热学气体计算练习题2 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

PAGE1《热学》练习题（一）一．液柱类1.如图所示，除注明外，液体均为水银，h（cm）为液柱长或高度差，大气压强为p0（可根据需要取cmHg或atm为单位）。写出下列各种情况下，封闭气体的压强（除特别说明外封闭气体所在装置均是静止的）2、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，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、如图所示,一根长L=100cm、一端封闭的细玻璃管开口向上竖直放置,管内用h=25cm长的水银柱封闭了一段长L1=30cm的空气柱。已知大气压强为75cmHg,玻璃管周围环境温度为27℃。求：①若将玻璃管缓慢倒转至开口向下,玻璃管中气柱将变成多长?②若使玻璃管开口水平放置,缓慢升高管内气体温度,温度最高升高到多少℃时,管内水银不能溢出?4、如图所示，一竖直放置的、长为L的细管下端封闭，上端与大气(视为理想气体)相通，初始时管内气体温度为T1。现用一段水银柱从管口开始注入管内将气柱封闭，该过程中气体温度保持不变且没有气体漏出，平衡后管内上下两部分气柱长度比为1∶3。若将管内下部气体温度降至T2，在保持温度不变的条件下将管倒置，平衡后水银柱下端与管下端刚好平齐(没有水银漏出)。已知T1＝5T2/2，大气压强为p0，重力加速度为g。求水银柱的长度h和水银的密度ρ。5、如图所示，在一端封闭的U形管中用水银柱封闭一段空气柱L，当空气柱的温度为27℃时，左管水银柱的长度h1＝10cm，右管水银柱长度h2＝7cm，气柱长度L＝13cm；当空气柱的温度变为127℃时，h1变为7cm。求：当时的大气压强和末状态空气柱的压强(单位用cmHg)。6、如图所示为一竖直放置、上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管，上部和下部的横截面积之比为2:1，上管足够长，下管长度l=34cm。在管内用长度h=4cm的水银封闭一定质量的理想气体，气柱长度l1=20cm。大气压强P0=76cmHg，气体初始温度为T1=300K。①若缓慢升高气体温度，使水银上端面到达粗管和细管交界处，求此时的温度T2；②继续缓慢升高温度至水银恰好全部进入粗管，求此时的温度T3。7.如图所示为一简易火灾报警装置.其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声.27℃时，空气柱长度L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为10cm，管内水银柱的高度h为13cm，大气压强P0=75cmHg.（1）当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？二．活塞类8.写出图中各种情况下被活塞封闭的气体的压强。已知大气压强为P0(Pa)，重物质量为m(kg)，活塞横截面积为S(m2)，弹簧的劲度系数为k(N/m)，且被拉长x(cm)，整个装置静止不动，不计活塞的质量和活塞与气缸壁的摩擦。9.如图所示，一导热性良好的气缸内用活塞封住一定量的气体(不计活塞与缸壁摩擦)，温度升高时，改变的量有()A．活塞高度h B．气缸高度HC．气体压强p D．弹簧长度L10.如图，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5×10-3m2，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为________Pa(大气压强取1.01×105Pa，g取10N/kg)。若从初温27℃开始加热气体，使活塞离汽缸底部的高度由0.5m缓慢变为0.51m，则此时气体的温度为________℃。11.有一导热气缸，气缸内用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体，活塞的横截面积为S，大气压强为。如图所示，气缸水平放置时，活塞距离气缸底部的距离为L，现将气缸竖立起来，活塞将缓慢下降，不计活塞与气缸间的摩擦，不计气缸周围环境温度的变化，求活塞静止时到气缸底部的距离。12.如图所示，底面积S=40cm2的圆柱形气缸C开口向上放置在水平地面上，内有一可自由移动的活塞封闭了一定质量的理想气体，不可伸长的细线一端系在质量为2kg活塞上，另一端跨过两个定滑轮提着质量为10kg的物体A。开始时，温度t1=7℃，活塞到缸底的距离l1=10cm，物体A的底部离地h1=4cm。已知外界大气压p0=1.0×105Pa不变，现对气缸内的气体缓慢加热直到A物体触地，试问：（重力加速度g=l0m/s2）l1l1h12.5A（2）当物体A刚触地时，气体的温度为多少℃？13.如图所示，横截面积的薄壁汽缸开口向上竖直放置，a、b为固定在汽缸内壁的卡口，a、b之间的距离，b到汽缸底部的距离，质量的水平活塞与汽缸内壁接触良好，只能在a、b之间移动。刚开始时缸内理想气体的压强为大气压强，热力学温度，活塞停在b处。取重力加速度大小，活塞厚度、卡口的体积均可忽略，汽缸、活塞的导热性能均良好，不计活塞与汽缸之间的摩擦。若缓慢升高缸内气体的温度，外界大气压强恒定。（1）求当活塞刚要离开卡口b时，缸内气体的热力学温度；（2）求当缸内气体的热力学温度时，缸内气体的压强p；14.如图，一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的绝热气缸内，活塞质量为30kg、横截面积S=100cm2，活塞与气缸间连着自然长度L=50cm、劲度系数k=500N/m的轻弹簧，活塞可沿气缸壁无摩擦自由移动。初始时刻，气缸内气体温度t=27℃，活塞距气缸底部40cm。现对气缸内气体缓慢加热，使活塞上升30cm。已知外界大气压P0=1.0×105Pa，g=10m/s2。求：气缸内气体达到的温度。15.如图所示，横截面积S＝100cm2的容器内，有一个用弹簧和底面相连的活塞，活塞的气密性良好，当容器内气体的温度T1＝300K时，容器内外的压强均为p0＝1.0×105Pa，活塞和底面相距L1＝10cm，弹簧劲度系数k＝1000N/m；在活塞上放物体甲，活塞最终下降d＝2cm后保持静止，容器内气体的温度仍为T1＝300K．活塞质量及活塞与容器壁间的摩擦均不计，取g＝10m/s2．①求物体甲的质量m1；②在活塞上再放上物体乙，若把容器内气体加热到T2＝330K，系统平衡后，活塞保持放上物体甲平衡后的位置不变，求物体乙的质量m2．16.如图所示，一直立的汽缸，由截面积不同的两个圆筒连接而成，质量均为1.0kg的活塞A、B用一长度为20cm、质量不计的轻杆连接，它们可以在筒内无摩擦地上下滑动.A、B的截面积分别为10cm2和20cm2，A和B之间封闭有一定量的理想气体，A