人教版高二物理選修3-3《熱學(xué)》計(jì)算題專項(xiàng)訓(xùn)練(詳細(xì)解析)

人教版高二物理選修3-3《熱學(xué)》計(jì)算題專項(xiàng)訓(xùn)練(詳細(xì)解析)人教版高二物理選修3-3《熱學(xué)》計(jì)算題專項(xiàng)訓(xùn)練(詳細(xì)解析)人教版高二物理選修3-3《熱學(xué)》計(jì)算題專項(xiàng)訓(xùn)練(詳細(xì)解析)資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月人教版高二物理選修3-3《熱學(xué)》計(jì)算題專項(xiàng)訓(xùn)練(詳細(xì)解析)版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁(yè)次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：人教版高二物理選修3-3《熱學(xué)》計(jì)算題專項(xiàng)訓(xùn)練（解析）1．在如圖所示的p﹣T圖象中，一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化：第一次變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B，第二次變化是從狀態(tài)B到狀態(tài)C，且AC連線的反向延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)O，已知?dú)怏w在A狀態(tài)時(shí)的體積為，求：①氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積和狀態(tài)C時(shí)的壓強(qiáng)；②在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol理想氣體的體積為V=22.4L，已知阿伏伽德羅常數(shù)個(gè)/mol，試計(jì)算該氣體的分子數(shù)（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．注：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指溫度，壓強(qiáng)．2．如圖所示，U型玻璃細(xì)管豎直放置，水平細(xì)管與U型細(xì)管底部相連通，各部分細(xì)管內(nèi)徑相同。此時(shí)U型玻璃管左.右兩側(cè)水銀面高度差為，C管水銀面距U型玻璃管底部距離為，水平細(xì)管內(nèi)用小活塞封有長(zhǎng)度的理想氣體A，U型管左管上端封有長(zhǎng)的理想氣體B，右管上端開口與大氣相通，現(xiàn)將活塞緩慢向右壓，使U型玻璃管左、右兩側(cè)水銀面恰好相平（已知外界大氣壓強(qiáng)為，忽略環(huán)境溫度的變化，水平細(xì)管中的水銀柱足夠長(zhǎng)），求：①此時(shí)氣體B的氣柱長(zhǎng)度；②此時(shí)氣體A的氣柱長(zhǎng)度。3．豎直平面內(nèi)有一直角形內(nèi)徑處處相同的細(xì)玻璃管，A端封閉，C端開口，AB段處于水平狀態(tài)。將豎直管BC灌滿水銀，使氣體封閉在水平管內(nèi)，各部分尺寸如圖所示，此時(shí)氣體溫度T1=300K，外界大氣壓強(qiáng)P0=75cmHg。現(xiàn)緩慢加熱封閉氣體，使AB段的水銀恰好排空，求：(1)此時(shí)氣體溫度T2；(2)此后再讓氣體溫度緩慢降至初始溫度T1，氣體的長(zhǎng)度L3多大。4．如圖所示，下端帶有閥門K粗細(xì)均勻的U形管豎直放置，左端封閉右端開口，左端用水銀封閉著長(zhǎng)L＝15.0cm的理想氣體，當(dāng)溫度為27.0°C時(shí)，兩管水銀面的高度差Δh＝5.0cm。設(shè)外界大氣壓p0＝75.0cmHg。為了使左、右兩管中的水銀面相平Ⅰ．若溫度保持27.0°CⅡ．若對(duì)封閉氣體緩慢降溫，溫度需降低到多少°C

