高中物理高考熱學氣缸活塞類型十大考點專題復(fù)習

1、高中物理高考熱學氣缸活塞類型十大考點專題復(fù)習對近幾年高考試題研究發(fā)現(xiàn)，有關(guān)氣缸類型試題是考查熱學的好載體，一直受高考命題者青睞， 該類試題命題的意圖主要是考查對熱學基本規(guī)律的綜合應(yīng)用，都是圍繞氣缸活塞的變化問題設(shè)置的。由于該類試題涉及熱學和力學知識，需要學生有較好的分析綜合思維能力以及靈活運用知識解決問題的能力。因此， 在高三物理復(fù)習過程中，要重視該類問題的解法思路分析，歸納題型的種類和考點，提高學生分析問題和解決問題的能力?？键c一、考查熱力學第一定律例 1 （ 2010 年廣東卷）如圖1 是密閉的氣缸，外力推動活塞P 壓縮氣體，對缸內(nèi)氣體 TOC o 1-5 h z 做功800J，同時氣體向

2、外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的（）A溫度升高，內(nèi)能增加600JB溫度升高，內(nèi)能減少200JC溫度降低，內(nèi)能增加600JD溫度降低，內(nèi)能減少200J解析： 由熱力學第一定律得：，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，故溫度升高，答案選A正確。例 2（2010 年全國 II 卷）如圖2，一絕熱容器被隔板K 隔開a、 b 兩部分。已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b 內(nèi)為真空，抽開隔板K 后， a 內(nèi)氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)。在此過程中（）A氣體對外界做功，內(nèi)能減少B氣體不做功，內(nèi)能不變C氣體壓強變小，溫度降低D氣體壓強變小，溫度不變解析： 絕熱容器內(nèi)的稀薄氣體與外界沒有熱傳遞，Q=0。 稀薄氣體向

3、真空擴散沒有做功，W=0。根據(jù)熱力學第一定律稀薄氣體的內(nèi)能不變，則溫度不變。稀薄氣體擴散體積增大，壓強必然減小。答案為BD。考點二、考查氣體內(nèi)能變化問題例 3（2009 年全國卷II ）如圖 3 所示，水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。氣缸壁和隔板均絕熱。 初始時隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等。現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時間后切斷電源。當缸內(nèi)氣體再次達到平衡時，與初始狀態(tài)相比（）A右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變B左右兩邊氣體溫度都升高C左邊氣體壓強增大D右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量解析： 本題考查電路

4、接入氣缸問題，當電熱絲通電后，右的氣體溫度升高氣體膨脹，將解析： 本題考查電路接入氣缸問題，當電熱絲通電后，隔板向左推，對左邊的氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律，內(nèi)能增加，氣體的溫度升高，根據(jù)氣體定律左邊的氣體壓強增大。BC正確，右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對左邊的氣體所做的功，D 錯。因此，答案為BC?？键c三、考查氣缸受力平衡問題例4如圖4 所示，一根豎直的彈簧支持著一倒立汽缸的活塞，使汽缸懸空而靜止。設(shè)活塞和缸壁間無摩擦且可以在缸內(nèi)自由移動，缸壁導熱性能良好。使缸內(nèi)氣體溫度總能與外 界大氣的溫度相同，則下列結(jié)論中正確的是（A若外界大氣壓強增大，則彈簧將壓縮一些B若外界大氣壓強增大

5、，則汽缸的上底面距地面的高度將增大C若氣溫升高，則活塞距地面的高度將減小D若氣溫升高，則汽缸的上底面距地面的高度將增大解析： 取活塞及汽缸為研究對象，其重力和彈簧彈力受力平衡，無論氣體怎樣變化，彈力不變，其長度不變，A錯；由，得大氣壓強p0增大，氣體壓強變大，溫度不變。由此時氣柱變短，即汽缸上底面離地高度變小，B 錯；氣體壓強不變，溫度升高，根據(jù)氣體實驗定律知體積增大，氣柱變長，知C錯， D對。答案為D?？键c四、考查氣體狀態(tài)參量的圖像例5如圖5 甲所示，固定在水平地面上的氣缸內(nèi)，用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，已知在環(huán)境溫度變化時大氣壓強不變?，F(xiàn)對活塞施加一作用力F，使氣缸內(nèi)氣體分別經(jīng)歷圖乙所示

6、的三個過程，緩慢地從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，狀態(tài)A、 B壓強相等，則下列說法正確的是（）A過程F定對活塞做負功B過程F 對活塞做功為零C過程F 先對活塞做正功，后對活塞做負功D過程的內(nèi)能比過程的內(nèi)能增加的多解析： 由題意知，過程是壓強先增大后減小，最后與原來相等，溫度增加體積增大，F(xiàn) 對活塞做負功，A 正確；過程說明活塞受力平衡，得F=0， F 對活塞做B 正確；過程溫度增加體積增大，得活塞向先向右后向左移動，得F 先對活塞C 錯；過程的內(nèi)能和過程的內(nèi)能增加一樣多，D 錯；因此答AB選項正確。例6如圖6 所示，導熱的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉F 作用于活塞桿，使活塞緩慢地

