高考物理选考热学计算题（十一）
参考答案与试题解析
一．计算题（共50小题）
1．如图所示为某种理想气体的压强和温度关系（p﹣t）图线，纵轴单位“atm”表示“标准大气压”，已知在0℃气体的体积为20L，求： （1）t=127℃时气体的压强； （2）t=227℃时气体的体积．
【分析】（1）由图象可得，从0℃～127℃，气体做等容变化，根据查理定律列式求解；
（2）由图象可得，从127℃～227℃，气体做等压变化，根据盖﹣吕萨克定即可求解
【解答】解：（1）由图象可得，从0℃～127℃，气体做等容变化，由查理定律得：
由题中所给的数据有：p1=1atm，T1=273K，T2=（127+273）K=400K 解得：
（2）由图象可得，从127℃～227℃，气体做等压变化，由盖﹣吕萨克定律得：
由题中所给的数据：V2=20L，T2=400K，T3=（227+273）K=500K 解得：V3=25L 答：（1）t=127℃时气体的压强为1.5atm； （2）t=227℃时气体的体积为25L．
【点评】本题考查气体的状态方程中对应的图象，在P﹣T图象中等容线为过原
第17页（共68页）
点的直线．P﹣t图象中过﹣273℃点的直线表示等容变化
2．生活中有一种很有意思的现象：给空暖水瓶灌上开水，塞紧瓶塞，过会瓶塞会自动跳起来．现给一只空暖水瓶灌上开水，塞紧瓶塞后，暖水瓶中仍封闭有少部分空气． 开始时内部封闭空气的温度为320K，压强为大气压强P0．当封闭气体温度上升至360K时，瓶塞恰好被整体顶起，放出少许气体后再将瓶塞塞紧，其内部压强立即减为P0，温度仍为360K．再经过一段时间，内部气体温度下降到320K．设瓶塞的横截面积为S，瓶塞的重力及瓶塞与瓶口的摩擦力保待不变，整个过程中封闭空气可视为理想气体．求：
（i）当温度上升到360K且尚未放气时，封闭气体的压强；
（ii ）当温度下降到320K时，至少要用多大的力才能将瓶塞拔出？
【分析】（i）此过程封闭气体发生等容变化，对封闭气体运用查理定律，即可求出当温度上升到360K其尚未放气时，封闭气体的压强；
（ii）当温度下降到320K时，气体发生等容变化，对封闭气体运用查理定律，对此时活塞进行受力分析，列出平衡方程，又因为当封闭气体温度上升至360K时，瓶塞恰好被整体顶起，再列出平衡方程，联立即可求出至少要用多大的力才能将瓶塞拔出．
【解答】解：（i）封闭气体发生等容变化， 初态：压强p0，温度T0=320K， 末态：压强p1，温度T1=360K 根据查理定律可得：解得：p1=p0
（ii）当温度下降到320K时，压强为p2，封闭气体发生等容变化， 初态：压强p0，温度T1=360K， 末态：压强p2，温度T0=320K 根据查理定律可得：解得：p2=p0
第18页（共68页）
=
=
当瓶塞恰被顶起时，设瓶塞的质量为m，瓶塞与瓶口间摩擦力大小为f，横截面积为S，
此时根据平衡可得：p1S=mg+f+p0S
当温度下降到320K时，设至少要用大小为Fmin的力才能将瓶塞拔出， 此时根据平衡可得：Fmin+p2S=p0S+mg+f 联立解得：Fmin=
p0S
答：（i）当温度上升到360K其尚未放气时，封闭气体的压强为p0； （ii）当温度下降到320K时，至少要用
p0S的力才能将瓶塞拔出．
【点评】本题考查气体定律与力学平衡的综合运用，解题关键是要利用平衡求出初末状态封闭气体的压强，分析好压强P、体积V、温度T三个参量的变化情况，再选择合适的规律解决，本题考查生活中的物理现象，要求学生平时多观察、多思考、将生活实际和物理知识紧密联系起来．
3．某同学估测室温的装置如图所示，用绝热活塞封闭一定质量理想气体，气缸导热性能良好，室温时气体的体积V1=66mL，将气缸竖直放置于冰水混合物中，稳定后封闭气体的体积V2=60mL，不计活塞重力及活塞与缸壁间的摩擦，室内大气压P0=1.0×105Pa，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol﹣1．（取T=t+273K） （1）求室温是多少？
（2）若已知该气体在1.0×105Pa、0℃时的摩尔体积为22.4L/mol，求气缸内气体分子数目N；（计算结果保留两位有效数字）
（3）若已知该气体内能U与温度T满足U=0.03T（J），则在上述过程中该气体向外释放的热量Q．
【分析】（1）根据等压变化的气体实验定律求解
第19页（共68页）
（2）气体的物质的量乘以阿伏伽德罗常数即分子总数 （3）根据热力学第一定律求出气体向外界释放的热量 【解答】解：（1）由等压变化得：
解得：T1=300.3K或t=27.3℃ （2）
解得：N=1.6×1021
（3）根据公式U=0.03T得初状态的气体的内能为：U1=0.03T1=0.03×300.3=9.009J 末状态气体的内能为：U2=0.03T2=0.03×273=8.19J 内能变化量为：△U=﹣0.819J
气体经历等压变化，外界对气体做功为：
由热力学第一定律得：Q=△U﹣W=﹣0.819﹣0.6=﹣1.419J 即气体向外界释放的热量为1.419J 答：（1）室温是27.3℃
（2）若已知该气体在1.0×105Pa、0℃时的摩尔体积为22.4L/mol，气缸内气体分子数目N为
；
（3）若已知该气体内能U与温度T满足U=0.03T（J），则在上述过程中该气体向外释放的热量Q为1.419J．
【点评】本题考查的知识点较多，考查气体的实验定律、阿伏伽德罗常数的计算、热力学第一定律等考点，这些知识是热学的核心考点，平时要认真做题总结．
4．如图所示，竖直放置的气缸内有一可作无摩擦滑动的活塞，活塞面积为3.0×10﹣3m2，活塞质量不计，气缸内封闭一定质量的气体，气体体积为V，温度是57℃，大气压强为1.0×105Pa．问：
（1）在活塞上放一个质量多大的重物，可使气缸内气体的体积变为原来体积？ （2）要使压缩后气体的体积恢复到原来的体积V，应使气体温度升高多少摄氏度？
第20页（共68页）
相关推荐：
loading