5．如圖所示，一根長(zhǎng)L=100cm、一端封閉的細(xì)玻璃管開口向上豎直放置，管內(nèi)用h=25cm長(zhǎng)的水銀柱封閉了一段長(zhǎng)L1=30cm的空氣柱。已知大氣壓強(qiáng)為p0=75cmHg，若環(huán)境溫度不變，求：①若將玻璃管緩慢轉(zhuǎn)至水平并開口向右，求穩(wěn)定后的氣柱長(zhǎng)度；②將玻璃管放于水平桌面上并讓其以加速度a=2g(g為重力加速度)向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(見圖乙)，求穩(wěn)定后的氣柱長(zhǎng)度。6．如圖，一圖柱形絕熱氣缸豎直放置，在距氣缸底2h處有固定卡環(huán)(活塞不會(huì)被頂出)。質(zhì)量為M、橫截面積為S，厚度可忽略的絕熱活塞可以無(wú)摩擦地上下移動(dòng)，活塞下方距氣缸底h處還有一固定的可導(dǎo)熱的隔板將容器分為A、B兩部分，A、B中分別封閉著一定質(zhì)量的同種理想氣體。初始時(shí)氣體的溫度均為27℃，B中氣體強(qiáng)為1.5、外界大氣壓為，活塞距氣缸底的高度為1.5h.現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體，當(dāng)活塞恰好到達(dá)氣缸底部卡環(huán)處時(shí)，求A、B中氣體的壓強(qiáng)和溫度（重力加速度為g，氣缸壁厚度不計(jì)）。7．粗糙水平面上放置一端開口的圓柱形氣缸，氣缸內(nèi)長(zhǎng)L=0.9m，內(nèi)橫截面積S=0.02m2，內(nèi)部一個(gè)厚度可以忽略的活塞在氣缸中封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與一個(gè)原長(zhǎng)為l0=0.2m的彈簧相連，彈簧左端固定于粗糙的豎直墻上。當(dāng)溫度T0=300K時(shí)，活塞剛好在氣缸開口處，彈簧處于原長(zhǎng)。緩慢向左推動(dòng)氣缸，當(dāng)氣缸運(yùn)動(dòng)位移x=0.2m時(shí)，彈簧彈力大小為F=400N，停止推動(dòng)，氣缸在摩擦力作用下靜止。已知大氣壓強(qiáng)為P0=1.0×105Pa（?。┣髲椈傻膭哦认禂?shù)k的大?。唬áⅲ┐撕?，將溫度降低到T'時(shí)，彈簧彈力大小仍為F=400N，氣缸一直未動(dòng)，求T'。8．如圖所示，可自由移動(dòng)的活塞將密閉的氣缸分為體積相等的上下兩部分A和B，初始時(shí)A和B中密封的理想氣體的溫度均為800K，B中氣體的壓強(qiáng)為1.25×105Pa，活塞質(zhì)量m=2.5kg，氣缸橫截面積S=10cm2，氣缸和活塞都是由絕熱材料制成的。現(xiàn)利用控溫裝置（未畫出）保持B中氣體的溫度不變，緩慢降低A中氣體的溫度，使A中氣體的體積變?yōu)樵瓉?lái)的，若不計(jì)活塞與氣缸壁之間的摩擦，重力加速度g=10m/s2。求穩(wěn)定后A中氣體的溫度。9．如圖所示，一長(zhǎng)方形氣缸的中間位置卡有一隔板，此隔板將氣缸內(nèi)的理想氣體分為A、B兩部分，氣缸壁導(dǎo)熱，環(huán)境溫度為27℃，已知A部分氣體的壓強(qiáng)為pA=2×105Pa，B部分氣體的壓強(qiáng)為pB=1.5×104Pa，，如果把隔板的卡子松開，隔板可(1)松開卡子后隔板達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，求A、B兩部分氣體的體積之比；(2)如果把B部分氣體全部抽出，同時(shí)將隔板迅速抽出，使A部分氣體發(fā)生自由膨脹，自由膨脹完成的瞬間氣缸內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)閜=9×104Pa，則自由膨脹完成的瞬間氣缸內(nèi)與外界還沒有達(dá)到熱平衡前的溫度是多少攝氏度。