强p=1.5×105Pa,吸收的热量为Q=2×102J,求此过程中气体内能的增量.
12.如图所示为一长度为30cm、粗细均匀的玻璃管,用一段长h=5.0cm的水银柱将一部分空气封闭在玻璃管里,当玻璃管开口向下竖直放置时,管内空气柱的长度为L=15.0cm。已知大气压强为p0=75cmHg,封闭气体的温度为27℃。
(1)若保持玻璃管竖直向下的状态不变,对封闭气体加热,试计算当水银柱刚好到达管口时封闭气体的温度为多少摄氏度;
(2)若保持玻璃管内封闭气体的温度不变,将玻璃管开口向下竖直缓慢插入一足够深的水银槽中,直到管内封闭气体的长度变为10cm,试计算此时管口处封闭气体的长度。(结果保留两位小数)
2021届高考热学5月冲刺满分突破11
1.如图所示,导热密闭容器竖直放置,其底部放有质量为m的空心小球,容器内部密封一定质量的理想气体,初始时气体体积为V,压强为P,静止的空心小球对容器底部的压力为FN1=0.9mg(小球体积不变且所受浮力不可忽略),重力加速度大小为g,环境温度保持不变,若用充气筒向容器中每次充入0.5V,气压为0.5P的同种理想气体,则充气多少次后小球静止时对容器底部恰好无压力?
【答案】n=36
【解析】设充气false次后气体压强为false,由充气过程等温变化
则有:false ①
充气前后气体的密度分别为false和false,取充气前后质量均为false的气体分析
则有:false
解得:false ②
若小球的体积为false,初始时对小球受力分析有:false ③
充气后,小球对容器压力为零,则受力分析有:false ④
联立①②③④解得:false
2.一定质量的理想气体,状态从A→B→C→A的变化过程可用如图所示的P—V图线描述,气体在状态C时温度为TC=300K,求:
(1)气体在状态A时的温度TA,并比较A、B状态时气体的温度;
(2)若气体在A→B过程中吸热500J,则在A→B过程中气体内能如何变化?变化了多少?
【答案】false
【解析】(1)从A到B,根据理想气体的状态方程可得false,
代入数据解得false;
从B到C,根据理想气体状态方程得:false,解得false,
故false;
(2)气体在A→B过程压强不变, false,
由热力学第一定律可得false,即false,
可得false,即增加了200J;
3.某压缩式喷雾器储液桶的容量为5.7×10-3m3.往桶内倒入4.2×10-3m3的药液后开始打气,假设打气过程中药液不会向外喷出,如图所示.如果每次能打进2.5×10-4m3的空气,要使喷雾器内空气的压强达到4atm,应打气几次?这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完?(设标准大气压强为1atm)
【答案】8次;可以全部喷出
【解析】设标准大气压为p0,药桶中空气的体积为V,打气N次后,喷雾器中的空气压强达到4个标准大气压,打入的气体在1atm下的体积为V′
根据理想气体状态方程的分列式,得
p0V+p0NV′=4p0V
其中V=5.7×10-3m3-4.2×10-3m3=1.5×10-3m3
V′=0.25×10-3m3
代入数值,解得N=18
当空气完全充满储液桶后,如果空气压强仍然大于标准大气压,则药液可以全部喷出.
由于温度不变,根据玻意耳定律p1V1=p2V2,得
false
解得p=1.053p0>p0
所以药液可以全部喷出.
4.如图,容积均为false的气缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门false位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门false、false,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略).初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭false、false,通过false给汽缸打气,每次可以打进气压为false,体积为false的空气,已知室温为false,大气压为false,汽缸导热,
(1)要使A缸的气体压强增大到false,应打气多少次?
(2)打开false并缓慢加热汽缸内气体使其温度升高false,求稳定时活塞上方气体的体积和压强.
【答案】(1)15次;(2)0.4V0;false
【解析】(1)将A缸内气体与打气进入的气体整体做为研究对象,设共打气n次,开始时的压强是false,末状态的压强是false,则:
false
可得:false次
(2)设温度升高后上边的气体的压强为P,体积为V,则false,false
对上边:false
对下边:false
联立得:false,false
5.轮胎气压是行车安全的重要参数,某型号汽车轮胎容积V0为25L,安全气压范围为2.4~3.0atm。汽车行驶一段时间后,发现胎压下降到p1=2.0atm,用车载气泵给其充气,气泵每秒钟注入0.5L压强为p0=1.0atm的空气。忽略轮胎容积与气体温度的变化。为使气压回到安全范围求气泵工作的时间范围。
【答案】false
【解析】外部向内部充气的过程,根据玻意耳定律有
false
设气泵工作的时间为false,因为false一定,则有
false
联立两式得
false
代入数据得
false
由于
false

false
6.如图所示为一种减震垫,由12个形状相同的圆柱状薄膜气泡组成,每个薄膜气泡充满了体积为V1,压强为p1的气体,若在减震垫上放上重为G的厚度均匀、质量分布均匀的物品,物品与减震垫的每个薄膜表面充分接触,每个薄膜上表面与物品的接触面积均为S,不计每个薄膜的重,大气压强为p0,气体的温度不变,求:
(i)每个薄膜气泡内气体的体积减少多少?
(ii)若撤去中间的两个薄膜气泡,物品放上后,每个薄膜上表面与物品的接触面积增加了0.2S,这时每个薄膜气泡的体积又为多大?
