热学气体计算练习题2-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

《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： (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＝5 T2/2，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＝10 cm，右管水银柱长度h2＝7 cm，气柱长度L＝13 cm；当空气柱的温度变为127 ℃时，h1变为7 cm。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H C．气体压强p D．弹簧长度L 10.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） ( l 1 h 1 2.5 A )（1）开始时气体的压强为多少Pa？ （2）当物体A刚触