10．如右圖，體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱氣缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞；氣缸內(nèi)密封有溫度為、壓強(qiáng)為的理想氣體．和分別為大氣的壓強(qiáng)和溫度．已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為，為正的常量；容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的．求(1)氣缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時(shí)的體積：(2)在活塞下降過程中，氣缸內(nèi)氣體放出的熱量Q.11．如圖所示，一輕彈簧上面鏈接一輕質(zhì)光滑導(dǎo)熱活塞，活塞面積為S，彈簧勁度系數(shù)為k，一質(zhì)量為m的光滑導(dǎo)熱氣缸開始與活塞恰好無(wú)縫銜接，氣缸只在重力作用下下降直至最終穩(wěn)定，氣缸未接觸地面，且彈簧仍處于彈性限度內(nèi)，環(huán)境溫度未發(fā)生變化，氣缸壁與活塞無(wú)摩擦且不漏氣，氣缸深度為h，外界大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，求：（i）穩(wěn)定時(shí)，氣缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)；（ii）整個(gè)過程氣缸下降的距離。12．如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的氣缸內(nèi)用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，活塞用輕彈簧與缸底相連，當(dāng)氣缸如圖甲水平放置時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)了，活塞到缸底的距離為，將氣缸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)豎直放置，開口上，如圖乙表示，這時(shí)活塞剛好向缸底移動(dòng)了的距離，已知活塞的橫截面積為S，活塞與缸壁的摩擦不計(jì)，且氣密性好，活塞的質(zhì)量為m，重力加速度為g，大氣壓強(qiáng)為，求：①?gòu)椈傻膭哦认禂?shù)的大?。虎趶募讏D到乙圖的過程中，活塞重力做的功及大氣壓力對(duì)活塞做的功各為多少？

13．如圖所示，在固定的氣缸A和B中分別用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞面積之比SA：SB＝1∶2，兩活塞以穿過B底部的剛性細(xì)桿相連，可沿水平方向無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩個(gè)氣缸都不漏氣。初始時(shí)活塞處于平衡狀態(tài)，A、B中氣體的體積均為V0，溫度均為T0＝300K，A中氣體壓強(qiáng)pA＝1.5p0，p0是氣缸外的大氣壓強(qiáng)。①求初始時(shí)B中氣體的壓強(qiáng)pB；②現(xiàn)對(duì)A加熱，使其中氣體的壓強(qiáng)升到pA′＝2.0p0，同時(shí)保持B中氣體的溫度不變，求活塞重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)A中氣體的溫度TA′。14．如圖所示，兩氣缸AB粗細(xì)均勻，等高且內(nèi)壁光滑，其下部由體積可忽略的細(xì)管連通；A的直徑為B的2倍，A上端封閉，B上端與大氣連通；兩氣缸除A頂部導(dǎo)熱外，其余部分均絕熱。兩氣缸中各有一厚度可忽略的絕熱輕活塞a、b，活塞下方充有氮?dú)?