专项训练,热学计算题
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专项训练一热学计算题
一、玻璃管分类
1、(10分) 如图所示,一端开口、壁光滑的玻璃管竖直放置,管中用一段长H
o
=38cm
的水银柱封闭一段长L
1=20cm的空气,此时水银柱上端到管口的距离为L
2
=4cm,
大气压强恒为P
o =76cmHg,开始时封闭气体温度为
t=27℃,取0℃为273K。求:
(ⅰ) 缓慢升高封闭气体温度至水银开始从管口溢出,此时封闭气体
的温度;
(ⅱ) 保持封闭气体温度不变,在竖直平面缓慢转动玻璃管至水银开
始从管口溢出,玻璃管转过的角度。
2、(10分)如图所示,在长为L=57cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管,用4cm
高的水银柱封闭着51cm长的理想气体,管外气体的温度均为33℃,大气压强
p0=76cmHg.
①若缓慢对玻璃管加热,当水银柱上表面与管口刚好相平时,求管中气体的温度;
②若保持管温度始终为33℃,现将水银缓慢注入管中,直到水银柱上表面与管口相平,
求此时管中气体的压强。
3、(10分)如图所示,两端等高、粗细均匀、导热良好的U形管竖直放置,右端与大气
相通,左端用水银柱封闭着长L1=40cm的气柱(可视为理想气体),左管的水银面比右管的水银面高出Δh=12.5cm。现从右端管口缓慢注入水银,稳定后右管水银面与管口等高。若环境温度不变,取大气压强P0=75C mHg。求稳定后加入管中水银柱的长度。
变式一、(10分)如图所示,粗细均匀、导热良好的U形管竖直放置,右端与大气相通,左端用水银柱封闭着L1=40cm的气柱(可视为理想气体),左管的水银面比右管的水银面高出△h1= 15cm。现将U形管右端与一低压舱(图中未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面△h2=5cm。若环境温度不变,取大气压强P0=75cmHg。求稳定后低压舱的压强(用“cmHg”作单位)。
变式二、如图所示,U形管两臂粗细不等,开口向上,右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍,管中装入水银,大气压为76cmHg。左端开口管中水银面到管口距离为11cm,且水银面比封闭管高4cm,封闭管空气柱长为11cm。现在开口端用小活塞封住,并缓慢推动活塞,使两管液面相平,推动过程中两管的气体温度始终不变,试求:
①粗管中气体的最终压强;②活塞推动的距离。
4、如图所示,一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下竖直插在装有水银的水银槽,管封闭有一定质量的空气,水银槽的截面积上下相同,是玻璃管截面积的5倍.开始时管空气长度为6cm,管外水银面高度差为50cm.将玻璃管沿竖直方向缓慢上移(管口末离开槽中水银),使管外水银面高度差变成60cm.(大气压相当于75cmHg),求:(1)此时管空气柱的长度;(2)水银槽水银面下降的高度.
5、(10分)如图所示,粗细均匀壁光滑的细玻璃管长L=90cm,用长为h=15cm的水银
柱封闭一段气柱(可视为理想气体),开始时玻璃管水平放置,气柱长l=30cm,取
大气压强P0=75cmHg。将玻璃管由水平位置缓慢转至竖直放置(管口向上),
求:①玻璃管转至竖直放置后气柱的长度;
②保持玻璃管沿竖直方向放置,向玻璃管缓慢注入水银,当水银柱上端与管口相平时封
闭气柱的长度。
二、汽缸类
6、(10分)如图所示,圆柱形绝热汽缸放置于水平桌面上,质量为m 的活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸中,开始时活塞距汽缸底部高度为h 1=0.40 m ,现缓慢将气缸
倒置,稳定后活塞到汽缸底部的距离为h 2= 0.60 m ,已知活塞面积S=50.0cm 2
,取大气
压强Po=l .0×l05
Pa ,g=l0N/kg ,不计活塞与汽缸之间的摩擦。求: (i )活塞的质量m;
(ii )气体能的变化量△U 。
7、(9分)一定质量的理想气体被活塞封闭在气缸,活塞质量为m 、横截面积为S ,可沿
气缸壁无摩擦滑动并保持良好的气密性,整个装置与外界绝热,初始时封闭气体的温度为T 1,活塞距离气缸底部的高度为H ,大气压强为P o 。现用一电热丝对气体缓慢加热,若此过程中电热丝传递给气体的热量为Q ,活塞上升的高度为
4
H
,求: Ⅰ.此时气体的温度; Ⅱ.气体能的增加量。
H
8、(9分)有一个高度为h=0.6m的金属容器放置在水平地面上,容器有温度为t1=27 ℃
的空气,容器左侧壁有一阀门距底面高度为h1=0.3m,阀门细管直径忽略不计.容器有一质量为m=5.0 kg的水平活塞,横截面积为S=20 cm2,活塞与容器壁紧密接触又可自由活动,不计摩擦,现打开阀门,让活塞下降直至静止并处于稳定状态。外界大气
压强为p0=1.0×105Pa.阀门打开时,容器气体压强与大气压相等,g取
10 m/s2。求:
(1)若不考虑气体温度变化,则活塞静止时距容器底部的高度h2;
(2)活塞静止后关闭阀门,对气体加热使容器气体温度升高到327 ℃,
求此时活塞距容器底部的高度h3
9、(10分) 如图22所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一
,体定质量的理想气体。活塞的质量为m,横截面积为S,此时气体的温度为T
o
积为V
;现通过电热丝缓慢加热气体,使活塞上升至气体体积增大到原来的2
o
倍。已知大气压强为P
,重力加速度为g,不计活塞与气缸的摩擦。
ⅰ.求加热过程中气体对外做了多少功;
ⅱ.现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当添加砂粒的质量为m
o 时,活塞恰好回到原来的位置,求此时气体的温度。