7、向右p、 V、 T 表示該理想氣體積、 溫度。 氣體從狀態(tài)變化到狀態(tài)，此過程可用圖中的哪幾個圖象表示（）解析： 由題意知，從到，溫度不變，體積增大，壓強減小，所以只有 TOC o 1-5 h z AD正確。AD。解析： 由題意知，從到，溫度不變，體積增大，壓強減小，所以只有考點五、考查氣體狀態(tài)參量的討論例 7 （ 2010年福建卷）如圖7所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱（即與外界不發(fā)生熱交換）容器中， 容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞。今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體（）A溫度升高，壓強增大，內(nèi)能減少B溫

8、度降低，壓強增大，內(nèi)能減少C溫度升高，壓強增大，內(nèi)能增加D溫度降低，壓強減小，內(nèi)能增加解析： 根據(jù)題意得，外力F 做正功，W 0；絕熱，Q=0；由熱力學第一定律U=Q+W 0，內(nèi)能增加，溫度升高；另外，由可以判斷出壓強增大。答案為C?？键c六、考查氣體分子平均速率例 8 如圖 8 所示，用導熱的固定隔板把一容器隔成容積相等的甲、乙兩部分，甲、乙中分別有質(zhì)量相等的氮氣和氧氣。在達到平衡時，它們的溫度必相等，若分子勢能可忽略，則甲、乙中（）A氣體的壓強相等B氣體分子的平均動能相等C氣體的內(nèi)能相等D氣體分子的平均速率相等解析： 由于溫度是分子平均動能的標志，所以在達到平衡時，它們的溫度相等，氣體分子的

9、平均動能必相等。答案為B。考點七、考查氣缸彈簧連接體問題例9如圖9 所示，密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空， 活塞與器壁的摩擦忽略不計，置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為EP（彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零），現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經(jīng)過多次往復(fù)運動后活塞靜止，氣體達到平衡態(tài)，經(jīng)過此過程（）A EP全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能B EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能C EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能D EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，

10、其余部分仍為彈簧的 彈性勢能解析： 以活塞為研究對象，設(shè)初態(tài)時氣體壓強為P1，活塞質(zhì)量為m，截面積為S，末態(tài)時的壓強為P2，初態(tài)：，由題意可得末態(tài)位置必須高于初態(tài)位置，否則20090318不能平衡，則由和（絕熱），W為正，也必為正，溫度升高，內(nèi)能增加，活塞重力勢能增加，末態(tài)時，由力的平衡條件知：，仍然具有一定彈性勢能，D 正確。答案為D?？键c八、考查氣體壓強微觀解釋例 10 如圖 10 所示，一個內(nèi)壁光滑與外界不發(fā)生熱傳遞的汽缸固定在地面上，缸內(nèi)活塞下方封閉著空氣（活塞與外界也不發(fā)生熱傳遞）， 若用豎直向上的力F 將活塞向上拉一些，達到穩(wěn)定后缸內(nèi)封閉著的氣體（）A若活塞重力不計，拉力F 對活塞

11、做的功等于缸內(nèi)氣體內(nèi)能的改變量B分子平均動能不變C單位時間內(nèi)缸壁單位面積上受到的氣體分子碰撞的次數(shù)減少D每個分子對缸壁的沖力都會減小解析： 活塞向上運動氣體體積增大，氣體對外做功，又沒有發(fā)生熱傳遞，故氣體的溫度降低， 壓強一定減小，故分子平均動能減小。氣體對外做的功等于氣體內(nèi)能的減少量。答案為C。考點九、考查熱敏電阻接入氣缸問題例 11 如圖 11 所示，帶有活塞的汽缸中封閉一定質(zhì)量的氣體（不考慮分子勢能）。將熱敏電阻與汽缸外的電流表和電源相連接?；钊梢宰杂苫钊嫌袔讐K質(zhì)量不等的小物塊，還有準備好的可以往活塞上添加的小物塊。下列說）A若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，汽缸內(nèi)的溫度一定升高了，要想保持氣體

12、的體積不變，則B若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，氣體的內(nèi)能一定減小了，要想保持氣體的體積不變，則需C 若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，當保持活塞上的物塊數(shù)量不變時，則氣體的體積一定增大，D 若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，則汽缸內(nèi)的溫度一定降低了，若活塞上物塊數(shù)量保持不變，解析： 根據(jù)氣體狀態(tài)參量p、 V、 T關(guān)系，閉合電路歐姆定律以及熱敏電阻特性知，電流R 值變大，溫度降低，內(nèi)能減小。易選出正確選項BD?？键c十、考查氣體實驗定律例 12 （ 2008 年寧夏卷）如圖 12所示，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在可導熱的氣h，可沿氣缸無摩擦地滑動。取一小盒沙子緩慢地倒在活塞h/4 。再取相同質(zhì)量的一小盒沙子緩慢地倒在活塞的外界天氣的壓強和溫度始終保持不變，求此次沙子倒完時活塞距氣缸底部的高度。解析： 設(shè)大氣和活塞對氣體的總壓強為，加一小盒沙子對氣體產(chǎn)生的壓強為，由玻馬定律得，由式得：，再加一小盒沙子后，氣體的壓強變?yōu)閜