专题1.12 与气缸相关的气体计算问题（能力篇）-2021年高考物理100考点模拟题千题精练（选修3-3、选修3-4）

2021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1.12 与气缸相关的气体计算问题（能力篇） 1. （2020山东模拟2）如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内．在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0(p0＝1.0×105 Pa为大气压强)，温度为300 K．现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330 K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360 K时，活塞上移了4 cm.g取10 m/s2.求活塞的质量和物体A的体积． 2、（2020·山西省高三下学期开学旗开得胜摸底）如图甲所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积S=1×10－3m2、质量m=2kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离x0=24cm，在活塞的右侧x1=12cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度T0=300K，大气压强p0=1.0×105Pa。现将汽缸竖直放置，如图乙所示，取g=10m/s2。 (i)求汽缸竖直放置稳定后，活塞与汽缸底部之间的距离x； (ii)若汽缸竖直放置稳定后，对封闭气体缓慢加热至T′=720K，求此时封闭气体的压强p′。 3、（2020·湖南河南湖北广东四省高三下学期3月联考）如图所示，两端开口且导热良好的汽缸竖直固定放置，两厚度不计的轻质活塞A、B由轻杆相连，两活塞的横截面积分别为SA=30cm2，SB=18 cm2 ，活塞间封闭有一定质量的理想气体。开始时，活塞A距离较粗汽缸底端10cm，活塞B距离较细汽缸顶端25cm，整个装置处于静止状态。此时大气压强为p0=1.0×105Pa，汽缸周围温度为27 。现对汽缸加热，使汽缸周围温度升高到127 ，不计一切摩擦。 (1)求升高温度后活塞A上升的高度；（结果保留1位小数） (2)保持升高后的温度不变，在活塞A上缓慢放一重物，使活塞A回到升温前的位置，求连接活塞A、B的轻杆对A的作用力大小。 4、（2020·重庆市市直属校高三下学期3月月考）如图所示，一绝热的薄壁气缸质量为m、底面积为S、深度为L，放在水平地面上，气缸与地面的动摩擦因数为μ。一轻质绝热活塞与轻杆连接固定在竖直墙上，轻杆保持水平，轻杆与活塞的作用力保持水平，活塞与气缸内壁密封且可无摩擦的自由滑动。缸内封闭有一定质量的理想气体，初时活塞位于距气缸底部 处、缸内气压为p0、温度T0；现用缸内的加热装置对缸内气体缓慢加热，（外界大气压恒为p0，重力加速度为g，气缸与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力），求： ①气缸刚要开始相对地面滑动时，缸内气体的压强是多少？ ②活塞刚滑动到气缸口时，缸内气体的温度是多少？ 5.（10分）（2020高考模拟示范卷3）如图所示，一气缸开口向上竖直放置，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的气体，活塞上放有一重物，活塞和重物的总质量为m，距气缸底部的高度为h1，此时缸内气体温度为T1。在气缸内注入汽油并迅速完全燃烧，使气体温度急剧升高，重物与活塞沿气缸加速上升。当活塞距缸底高度为h2时，速度达到最大值。若此时汽油燃烧释放的热能为Q0，气缸对外释放的热量为Q1，气体内能增加了△E，外界大气压强为P0。不计活塞所受摩擦阻力，试求： (i)气缸注入汽油前气体的压强，以及活塞速度达最大值时，气体的压强及温度； (ii)活塞的最大速度(设活塞与重物一直一起运动)。(不考虑汽油燃烧前后气缸内被封闭气体种类及质量等的变化，仍将其看作是质量一定的同种理想气体。) 6. .(2020全国I卷高考模拟5)如图所示，圆柱形汽缸上部开口且有挡板，内部底面积S为0.1 m2，内部高度为d。筒内一个很薄的质量不计的活塞封闭一定量的理想气体，活塞上放置一质量为10 kg的重物，开始时活塞处于离底部的高度，外界大气压强为1.01×105 Pa，温度为27 ℃。活塞与汽缸内壁的摩擦忽略不计，现对气体加热，求：(g取10 m/s2) (ⅰ)当活塞刚好到达汽缸口时气体的温度； (ⅱ)气体温度达到387 ℃时气体的压强。 7.（2020广东化州一模）如图所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口h=40cm，活塞面积S=lOcm2,封闭气体的体积为V1=1 600cm3,温度27℃，大气压强0X105Pa，物体重t50N，活塞重力及一切摩擦不计,缓慢升高环境温度，封闭气体吸收了Q=50J的热量，使活塞刚好升到缸口.求： (1)活塞刚好升到缸口时，气体的温度是多少？ (2)汽缸内气体对外界做多少功？ (3)气体内能的变化？