专题24 热学和光学计算-学易金卷：2023年高考物理二模试题分项汇编（北京专用）

专题24 热学和光学计算 1.（2023·昌平区市级名校·联考）如图，一固定的水平气缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。大圆筒内侧截面积为 2S，小圆筒内侧截面积为S，两活塞用刚性轻杆连接，间距为2l，活塞之间封闭有一定质量的理想气体。初始时大活塞与大圆筒底部相距l。现通过滑轮用轻绳水平牵引小活塞，在轻绳右端系托盘（质量不计）。已知整个过程中环境温度T0、大气压p0保持不变，不计活塞、滑轮摩擦、活塞导热良好。求： （i）缓慢向托盘中加沙子，直到大活塞与大圆简底部相距，停止加沙，求此时沙子质量； （ii）在（i）情景下对封闭气体缓慢加热可以使活塞回到原处，求回到原处时封闭气体的温度。 2．（2023·北京一七一中学·校考模拟）如图所示，一厚度均匀的圆柱形玻璃管内径为r，外径为R，高为R。一条光线从玻璃管上方入射，入射点恰好位于M点，光线与圆柱上表面成30°角，且与直径MN在同一竖直面内。光线经入射后从内壁射出，最终到达圆柱底面，在玻璃中传播时间为，射出直至到底面传播时间为，测得.已知该玻璃的折射率为，求圆柱形玻璃管内、外半径之比. 3．（2023·北京一七一中学·校考模拟）如图所示为一下粗上细且上端开口的薄壁玻璃管，管内有一段被水银密闭的气体，上管足够长，图中细管的截面积S1=1cm2，粗管的截面积S2=2 cm2，管内水银长度h1=h2=2 cm，封闭气体长度L=8cm，大气压强p0=76cmHg，气体初始温度为320K，若缓慢升高气体温度，求： (1)粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度； (2)气体的温度达到533K时，水银柱上端距粗玻璃管底部的距离。 4．（2023·北京十二中·校考模拟）如图所示，右端封闭左端开口的导热良好的形玻璃管两边粗细不同，粗玻璃管半径为细玻璃管半径的3倍，两管中装入高度差为的水银，右侧封闭气体长，左侧水银面距管口。现将左管口用一与玻璃管接触良好的活塞封闭图中未画出），并将活塞缓慢推入管中，直到两管水银面等高。外界大气压强为，环境温度不变，不计活塞与管内壁的摩擦。求： ①两管水银面等高时左侧气体的压强是多少； ②整个过程活塞移动的距离是多少厘米（保留三位有效数字）。 5．（2023·北京十二中·校考模拟）如图所示，水平面上静止放置一个透明实心玻璃球，O点是球心，A是最高点，B是最低点。两条跟水平面夹角为45°的平行光线斜照在球面上，其中一条向着球心O，其延长线交地面于D点（图中未画出），另一条过最高点A。已知该玻璃的折射率为，。求： （1）过A点的光线折射进入玻璃球时的折射角； （2）过A点的光线从玻璃球射出后，跟水平面的交点是在D点的左侧、右侧、还是在D点？试证明你的猜想。 6．（2023·北京中关村中学·校考模拟）为了保证驾乘人员的安全，汽车安全气囊会在汽车发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠（NaN3）爆炸时产生气体（假设都是N2）充入气囊，以保护驾乘人员。若已知爆炸瞬间气囊容量为，氮气密度，氮气的平均摩尔质量，阿伏伽德罗常数，试估算爆炸瞬间气囊中分子的总个数N。（结果保留1位有效数字） 7．（2023·北京十二中·校考模拟）如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长ll=25.0cm的空气柱，中间有一段长为l2=25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度l3=40.0cm．已知大气压强为P0=75.0cmHg．现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱长度变为=20.0cm．假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离． 8．（2023·北京六十六中学·校考模拟）如图(b)所示，一个正方体玻璃砖的棱长为，其折射率为。在其中心轴线处有一点光源，该点光源可沿中心轴线上下移动。若点光源移动至某一位置时，玻璃砖上表面均有光线射出，求此时玻璃砖下表面有光线射出的面积 9．（2023·北京一五六中学·校考模拟）如图所示，水平桌面上竖直放置上端开口的绝热圆柱形汽缸，导热性能良好的活塞甲和绝热活塞乙质量均为m，两活塞均与汽缸接触良好，活塞厚度不计，忽略一切摩擦，两活塞把汽缸内部分成高度相等的三个部分，下边两部分封闭有理想气体A和B。汽缸下面有加热装置，初始状态温度均为T=-3℃，汽缸的截面积为S，外界大气压强为且不变，其中g为重力加速度，现对气体B缓慢加热。求： ①活塞甲恰好到达汽缸上端时气体B的温度； ②若在活塞甲上放一个质量为m的砝码丙，继续给气体B加热，当活塞甲再次到达汽缸上端时，气体B的温度。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题24 热学和光学计算 1.（2023·昌平区市级名校·联考）如图，一固定的水平气缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两