2021届高考物理最新模拟100考点1.14 关联气体的计算问题（基础篇）（解析版）.doc

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1、2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-3、3-4）第一部分热学（选修3-3）专题1.14关联气体的计算问题（基础篇）1．（2019广西桂林、崇左二模）如图所示，一竖直放置、缸壁光滑且导热良好的柱形气缸内盛有一定量的理想气体，活塞将气体分隔成体积相同的A、B两部分；已知活塞的面积为S，此时A中气体的压强为P0，现将气缸缓慢平放在水平桌面上，稳定后A、B两部分气体的体积之比为1：2，在整个过程中，没有气体从一部分通过活塞选人另一部分，外界气体温度不变。求：①气缸平放时两部分气体的压强；②活塞的质量m。【命题意图】本题考查玻意耳定律的应用、平衡条件及其相关知

2、识点。【解题思路】①对A部分气体，气缸竖直放置时，气体压强为：PA＝P0，体积为：VA＝V水平放置时气体压强为PA′，体积为：由玻意耳定律得：PAVA＝PA′VA′带入数据解得：PA′＝1.5P0水平放置时PB′＝PA′＝1.5P0…①②设活塞的质量为m，气缸竖直放置前下部气体的压强为pB，对活塞根据平衡得：PAS+mg＝PBS…②体积为：VB＝V水平放置时气体压强为：PB′＝PA′＝1.5P0体积为：VB′＝…③由玻意耳定律得：PBVB＝PB′VB′…④①②③④联立解得：答：①气缸平放时两部分气体的压强为1.5P0；②活塞的质量m为2.(10分)（2019沈阳二模）如

3、右图所示，一环形竖直管道内封闭有理想气体，用一固定绝热活塞k和质量m=0.04kg的可自由移动的绝热活塞A将管内气够分割成体积相等的两部分，温度都为T0=270K，下部分气体压强为，活塞A的横截面积s=2cm2．，取g=10m/s2.现保持一部分气体温度不变，只对下部分气体缓慢加热，当活塞A移动到最高点B时(不计摩擦和活塞体积)，求：(i)上部分气体的压强；(ii)下部分气体的温度。【名师解析】（i）对于上部分气体，做等温变化。设初状态时的压强为p1，体积为V1；活塞处于平衡状态：①（1分）气体末状态的压强为p2，体积为V2：②（1分）根据玻意耳定律有：③（2分）代入数

4、据解得：p2＝1.6×104Pa④（1分）（ii）对下部分气体，初状态时的压强为p0，温度为T0，体积为V0；末状态时的压强为p2’，温度T2’，体积为V2’：⑤（1分）当活塞A移动到最高点时，两部分气体的压强相等：⑥（1分）根据理想气体状态方程：⑦（2分）代入数据解得：T2’＝648K  ⑧（1分）3．（10分）（2019河南天一大联考6）如图1所示，两个完全相同的导热性能良好的汽缸P、Q放在水平地上，分别用相同的活塞封闭相同质量的理想气体，汽缸足够长，活塞不会脱离汽缸。已知的活塞质量为m，横截面积为S，气缸的质量为M，外界大气压为p0，外界温度保持不变，密封气体的长

5、度为L0，重力速度为g。现将两气缸如图2所示的方式悬挂起来，不计活塞与气缸之间的摩擦，求稳定两气缸密封气体的长度。【名师解析】汽缸内气体初始状态参量：压强，V1＝L0S。悬挂后汽缸Q的压强，设汽缸Q内气体长度为L1，则气体体积V2＝L1S。由于是等温变化，根据玻意耳定律可知，p1V1＝p2V2。联立解得，。对汽缸P中的活塞进行受力分析，有p3S+Mg+2mg＝p0S。解得。设汽缸P内气体长度为L2，则气体体积V3＝L2S。根据玻意耳定律可知，p3V3＝p1V1。联立解得，。答：稳定两气缸密封气体的长度为。4.(2017·全国理综I卷·33·2)如图，容积均为V的气缸A、

6、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于的中部，A、B的顶部各有一阀门K1K3B中有一可自由滑动的活塞（质量，体积均可忽略），初始时，三阀门均可打开，活塞在B的底部；关闭K2K3通过K1给气缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1,已知室温为27℃，气缸导热。（i）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；（ii）接着打开K3求稳定时活塞的位置；（iii）再缓慢加热气缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强。【命题意图】本题考查玻意耳定律、查理定律及其相关的知识点。【解析】（i）设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1。依

7、题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得①②联立①②式得③④（ii）打开K3后，由④式知，活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2（）时，活塞下气体压强为p2由玻意耳定律得⑤由⑤式得⑥由⑥式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为（iii）设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1=300K升高到T2=320K的等容过程中，由查理定律得：=将有关数据代入解得：p3=1.6p0.5．(10分)如图所示为气压式保温瓶的原理图，整个保温瓶的容积为V，现瓶中装有体积为V的水，瓶中水的温度为T1，管