2024届高三物理一轮复习基本模型和练习题：热学计算题

高三第一轮复习物理《热学计算题》基本模型和练习题 一．液柱与活塞压强的基本计算 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（封闭气体所在装置均是静止的） 2、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。 1 学科网（北京）股份有限公司 二、液柱类 3、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）。 4、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。 三、活塞类 5、一定质量的理想气体被活塞封闭在圆筒形金属汽缸内，如图所示.活塞的质量m=30 kg，截面积S=100 cm2，活塞与汽缸底之间用一轻弹簧连接，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，连接活塞和汽缸底的弹簧处于L0＝50 cm的自然长度.经测量大气压强p0＝1.0×105 Pa.现将汽缸从水平位置缓慢地竖直立起，稳定后活塞下降了ΔL1＝10 cm，若g＝10 m/s2，求弹簧的劲度系数k. 6、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1.0 kg的活塞A、B用一长度为20 cm、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10 cm2和20 cm2，A和B之间封闭有一定量的理想气体，A的上方及B的下方都是大气，大气压强始终保持为1.0×105 Pa.当汽缸内气体的温度为600 K时，活塞处于图示位置平衡，活塞A、B到两筒的连接处的距离相等.g取10 m/s2，试求： （1）此时汽缸内气体压强的大小； （2）当汽缸内气体的温度缓慢降至560 K时，分析活塞A、B的位置变化情况. 四、两段气体 7、（2018·全国卷Ⅲ）在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。 8、（2018·全国卷Ⅰ ）如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K。开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了。不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。 5、 变质量类 9、某容积为20L的氧气瓶装有30atm的氧气，现把氧气分装到容积为5L的小钢瓶中，使每个小钢瓶中氧气的压强为5atm。若每个小钢瓶中原有氧气压强为1atm，则共能分装多少瓶？（设分装过程中无漏气，且温度不变） 10、热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃.氩气可视为理想气体． （1）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强； （2）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强． 六、气体实验定律与热力学第一定律的结合 11、如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L、底面积为S，缸内有一