2023年高考物理全国甲卷真题变式·分层精准练：第13题 （2）
试卷更新日期：2023-06-13 类型：二轮复习
一、原题
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1.(1)、在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是 。(填入正确答案标号。)A、气体的体积不变，温度升高 B、气体的体积减小，温度降低 C、气体的体积减小，温度升高 D、气体的体积增大，温度不变 E、气体的体积增大，温度降低(2)、一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为1.46 kg/m3
(i)升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时内气体的密度；
(ii)保持温度27℃不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至10个大气压，求舱内气体的密度。
二、基础
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2. 一质量为M的汽缸，用活塞封闭一定质量的理想气体，当汽缸水平横放时，空气柱长为L0（如图甲所示），已知大气压强为p0 ， 活塞的横截面积为S，它与汽缸之间无摩擦且不漏气，且气体温度保持不变，重力加速度为g。若将汽缸按图乙所示竖直放置，静止时，求：
(1)、缸内气体的压强；(2)、气柱的长度。3. 足够长的玻璃管水平放置，用长的水银封闭一段长为的空气柱，大气压强为 ， 环境温度为 ， 将玻璃管缓慢顺时针旋转到竖直，则：
(1)、空气柱是吸热还是放热？空气柱长度变为多少？(2)、当气体温度变为时，空气柱长度又是多少？4. 如图所示，一圆柱形绝热气缸水平放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为 ，横截面积为S ， 与容器底部相距 ，此时气缸内气体温度为 。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量 时，气体温度上升为 。已知大气压强为 。不计活塞与气缸间摩擦。求：
(1)、在对气体加热过程中，活塞移动的距离；(2)、在对气体加热过程中，气体内能的改变量。5. 图甲为一气压升降椅，其简要原理图如图乙所示，椅面和底盘间有一个开口向上，导热性能良好的气缸，气缸内封闭有压强为p0 ， 体积为V0的理想气体，某同学坐上座椅后，座椅连带活塞缓慢下降，气体被压缩，最终静止时气体体积为 。已知活塞截面积为S，与汽缸间摩擦不计，环境温度不变，气缸不漏气。重力加速度为g。求：
(1)、该同学坐上稳定后，气缸内气体的压强p；(2)、该同学的质量m。6. 在室温为17℃时给一个篮球充气使其压强达到 ，室内外大气压强均为 ，设在下述整个过程中篮球体积不变。(1)、在球场比赛时温度升高到37℃，这时球内压强有多大？（结果保留两位有效数字）(2)、由于漏气，当篮球内气体的压强变为 ，温度仍为17℃时，求球内剩下的空气与漏出空气的质量比值。三、巩固
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7. 如图所示，汽缸呈圆柱形，上部有挡板，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，开始时活塞处于离底部的高度，外界大气压强为1.0×105Pa，温度为27℃，现对气体加热。求：
(1)、当活塞刚好到达汽缸口时气体的温度。(2)、气体温度达到387℃时气体的压强。8. 如图所示，容积为的气缸固定在水平地面上，气缸壁及活塞导热性能良好，活塞面积为 ， 厚度不计。气缸两侧的单向阀门（气体只进不出）均与打气筒相连，开始活塞两侧封闭空气的体积均为 ， 压强均为。现用打气筒向活塞左侧打气15次，向活塞右侧打气10次。已知打气筒每次能打入压强为、体积为的空气，外界温度恒定，空气视为理想气体，不计活塞与气缸间的摩擦。求：
(1)、活塞左、右封闭空气的体积之比；(2)、气缸内空气的压强。9. 如图所示，竖直放置的U形玻璃管右端封闭、左端开口，右端玻璃管横截面积是左端的2倍。管中装入水银，平衡时右端封闭气体的长度L=15cm，左端水银面到管口的距离为h=12cm，且左右两管水银面的高度差也为h=12cm。现将小活塞封住左端，并缓慢向下推动，当活塞下降距离为x时，两管液面恰好相平。推动过程中两管中的气体温度始终不变，活塞不漏气，大气压为p0=76cmHg。求：
(1)、粗管气体的最终压强；(2)、活塞向下的距离x。10. 把上端A封闭，下端B开口的玻璃管插入水中，放掉部分空气后放手，玻璃管可以竖直地浮在水中（如图所示）．设玻璃管的质量m=40g，横截面积S=2cm2 ， 玻璃管露出水面以上部分的长度b=2cm，大气压强p0=105Pa，水的密度 ， 玻璃管厚度和管内空气质量不计，g取10m/s2 ．
(1)、求玻璃管内空气柱的长度；(2)、用手拿住玻璃缓慢地竖直压入水中，若水足够深，则当管的A端在水面下超过某一深度H时，放手后玻璃管不再浮起，求H．11. 小张购买汽车时，车外温度显示为 ， 胎压监测系统在仪表盘上显示左前轮为。某日严冬的早晨，小张发现仪表盘上显示左前轮胎压为 ， 此时，车外温度显示为 ， 车胎内气体可看作理想气体，车胎内气体体积可视为不变。(1)、小张通过胎压和温度显示器判断轮胎漏气，请说明她判断的理由；(2)、请问漏掉的气体和原来胎中的气体质量的比值。四、提升
