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1、计算题 【选修3-3选做题】
如图所示,一圆筒形汽缸静止于水平地面上,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P0,平衡时汽缸内的容积为V。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及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。

参考答案:解:封闭气体的初状态:体积为V,压强为
设汽缸刚提离地面时活塞上升的距离为x,封闭气体压强为P2,则封闭气体末状态体积为V"=V+xS
对气缸,有p2S+Mg=p0S
解得
根据玻意耳定律P1V=P2V"
解得
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 (11分)一只长79cm的均匀玻璃管一端封闭,一端开口,水平放置时管内有一段38cm长的水银柱封闭着一段10cm长的空气柱. 现缓慢地将管转成竖直开口向下,然后竖直插入一深水银槽中. 问: 在大气压p0=76cmHg,且温度不变时, 插入水银槽后,为能使管内原封闭的空气柱恢复原长,进入玻璃管的水银柱长h是多少厘米?
参考答案:17cm
本题解析:
封闭端气体:水平——开口向下:
波意耳定律:76×10S=(76--38)L1S? 2分
L1="20cm?" 1 分
原开口端气体:开口向下时长度为:? 79--38--20="21cm?" 1分
原开口端气体插入水银槽内时的压强为:
P2=76+38=114cm汞柱? 2分
波意耳定律:76×21S=(76+38)L2S? 2分
L2="14cm?" 1分
进入管内的水银柱长度为:79--38--10--14="17cm?" 2分
本题难度:简单
3、填空题 如图所示,某同学在环境温度稳定的实验室里做热学小实验,用手指堵住注射器前端小孔,这时注射器内就封闭了一定质量的空气(可看成理想气体)。若该同学往里缓慢地推活塞(如图甲),气体的压强____________(选填“增大”或“减小”)。若该同学缓慢推进活塞过程中做功为W1;然后将活塞缓慢稍稍拉出一些(如图乙),此过程中做功为W2,则全过程中注射器内空气的内能增加量____________。

参考答案:增大,0
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 如图,在大气中有一水平放置的固定圆筒,它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成,各部分的横截而积分别为2S、1/2S和S。已知大气压强为p0,温度为T0。两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连,把温度为T0的空气密封在两活塞之间,此时两活塞的位置如图所示现对被密封的气体加热,使其温度缓慢上升到T若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略,此时两活塞之间气体的压强可能为多少?

参考答案:
解:设加热前,被密封气体的压强为P1,轻线的张力为f。
因两活塞都处在静止状态,对活塞A有2P0S -2p1S+f=0 ①
对活塞B有p1S-P0S-f=0 ②
由①②式得p1= P0③
?f=0 ④
即被密封气体的压强与大气压强相等,轻线处在拉直的松弛状态,
这时气体的体积V1= 2S1+S1+ S1=4S1 ⑤
对气体加热时,被密封气体温度缓慢升高,两活塞一起向左缓慢移动,气体体积增大,压强保持p1不变,若持续加热,此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l为止,
这时气体的体积V1=4S1+S1=5S1⑥
设此时气体的温度为T2,由盖·吕萨克定律V2∝T2,即
⑦
由③⑤⑥⑦得
⑧
由此可知,当
时,气体的压强P2=P0⑨
当T>T2时,活塞已无法移动,被密封气体的体积保持V2不变,
气体经历一等容升压过程当气体的温度为T时,设其压强为p,由查理定律p∝T,即有
⑩
即当
时,气体的压强为
。
本题解析:
本题难度:一般
5、计算题 如图所示,导热的圆柱形气缸放置在水平桌而上,横截面积为S、质量为ml的活塞封闭着一定质量的气体(可视为理想气体),活塞与气缸间无摩擦且不漏气。总质量为m2:的砝码盘(含砝码)通过左侧竖直的细绳与活塞相连。当环境温度为T时,活塞离缸底的高度为h。现使环境温度缓慢降为
:

①当活塞再次平衡时,活塞离缸底的高度是多少?
②保持环境温度为
不变,在砝码盘中添加质量为△m的砝码时,活塞返回到高度为h处,求大气压强p0。
参考答案:①
②
本题解析: ①环境温度缓慢降低过程中,气缸中气体压强不变,初始时温度为T1=T,
体积为V1=hS,变化后温度为
,体积为V2=h1S,由盖·吕萨克定律有
解得
②设大气压强为p0,初始时体积V2=h1S,压强
变化后体积V3=hS,压强
由玻意耳定律 p2V2=p3V3
解得
考点:盖·吕萨克定律;玻意耳定律
本题难度:一般