，活塞a上方充有氧氣；當(dāng)大氣壓為P0，外界和氣缸內(nèi)氣體溫度均為7℃且平衡時(shí)，活塞a離氣缸頂?shù)木嚯x是氣缸高度的，活塞b在氣缸的正中央。①現(xiàn)通過電阻絲緩慢加熱氮?dú)?，?dāng)活塞b恰好升至頂部時(shí)，求氮?dú)獾臏囟?；②繼續(xù)緩慢加熱，使活塞a上升，當(dāng)活塞a上升的距離是氣缸高度的時(shí)，求氧氣的壓強(qiáng)。答案解析1．①，；②個(gè)．【解析】試題分析：①求出氣體的狀態(tài)參量，然后應(yīng)用查理定律與玻意耳定律求氣體的體積與壓強(qiáng)．②由蓋呂薩克定律求出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，然后求出氣體分子數(shù)．①由題意可知：，因此A到C過程可以等效為等容變化由查理定律得：代入數(shù)據(jù)解得：狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程為等溫變化，由玻意耳定律得：代入數(shù)據(jù)解得：②設(shè)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為，由蓋呂薩克定律得：代入數(shù)據(jù)解得：，因此氣體的分子數(shù)為：個(gè)2．①,②.【解析】【分析】活塞緩慢向右壓的過程中，氣體B做等溫變化，由玻意耳定律求出氣體B的氣柱長(zhǎng)度；活塞緩慢向右壓的過程中，氣體A做等溫變化，由玻意耳定律求出氣體A的氣柱長(zhǎng)度。解：①活塞緩慢向右壓的過程中，氣體B做等溫變化（設(shè)S為玻璃管橫截面面積）解得氣體B的氣柱長(zhǎng)度②活塞緩慢向右壓的過程中，氣體A做等溫變化解得氣體A的氣柱長(zhǎng)度3．(1)394.7k(2)20cm【解析】【分析】在AB段液柱排空的過程中氣體是恒壓變化過程，由蓋-呂薩克定律得氣體溫度，讓氣體溫度緩慢降至初始溫度T1，由玻意耳定律得氣體的長(zhǎng)度L3。解：以cmHg為壓強(qiáng)單位，設(shè)玻管截面積為S(1)在AB段液柱排空的過程中氣體是恒壓變化過程，，由蓋-呂薩克定律得代入數(shù)據(jù)求得(2)當(dāng)溫度又降回室溫時(shí)，，設(shè)最終氣體長(zhǎng)度為，與開始時(shí)的狀態(tài)相比是做恒溫變化過程，此時(shí)BC管中液柱長(zhǎng)氣體壓強(qiáng)為又開始時(shí)氣體壓強(qiáng)為由玻意耳定律得代入數(shù)據(jù)求得4．Ⅰ．7.0cmⅡ．－38.6【解析】Ⅰ．初狀態(tài)左管內(nèi)氣柱長(zhǎng)L1＝L＝15.0cm，壓強(qiáng)p1＝80.0cmHg，溫度T1＝(273.0＋27.0)K＝300.0K。設(shè)玻璃管的截面積為S，放出水銀后管中的水銀面相平時(shí)，左管內(nèi)氣柱長(zhǎng)為L(zhǎng)1，壓強(qiáng)p2＝p0＝75.0cmHg。由玻意耳定律得：p1L1S＝p2L2解得：L2＝16.0cm故放出水銀柱的長(zhǎng)度為：h＝(L2－L1)×2＋Δh＝7.0cmⅡ．設(shè)封閉氣體緩慢降溫到T3時(shí)，兩管中的水銀面相平，此時(shí)左管內(nèi)氣柱長(zhǎng)應(yīng)變?yōu)長(zhǎng)3＝(15.0－2.5)cm＝12.5cm壓強(qiáng)p3＝p0＝75.0cmHg.由理想氣體狀態(tài)方程得：解得：T3＝234.4K故溫度降低到：t＝(234.4－273.0)°C＝－38.6°C5．（1）40cm（2）24cm【解析】①設(shè)將玻璃管緩慢倒轉(zhuǎn)至水平的過程中，水銀未溢出初態(tài)：，體積末態(tài)：，體積由玻意爾定律可得：解得：由于，水銀未溢出②當(dāng)玻璃管豎直時(shí)，氣體壓強(qiáng)為對(duì)水銀柱有當(dāng)玻璃管水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體壓強(qiáng)為對(duì)水銀柱有對(duì)氣體有聯(lián)立解得：6．