【答案】false;false
【解析】(i)放上物品后,设每个薄膜气泡内气体的压强为p2,则p2S=p0S+false
根据玻意耳定律有 p1V1=p2V2
求得V2=falsefalse
则每个薄膜气泡的体积减少量falsefalse
(ii)若撤去中间的两个薄膜气泡,物品放上后,每个薄膜上表面与物品的接触面积增加了0.2S,设气体压强为p3,
则p3falsep0false
根据玻意耳定律有 p1V1=p3V3
求得false
7.如图所示,长为L、底面直径为D的薄壁容器内壁光滑,右端中心处开有直径为false的圆孔.质量为m的某种理想气体被一个质量与厚度均不计的可自由移动的活塞封闭在容器内,开始时气体温度为27℃,活塞与容器底距离为falseL.现对气体缓慢加热,已知外界大气压强为P0,绝对零度为-273℃,求气体温度为207℃时的压强.
【答案】false
【解析】开始加热时,在活塞移动的过程中,气体做等压变化。设活塞移动到容器顶端时气体温度为t0C则有false
其中初态T0=300K,false
末态为T1=(273+t)K,false
得:T=1770C
活塞移至顶端后,气体温度继续升高的过程中是等容变化过程,有false
其中false, false
T2=(273+207)K=480K得:false
8.一滴露水的体积大约是6.0×10-7cm3,如果一只极小的虫子来喝水,每分钟喝6.0×107个水分子,它需要多少年才能喝完这滴露水?(一年按365天计算)
【答案】637
【解析】已知一滴露水的体积大约是V=6.0×10?7cm3=6.0×10?13m3,
水的密度为ρ=1×103kg/m3
则一滴露水含有的水分子数目为NA=1×103×6×10?1318×10?3×6.02×1023个=2.0×1017个
一只极小的虫子每分钟喝进6.0×107个水分子,则喝完这滴露水所用时间为
t=2×10176×107分=3.3×109分=637年
9.一端封闭一端开口,内径均匀的直玻璃管注入一段水银柱,当管水平放置静止时,封闭端A空气柱长12cm,开口端B空气柱长12cm,如图所示.若将管缓慢转到竖直位置,此时A空气柱长度为15cm,然后把管竖直插入水银槽内,最后稳定时管中封闭端空气柱A长仍为12cm,(设大气压强为1.0×105Pa=75cmHg,整个过程中温度保持不变),则
(1)管中水银柱的长度L为多少cm?
(2)最后稳定时B空气柱的长度lB2为多少cm?
【答案】(1)15cm (2)7.5cm
【解析】(1)对A,根据玻意耳定律
75×12=15(75-L),解得L=15cm
(2)对B,
10.某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L,如图所示,装入6 L的药液后再用密封盖将贮液筒密封,与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入300 cm3,1 atm的空气,设整个过程温度保持不变.
(1)要使贮气筒中空气的压强达到4 atm,打气筒应打压几次?
(2)在贮气筒中空气的压强达到4 atm时,打开喷嘴使其喷雾,直到内外气体压强相等,这时筒内还剩多少药液?
【答案】(1)15 (2)1.5 L
【解析】气体发生等温变化,应用玻意耳定律求出打气的次数;当内外气压相等时,药液不再喷出,应用玻意耳定律求出空气的体积,然后求出剩余的药液.
(1)设每打一次气,贮液筒内增加的压强为p,
由玻意耳定律得:1 atm×300cm3=1.5×103cm3×p,p=0.2atm,
需打气次数false
(2)设停止喷雾时贮液筒内气体体积为V,
由玻意耳定律得:4 atm×1.5 L=1 atm×V,V=6 L,
故还剩贮液7.5 L-6 L=1.5 L
11.如图所示,一定质量的理想气体从状态A经等压变化到状态B.此过程中,气体的压强p=1.5×105Pa,吸收的热量为Q=2×102J,求此过程中气体内能的增量.
【答案】350J
【解析】气体状态A为初状态,设为false,状态B为末状态,设为false,由盖-吕萨克定律得:false,
代人数据,得:false
在该过程中,气体对外做功:false
根据热力学第一定律:false其中false,
代人数据,得false
12.如图所示为一长度为30cm、粗细均匀的玻璃管,用一段长h=5.0cm的水银柱将一部分空气封闭在玻璃管里,当玻璃管开口向下竖直放置时,管内空气柱的长度为L=15.0cm。已知大气压强为p0=75cmHg,封闭气体的温度为27℃。
(1)若保持玻璃管竖直向下的状态不变,对封闭气体加热,试计算当水银柱刚好到达管口时封闭气体的温度为多少摄氏度;
(2)若保持玻璃管内封闭气体的温度不变,将玻璃管开口向下竖直缓慢插入一足够深的水银槽中,直到管内封闭气体的长度变为10cm,试计算此时管口处封闭气体的长度。(结果保留两位小数)
【答案】(1)227℃(2)6.82cm
【解析】(1)对封闭气体加热,气体发生等压变化,玻璃管的总长度为L0=30cm,则当水银柱刚好到达管口时,气体的长度为L0-h
由盖-吕萨克定律可得
false
代入数据可解得t=227℃
(2)管内封闭气体的长度为L'=10cm时,设管内气体压强为p1,则由玻意耳定律可得:
(p0-ρgh)LS=p1L'S
代入数据可解得p1=105cmHg
对管口处的封闭气体,设其末态压强为p2,则有
p2=p1+ρgh=110cmHg
设管口处封闭气体的最终长度为x,则由玻意耳定律可得
p0(L0-L-h)S=p2xS
代入数据可解得x=6.82cm。

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