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《2020年高考物理《气缸与液柱模型》专项练习及答案解析.doc》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、高考物理《气缸与液柱模型》专项练习1.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，不计汽缸内气体的重力和活塞与汽缸壁间的摩擦，求汽缸在开始以及刚提离地面时封闭气体的压强分别为多少？【答案】：见解析【解析】：开始时由于活塞处于静止状态，对活塞进行受力分析，如图甲所示．由平衡条件可得p0S＋mg＝p1S，则p1＝p0＋；当汽缸刚被提离地面时汽缸处于静止状态，汽缸与地面间无作用力，对汽缸进行受力分析，如图乙所示．由平衡条件可得p2S＋Mg＝p0S则
2、p2＝p0－.2.(2018·全国Ⅱ卷)如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体，已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处，求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g.【答案】：T0 (p0S＋mg)h【解析】：开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动．设此时汽缸中气
3、体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有＝，①根据力的平衡条件有p1S＝p0S＋mg，②联立①②式可得T1＝T0，③此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2，根据盖—吕萨克定律有＝，④式中V1＝SH，⑤V2＝S(H＋h)，⑥联立③④⑤⑥式解得T2＝T0.⑦从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W＝(p0S＋mg)h.3.如图所示，一根粗细均匀的长l＝72cm的细玻璃管AB开口朝上竖直放置，玻璃管中有一段长h＝24cm的水银柱，下端封闭了一段长x0＝24cm的空气柱，系统温度
4、恒定，外界大气压强恒为p0＝76cmHg.现将玻璃管缓慢倒置，若空气可以看做理想气体，求倒置后水银柱相对B端移动的距离．【答案】22cm【解析】设水银密度为ρ，玻璃管横截面积为S，重力加速度为g.如图所示，倒置前，下部空气压强为pB＝p0＋ρgh＝100cmHg.倒置后，若水银没有流出玻璃管，封闭空气柱的压强为p′＝p0－ρgh.由玻意耳定律得pBSx0＝p′Sx2，解得x2＝46cm.则x2＋h＜l，故假设成立．所以水银柱相对B端移动46cm－24cm＝22cm.4.(2018·全国Ⅰ卷)如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过
5、细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K，开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0.现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了，不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g.求流入汽缸内液体的质量．【答案】见解析【解析】设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2，在活塞下移的过程中，活塞上下方气体的温度保持不变．由玻耳定律得p0＝p1V1p0＝p2V2由已知条件得V1＝＋－＝VV2＝－＝设活塞上方液体的质量为m，由平衡条件得p2S＝p1S＋mg联立
6、以上各式得m＝.5.如图所示,内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上,汽缸内部被活塞封有一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,质量和厚度都不计,活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起,弹簧处于原长。已知周围环境温度为T0,大气压强为p0,弹簧的劲度系数k=(S为活塞横截面积),原长为l0,一段时间后,环境温度降低,在活塞上施加一水平向右的压力F,使活塞缓慢向右移动,当压力增大到一定值时保持恒定,此时活塞向右移动了0.2l0,缸内气体压强为1.1p0。(ⅰ)求此时缸内的气体的温度T1;(ⅱ)对汽缸加热,使气体温度缓慢升高,当活塞移动到距离汽缸底部1.2l0时,求此时缸内的气体温度T2。【答案
7、】见解析【解析】：(ⅰ)汽缸内的气体,初态时,压强为p0,体积为V0=Sl0,温度为T0末态时,压强为p1=1.1p0,体积为V1=S(l0-0.2l0)根据理想气体状态方程可得=解得T1=0.88T0(ⅱ)当活塞移动到距汽缸底部1.2l0时体积为V2=1.2l0S,设气体压强为p2,由理想气体状态方程可得:=此时活塞受力平衡p0S+F-p2S+k(1.2l0-l0)=0当活塞向右移动了0.2l0后压力F保持恒定,活塞受力平衡p0S+F-1.1p0S-0.