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12. 如图所示，内壁光滑的导热气缸竖直放置在水平桌面上，气缸内封闭一定质量的气体。活塞质量m=4kg，活塞横截面积S=20cm2。活塞初始状态位于离底部高度h1=5cm处。假设外界空气温度恒为27℃，大气压强p0=1×105pa，g=10m/s2 ，
(1)、用外力F将活塞缓慢提升4cm，求此时气缸内气体的压强；(2)、对气缸内气体缓慢加热，当温度升到57℃时，气体吸收了10J的热量，求此过程中气体内能的增加量。13. 如图1所示，底面积S=10cm2、质量为M=2kg、足够长圆柱形导热汽缸开口向上置于水平地面上，缸内有两个质量均为m=1kg的可沿缸内壁无摩擦滑动的活塞，活塞封闭着A和B两部分气体（均视为理想气体），初始时两部分气柱的长度均为L0=12cm。现将整个装置放置在倾角为30°的光滑斜面上（如图2），在平行于斜面的外力F作用下一起沿斜面向上做匀加速运动，稳定后气体A的长度变为L1=11cm。整个过程环境的温度不变，大气压强恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)、外力F的大小；(2)、系统稳定后气体B的长度为多少（保留3位有效数字）。14. 如图，质量为M的导热性能极好的气缸，高为L，开口向上置于水平地面上，气缸中有横截面积为S、质量为m的光滑活塞，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内．外界温度为t1、大气压为p0 ， 此时气柱高度为l，气缸和活塞的厚度均可忽略不计，重力加速度为g．
(1)、用竖直向上的力作用在活塞上使气缸能离开地面，则需要施加的最小力F1多大？(2)、将气缸固定在地面上，如果气体温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸顶端，求在顶端处，竖直拉力F2的大小．(3)、如果外界温度由t1缓慢升高到恰使活塞移至气缸顶端，则此时外界温度为多少摄氏度？
15.如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为m1=2.50kg，横截面积为s1=80.0cm2 ， 小活塞的质量为m2=1.50kg，横截面积为s2=40.0cm2 ， 两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l=40.0cm，汽缸外大气的压强为p=1.00×105Pa，温度为T=303K，初始时大活塞与大圆筒底部相距 ，两活塞间封闭气体的温度为T1=495K，现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10m/s2 ， 求：
(1)、在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度(2)、缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强．16.如图所示，长为31cm、内径均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管内水银柱的上端正好与管口齐平，封闭气体的长为10cm ， 温度为27℃ ， 外界大气压强不变．若把玻璃管在竖直平面内缓慢转至开口竖直向下，这时留在管内的水银柱长为15cm ， 然后再缓慢转回到开口竖直向上，求：
(1)、大气压强p0的值；(2)、玻璃管重新回到开口竖直向上时空气柱的长度；(3)、当管内气体温度升高到多少时，水银柱的上端恰好重新与管口齐平？17. 如图所示，向一个空的铝制饮料罐（即易拉罐）中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是 ， 吸管内部粗细均匀，横截面积为 ， 吸管的有效长度为20cm，当温度为300K时，油柱离管口10cm。已知大气压强为。（结果保留到小数点后一位）
(1)、这个气温计的刻度是否均匀；(2)、这个气温计的最大测量值是多少；(3)、已知气温计的温度从300K缓慢上升到最大值的过程中，气体从外界吸收了0.7J的热量，则此过程中气体内能增加了多少？18. 如图甲、乙，是某一强力吸盘挂钩，其结构原理如图丙、丁所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上(如图甲和丙)，空腔内气体压强仍与外界大气压强相等。然后再扳下锁扣(如图乙和丁)，让锁扣通过细杆把吸盘向外拉起，空腔体积增大，从而使吸盘紧紧吸在墙上。已知吸盘挂钩的质量m=0.02kg，外界大气压强p0=1×105Pa，丙图空腔体积为V0=1.5cm3 ， 丁图空腔体积为V1=2.0cm3 ， 如图戊，空腔与墙面的正对面积为S1=8cm2 ， 吸盘与墙面接触的圆环面积S2=8cm2 ， 吸盘与墙面间的动摩擦因数 ， 最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力。吸盘空腔内气体可视为理想气体，忽略操作时温度的变化，全过程盘盖和吸盘之间的空隙始终与外界连通。
(1)、扳下锁扣过程中空腔内气体吸热还是放热？(2)、求板下锁扣后空腔内气体的压强p1；(3)、若挂钩挂上重物时恰好不脱落，求所挂重物的质量M。
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