2024届高考物理一轮复习计算题专项练习：热学规律的综合应用

热学规律的综合应用练习 计算题专练 1.如图所示的装置中，三支内径相等的玻璃管A、B和C用细管连通。A、B两管上端等高，A管上端封闭，B管上端与大气相通，管内装有水银且A、B两管内的水银面等高，C管中的活塞可滑动且密封良好。A、B和C竖直且整个装置平衡，A、B管中的空气柱长度均为18 cm，C管中的水银柱足够长。现在将C管中的活塞缓慢向上推，直到B管中的水银上升到管口。A管中封闭的气体可视为理想气体，活塞移动过程中整个装置的温度保持不变。已知大气压强p0＝75 cmHg，求： (1)B管中的水银上升到管口时，A管中气体的压强； (2)整个过程C管中的活塞向上移动的距离。 2.如图所示，粗细均匀的薄壁U形玻璃管竖直放置，导热良好，左管上端封闭，封口处有一段水银柱1，右管上端开口且足够长，另有两段水银柱2、3封闭了A、B两部分理想气体，外界大气压强恒为p0＝75 cmHg，环境温度T0＝288 K。开始时，三段水银柱长均为h0＝10 cm，A气柱长为LA＝20 cm，B气柱长为LB＝10 cm，气柱A和水银柱2各有一半长度在水平部分，现缓慢升高环境温度，使水银柱2在水平管中的水银刚好全部压入竖直管中。求： (1)环境温度升高后气体的温度； (2)环境温度升高过程中，水银柱3上升的高度(保留1位小数)。 3.如图所示，粗细均匀、足够长的导热U形管竖直放置，右管上端封闭，左管内有一个厚度和摩擦都不计的轻质活塞，管内水银把气体分隔成A、B两部分。管内水银面在同一高度时，活塞和右端封口在等高的位置，两部分气体的长度均为L0＝30 cm。已知大气压强为p0＝75 cmHg，室温不变，U形管的横截面积 S＝1 cm2，水银的密度为ρ＝13.6×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2。现向活塞上缓慢倒入细沙，使两管内水银面高度差为h＝10 cm，求： (1)活塞下降的距离L； (2)倒入细沙的质量m。 4.如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积 的导热汽缸下接一圆管，用质量 、横截面积 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量 的 形金属丝，活塞刚好处于 位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为 。已知 、 间距离 ，外界大气压强 ，重力加速度取 ，环境温度保持不变，求： （1） 活塞处于 位置时，汽缸中的气体压强 ； （2） 活塞处于 位置时，液体对金属丝拉力 的大小。 5.水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”形连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强p0。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为SL0，各接触面光滑。连杆的横截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求： (1)此时上、下部分气体的压强； (2)“H”形连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)。 6.如图所示，将一汽缸竖直放置在水平面上，大气压强为p0＝1×105 Pa，汽缸壁是导热的，两个导热活塞A和B将汽缸分隔为1、2两气室，达到平衡时1、2两气室高度分别为10 cm、5 cm，活塞A质 量为2 kg，活塞B质量为3 kg，活塞A、B的横截面积皆为S＝1×10－3 m2，活塞的厚度均不计，不计一切摩擦，g取10 m/s2。 (1)求气体1、气体2的压强。 (2)在室温不变的条件下，将汽缸顺时针方向旋转180°，将汽缸倒立在水平面上，求平衡后活塞A移动的距离。不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，A、B活塞一直在汽缸内不脱出。 7.某型号小轿车的说明书指出，该汽车轮胎的容积是2.5×10－2 m3，胎压应在2.4 atm至2.6 atm之间。行车前，仪表显示的胎压为2.4 atm，此时气温为27 ℃。为保证安全，此时可用打气筒为轮胎适当补气，使其胎压达到2.5 atm。不考虑轮胎容积的变化，将气体视为理想气体。 (1)已知打气筒每次可将压强为1 atm、体积为5.0×10－5 m3的空气打入轮胎，不考虑气体温度的变化，求需要用该打气筒打气的次数。 (2)长途行车一段时间后，轮胎的温度达到了42 ℃，此时胎压报警器是否会报警？ 8.为防止文物展出时因氧化而受损，需抽出存放文物的展柜中的空气，充入惰性气体，形成低氧环境，用活塞式抽气筒从存放青铜鼎的展柜内抽出空气的示意图如图所示。已知展柜容积为 ，开始时展柜内空气压强为 ，抽气筒每次抽出空气的体积为 ；抽气一次后，展柜内压强传感器显示内部压强为 。不考虑抽气引起的温度变化，求： （1） 青铜鼎材料的总体积； （2） 抽气两次后，展柜内剩余空气与开始时