专题1.9与液柱相关的气体计算问题(基础篇)(原卷版)

1、2020年高考物理（选修3-3、3-4）第一部分热学（选修3-3）专题1.9与液柱相关的气体计算问题（基础篇）1. （10分）（2019郑州三模）如图所示，在粗细均匀的 U形管右侧，用水银封闭一段长为 Li=19 cm、温度为Ti= 280K的气体，稳定时，左右两管水银面高度差为h=6 cm。已知大气压强为 p°= 76 cmHg。（i）给右管密闭气体缓慢加热，当右管内气体温度为多少时，两管水银面等高。（ii）若不给右管密闭气体加热，而是向左管缓慢补充水银，也可使两管水银等高，求补充水银柱的长度。2. （10分）（2019石家庄二模）如图，导热良好的球形容器与粗细均匀、下端为软管的“

2、U型管相连。里面通过两段水银分别封闭了A、B两部分理想气体，已知“U型管左侧的水银柱高度为 h=10cm,空气柱B的长度L = 5cm。"U型管中水银面高度可以通过右侧玻璃管高度进行调节，现使“U型管两侧水银柱最高端在同一水平面。已知外界大气压为75cmHg。求封闭气体A的压强；若开始时气体 A的温度为27 C,现使气体A温度升高到57 C,气体B的温度保持不变。调节 "U型管右侧玻璃管高度，使左管水银面最高点仍在原来的位置，求此时B气柱的长度（结果保留两位有效数字）。3. （10分）（2019湖北黄冈三模） 如图所示，固定的绝热气缸内有一质量为m的“T型绝热活塞（体积可忽

3、略），距气缸底部ho处连接一 U形管（管内气体的体积忽略不计）.初始时，封闭气体温度为 T。，活塞距离气缸底部为1.5ho,两边水银柱存在高度差.已知水银的密度为 p,大气压强为po,气缸横截面积为s,活塞竖直部分长为1.2ho,重力加速度为g.试问：（1）初始时，水银柱两液面高度差多大？（2）缓慢降低气体温度，两水银面相平时温度是多少?4. （10分）（2019广东深圳二模） 某同学设计了测量液体密度的装置。如图，左侧容器开口；右管竖直，上端封闭，导热良好，管长 Lo=1m,粗细均匀，底部有细管与左侧连通，初始时未装液体。现向左侧容器缓慢注入某种液体，当左侧液面高度为hi=0.7m时，右管内

4、液柱高度 h2=0.2m。己知右管横截面积远小于左侧横截面积，大气压强 po=l0x10 5Pa,取g=10m/s2。（i1求此时右管内气体压强及该液体的密度;（ii）若此时右管内气体温度T=260K,再将右管内气体温度缓慢升高到多少K时,刚好将右管中液体全部挤出？（不计温度变化对液体密度的影响）5. （2019河南中原名校联盟模拟5）如图所示为一水平放置的导热性能良好的U型玻璃管，左端封闭，右端开口，左端竖直管与水平管的粗细相同，右端竖直管与水平管的横截面积之比为2： 1. 一段长为12cm的水银柱位于图中所示位置且封闭一段空气柱，周围环境的温度27 C,大气压强为75cmHg,求:若周围环

5、境的温度缓慢降到 -3C时空气柱长度是多少?若周围环境的温度缓慢上升到119c时空气柱长度是多少?: ME<OCiU6. （10分）（2019河南开封三模）如图为 讲究一定质量气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化的银面等高。已知大气压强P°=75cmHg且保持不变，现对烧瓶中气体缓慢加热使其温度变为360K,为保证气体体积不变,C管应该向哪移动？移动距离是多少?为保证气体压强不变,C管应该向哪移动？说明理由。7. （10分）（2019河南顶级名校第四次联考）如图所示，U形管内盛有水银，一端开口,另一端封闭一定质量的理想气体，被封闭气柱的长度为10cm,左右两管液面高度差为

