专题1.14 与液柱相关的气体计算问题（提高篇）-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1.14 与液柱相关的气体计算问题（提高篇） 1.（10分）（2021广西钦州重点高中开学摸底）如图所示,内壁光滑的水平放置的汽缸被两个活塞分成A、B、C三部分,两活塞间用轻杆连接,活塞厚度不计,在E、F两处设有限制装置,使左边活塞只能在E、F之间运动,E、F之间的容积为0.1V0.开始时左边活塞在E处,A部分的容积为V0,A缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强),温度为297K;B部分的容积为1.1V0,B缸内气体的压强为p0,温度恒为297K,C缸内为真空.现缓慢加热A缸内气体,直至温度为399.3K.求: ①活塞刚离开E处时的温度TE; ②A缸内气体最后的压强p. 【参考答案】①330 K ② 1.1p0 【名师解析】 ①活塞刚要离开E时,A缸内气体体积V0保持不变,根据活塞受力平衡可得: pE＝p0 （2分） 对A缸内气体,由查理定律得:＝ T1＝297 K （2分） 解得:TE＝330 K（1分） ②随A缸内气体温度继续增加,A缸内气体压强增大,活塞向右滑动,B缸内气体体积减小,压强增大. 设A缸内气体温度到达T2＝399.3 K时,活塞向右移动的体积为ΔV,且未超过F处 根据活塞受力平衡可得:pA＝pB＝p 对A缸内气体,根据理想气体状态方程可得:（2分）＝ 对B缸内气体,由玻意耳定律可得:p0·1.1V0＝pB(1.1V0－ΔV)（2分） 解得:ΔV＝0.1V0,p＝1.1p0（1分） 此时活塞刚好移动到F,所以此时A缸内气体的最后压强p＝1.1p0. 2.（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h1=0.7m时，右管内液柱高度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=l0×105Pa，取g=10m/s2。 （1）求此时右管内气体压强及该液体的密度； (2)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） 【名师解析】（1）对右侧管内气体，由玻意耳定律， 其中 解得 又 解得： （2）对右侧管内气体，由理想气体状态方程， 其中 解得：T’=351K 3..（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℃，大气压强为75cmHg，求： ①若周围环境的温度缓慢降到-3℃时空气柱长度是多少？ ②若周围环境的温度缓慢上升到119℃时空气柱长度是多少？ 【名师解析】：状态1：p1=75cmHg，V1=80S1，T=273+27=300K ①若周围环境的温度缓慢降到-3℃时，即T2=270K，V2=L2S1， 根据 = 可得L2=72cm＞30cm，说明是等压变化； 故空气柱长度是72cm； ②当温度为119℃即392K时，假设水银仍在水平管中，则气体压强不变，做等压变化 由 = 代入数据V2=104.5S1＞88S1，不合理 故有部分水银已经到达右端竖直管，设右端竖直管中水银柱高为xcm，则p3=（75+x）cmHg 此时空气柱的体积为V3═（88+2x）S1， 根据 = 得：x=5cm 所以此时空气柱长度为：L=88cm+2×5cm=98cm。 答：①若周围环境的温度缓慢降到-3℃时空气柱长度是72cm； ②当温度为119℃时空气柱长度是98cm。 4．（10分）（2019河南开封三模）如图为“研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，C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300K，B、C内的水银面等高。已知大气压强P0＝75cmHg且保持不变，现对烧瓶中气体缓慢加热使其温度变为360K， ①为保证气体体积不变，C管应该向哪移动？移动距离是多少？ ②为保证气体压强不变，C管应该向哪移动？说明理由。 【名师解析】①由条件可知，气体做等容变化。 由查理定律： 解得：P＝90cmHg 因此最终稳定后，左侧液柱应该比右侧液柱高15cm，即C端上移15cm ②若气体做等压变化，则气体体积膨胀，B端液面下移，稳定后C与B液面相平，即C端应向下移动。 答： ①向上移动，移