；；600K【解析】【分析】A中氣體做等壓變化，由平衡條件求出A中氣體的壓強(qiáng)，根據(jù)蓋-呂薩克定律A、B中氣體溫度，B中氣體做等容變化，根據(jù)查理定律求出B中氣體的壓強(qiáng)。解：A中氣體做等壓變化其壓強(qiáng)始終為，，設(shè)括寨到達(dá)氣紅質(zhì)部時(shí)氣體溫度為根據(jù)蓋-呂薩克定律：解得：B中氣體做等容變化，，設(shè)加熱后氣體壓強(qiáng)為根據(jù)查理定律得7．（ⅰ）8×103N/m（ⅱ）173.3K【解析】（?。┰O(shè)彈簧勁度系數(shù)為k，彈簧后來(lái)長(zhǎng)度為l1，則彈簧彈力初始狀態(tài)：移動(dòng)后氣體壓強(qiáng)移動(dòng)后氣體體積根據(jù)玻意耳定律，有：解得：（ⅱ）降溫后彈簧長(zhǎng)度為l2，則降溫后壓強(qiáng)降溫后體積由氣體狀態(tài)方程解得：。8．【解析】根據(jù)題意，A中氣體的體積變?yōu)樵瓉?lái)的，則B中氣體的體積變?yōu)樵瓉?lái)體積的，所以有：B中氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有解得穩(wěn)定后B中氣體的壓強(qiáng)對(duì)A中氣體，初態(tài)：末態(tài)：對(duì)A中氣體，由理想氣體狀態(tài)方程有解得：9．(1)40:3(2)℃【解析】(1)氣缸壁是導(dǎo)熱的，故發(fā)生等溫變化，對(duì)A氣體：對(duì)B氣體：解得：(2)A氣體的自由膨脹，由理想氣體狀態(tài)方程：得：解得：即：10．(1)(2)【解析】試題分析：找出初狀態(tài)和末狀態(tài)的物理量，由查理定律和蓋?呂薩克定律求體積，根據(jù)功的公式和內(nèi)能表達(dá)式求放出的熱量。（1）在氣體由壓縮p=1.2p0下降到p0的過程中，氣體體積不變，溫度由T=2.4T0變?yōu)門1，由查理定律得：在氣體溫度由T1變?yōu)門0的過程中，體積由V減小到V1，氣體壓強(qiáng)不變，由著蓋·呂薩克定律得：聯(lián)立解得：(2)在活塞下降過程中，活塞對(duì)氣體做的功為：在這一過程中，氣體內(nèi)能的減少為：由熱力學(xué)第一定律得，氣缸內(nèi)氣體放出的熱量為：聯(lián)立以上解得：11．（?。áⅲ窘馕觥吭囶}分析：取汽缸為研究對(duì)象，可知穩(wěn)定平衡時(shí)，根據(jù)汽缸受力平衡即可求出壓強(qiáng)；由玻意耳定律和對(duì)活塞受力分析即可求出整個(gè)過程氣缸下降的距離。（?。┤∑诪檠芯繉?duì)象，可知穩(wěn)定平衡時(shí)，汽缸受力平衡解得：（ⅱ）取汽缸中封閉氣體為研究對(duì)象初始狀態(tài)：，末狀態(tài)：，氣體經(jīng)歷等溫變化，由玻意耳定律可得，得：對(duì)活塞分析可得，解得：汽缸下降的距離12．①②,【解析】①氣缸水平放置時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為，當(dāng)氣缸豎直放置時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為，根據(jù)玻意耳定律有，求得；②從甲圖到乙圖的過程中，，。13．①pB＝0.75p0②500K【解析】（1）初始時(shí)活塞平衡，有：，已知

代入上式解得：（2）末狀態(tài)活塞平衡，有解得B中氣體初、末態(tài)溫度相等，初狀態(tài)：，末狀態(tài)：由，可求得設(shè)A中氣體末態(tài)的體積為，因?yàn)閮苫钊苿?dòng)的距離相等，故有：，

解得，由氣態(tài)方程，解得14．（2）320K;【解析】試題分析：(1)現(xiàn)通過電阻絲緩慢加熱氮?dú)?，?dāng)活塞b升至頂部的過程中，a活塞不動(dòng)，活塞a、b下方的氮?dú)饨?jīng)歷等壓過程，分析出初態(tài)和末態(tài)的體積和溫度，由蓋