6、 1.7cm,大气压强p=75.0cmHg 。现逐渐从U形管中取走一部分水银，使得左右两管液面高度差变为10cm。求:两管液面高度差变为 10cm后，被封闭气柱的长度是多少;需要向U形管内注入多少厘米的水银，才能让高度差从10cm变为两管液面齐平。8. （2019四川内江二模）如图所示，粗细均匀的细玻璃管ABCDE , A端封闭，玻璃管的AB、CD部分竖直,关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶中，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C300K, B、C内的水管开口向上，一定质量的理想气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，烧瓶中气体温度为DE部分水平，E端与大气相通，其下方有一个容器，

7、lAB=lcD=20cm, lBc=10cm,水平部分DE足够长。当温度t = 27“C时，管内有一段长度为l=20cm的水银柱封闭着一段长为l=20cm的空气柱，水银柱的左端恰好在B处，右端恰好在 CD的中点F处。外界大气压始终保持 P0=76cmHg,已知t=0°C=273K.不计水银与管壁的摩擦，现在使温度缓缓升高，试求:（1）被封闭气柱长度为 l2=30cm时的温度t2；（2）温度升高至t3=327C时，被封闭空气柱的长度13。9 . （2019全国考试大纲调研卷 3）如图所示，一根上粗下细，粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端封闭，下端开口，横截面积 Si=4S2,下端与大气连

8、通。粗管中有一段水银封闭了一定质量的理想气体，水银柱下表面恰好与粗管和细管的交界处齐平，空气柱和水银柱长度均为h=4 cm。现在细管口连接一抽气机（图中未画出），对细管内气体进行缓慢抽气，最终使一半水银进入细管中，水银没有流出细管。 已知大气压强为 Po=76cmH go求抽气结束后细管内气体的压强；抽气过程中粗管内气体吸热还是放热？请说明原因。10 . （2018安徽合肥三模） 如图所示，粗细均匀的 U型细玻璃管竖直放置， A端被封闭空气柱的长度为 Li =60cm .各部分水银柱的长度分别为 L2=L3 =25cm , L4=l0cm . BC水平，外界大气压 Po=75cmHg。将玻璃管

9、 绕过C点垂直纸面的轴沿顺时针方向缓慢旋转90。，至CD管水平.求此时被封闭空气柱的长度。11 .（2017广西南宁一模）如图所示，粗细均匀的U形管左端封闭，右端开口，两竖直管长为li=50 cm水平管长d=20 cm,大气压强po相当于76 cm高水银柱产生的压强。左管内有一段l°=8 cm长的水银封住长为12=30 cm长的空气柱，现将开口端接上带有压强传感器的抽气机向外抽气，使左管内气体温度保持不变而右管内压强缓缓降低 耍把水银柱全部移到右管中。（g取10 m/s2）求右管内压强至少降为多少 ？12 .（2017安徽合肥质检）图示为一上粗下细且下端开口的薄壁玻璃管，管内有一段被

10、水银密闭的气体，下管足够长，图中管的截面积分别为Si=2 cm2,S2=1 cm2,管内水银长度为hi=h2=2 cm,封闭气体长度l=10 cm,大气压强po相当于76 cm高水银柱产生的压强，气体初始温度为300 K,若缓慢升高气体温度。（g取10 m/s2）试求： （1）当粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度；（2）当气体温度为525 K时，水银柱上端距玻璃管最上端的距离。13 .（10分）如图所示，两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中，管的顶部有一定长度的水银。两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中。开启顶部连通左右水银的阀门，右侧空气柱长为Lo,右侧空气柱底部水银面比槽中水银

11、面高出h,右侧空气柱顶部水银面比左侧空气柱顶部水银面低h。试根据上述条件推测左侧空气柱的长度为 ,左侧空气柱底部水银面与槽中水银面的高度差为若初始状态温度为To,大气压强为po,关闭阀门A,则当温度升至多少时，右侧气柱底部水银面与水银槽中的水银面相平？（不考虑水银柱下降对大水银槽中液面高度的影响，大气压强保持不变）A14.（2016云南大理质检）如图所示，长为 31 cm、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10 cm,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15 cm,然后再缓慢转回到开口竖直向上，求:III cm(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。15