选修3-3液柱类计算题.doc
新部编版高三物理选修3-3固体 液体和气体专项练习(带答案与解析)解答解析、考点详解.doc

新部编版高三物理选修3-3固体液体和气体专项练习(带答案与解析)的正确答案、解答解析、考点详解姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________题型选择题填空题解答题判断题计算题附加题总分得分1.【题文】一位质量为60 kg的同学为了表演“轻功”,他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体),然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上,在气球的上方放置一轻质塑料板,如图所示.(1)关于气球内气体的压强,下列说法正确的是( )A.大于大气压强B.是由于气体重力而产生的C.是由于气体分子之间的斥力而产生的D.是由于大量气体分子的碰撞而产生的(2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中,球内气体温度可视为不变.下列说法正确的是( )A.球内气体体积变大B.球内气体体积变小C.球内气体内能变大D.球内气体内能不变(3)为了估算气球内气体的压强,这位同学在气球的外表面涂上颜料,在轻质塑料板面向气球一侧的表面贴上间距为2.0 cm的方格纸.表演结束后,留下气球与方格纸接触部分的“印迹”,如图所示.若表演时大气压强为1.013×105 Pa,取g=“10” m/s2,则气球内气体的压强为 _______ Pa.(取4位有效数字)【答案】(1)A、D (2)B、D (3)1.053×105【解析】 (1)选A、D.气球充气后膨胀,内部气体的压强应等于大气压强加上气球收缩产生的压强,A对;气球内部气体的压强是大量气体分子做无规则运动发生频繁的碰撞产生的,B、C错,D对.(2)选B、D.该同学站上塑料板后,因温度视为不变,而压强变大,故气体体积变小,内能不变,所以A、C 错,B、D对.(3)每小方格的面积S0=“4” cm2,每个印迹约占有93个方格.故4个气球与方格纸总的接触面积S=4×93×4×10-4 m2=“0.148” 8 m2评卷人得分气球内气体的压强主要是由大气压和该同学的重力产生的.故2.【题文】一定质量的理想气体由状态A变为状态D,其有关数据如图甲所示,若状态D的压强是2×104 Pa.(1)求状态A的压强.(2)请在乙图中画出该状态变化过程的p-T图象,并分别标出A、B、C、D各个状态,不要求写出计算过程.【答案】(1)(2)【解析】(1)据理想气体状态方程:,则(2)p-T图象及A、B、C、D各个状态如图所示.3.【题文】(2011·福建理综·T28(1))如图所示,曲线、分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程,图中横轴表示时间,纵轴表示温度。
2021年高考物理最新模拟题精练专题1.15 与液柱相关的气体计算问题(能力篇)(解析版)

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1.15 与液柱相关的气体计算问题(能力篇)1.(8分)(2021沈阳重点高中8月检测)如图,一粗细均匀的细管开口向上竖直放置,管内有一段高度为2.0cm的水银柱,水银柱下密封了一定量的理想气体,水银柱上表面到管口的距离为2.0cm.若将细管倒置,水银柱下表面恰好位于管口处,且无水银滴落,管内气体温度与环境温度相同.已知大气压强为76cmHg,环境温度为296K.(1)求细管的长度;(2)若在倒置前,缓慢加热管内被密封的气体,直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止,求此时密封气体的热力学温度.【名师解析】.(1)设细管的长度为l,横截面的面积为S,水银柱高度为h;初始时,设水银柱上表面到管口的距离为h,被密封气体的体积为V,压强为p;细管倒置时,气体体积为V1,压强为p1.由玻意耳定律有pV=p1V1①由力的平衡条件有p=p0–ρgh③式中,p、g分别为水银的密度和重力加速度的大小,p0为大气压强.由题意有V=S(L–h1–h)④V1=S(L–h)⑤由①②③④⑤式和题给条件得L=41cm⑥(2)设气体被加热前后的温度分别为T0和T,由盖–吕萨克定律有10V V T T =⑦由④⑤⑥⑦式和题给数据得 T =312K ⑧2.(2020全国高考模拟10)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l 1=18.0 cm 和l 2=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。
【名师解析】:设U 形管两端竖直朝上时,左、右两边气体的压强分别为p 1和p 2,由力的平衡条件有 p 1=p 2+(l 1-l 2)U 形管水平放置时,两边气体压强相等,设为p 。
物理选修3-3热学 固体、液体、气体 练习题含答案

固体+液体+气体!"如图所示!两端开口的弯折玻璃管竖直放置!左管有一段高为$!的水银柱!中间一段水银柱$'将管内空气分为两段!右管有一段高为=的水银柱!三段水银柱均静止!则右管内水银柱的高度=为$ %#"$!3$'$"$'1$!%"$!3$''&"$'1$!''"$!%下列说法中正确的是"#"同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现$"从微观角度看!气体的压强仅取决于分子的平均动能%"液体具有流动性!说明液体分子间作用力比固体分子间作用力小&"物体的内能只与物体的体积有关$'%如图所示!一定质量的理想气体从状态%先后经过等压+等容和等温过程完成一个循环!%+&+8状态参量如图所示!气体在状态%的温度为'-W !求($气体在状态&的温度C &'%气体从% &8状态变化过程中与外界交换的总热量4"("如图所示为内径均匀的X 形管!其内部盛有水银!右端封闭空气柱长!'</!左端被一重力不计的轻质活塞封闭一段长!)</的空气柱"当环境温度"!*'-W 时!两侧水银面的高度差为'</"当环境温度变为"'时!两侧水银面的高度相等"已知大气压强7)*-0</R 9!求($!%温度"'的数值'$'%左端活塞移动的距离"+"如图所示!用轻质活塞在气缸内封闭一定质量理想气体!活塞与气缸壁间摩擦忽略不计!开始时活塞距气缸底高度$!*)"0)/"给气缸加热!活塞缓慢上升到距离气缸底$'*)"2)/处!同时缸内气体吸收4*+0)L 的热量"已知活塞横截面积H *0")M !)1(/'!大气压强7)*!")M !)0H B "求($!%缸内气体对活塞所做的功N '$'%此过程中缸内气体增加的内能#G "0"如图所示!导热材料制成的截面积相等!长度均为+0</的气缸%+&通过带有阀门的管道连接*初始时阀门关闭!厚度不计的光滑活塞8位于&内左侧!在%内充满压强7%*'"2M !)0H B 的理想气体!&内充满压强7&*!"+M !)0H B 的理想气体!忽略连接气缸的管道体积!室温不变"现打开阀门!求($!%平衡后活塞向右移动的距离和&中气体的压强'$'%自打开阀门到平衡!&内气体是吸热还是放热$简要说明理由%"."如图甲!一导热性能良好+内壁光滑的气缸水平放置!横截面积为H *'")M !)1(/'+质量为-*+69厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体!此时活塞与气缸底部之间的距离为'+</!在活塞的右侧!'</处有一对与气缸固定连接的卡环!气体的温度为())Y !大气压强7)*!")M !)0H B "现将气缸缓慢转动到开口向下竖直放置!如图乙所示!取#*!)/&,'"求($!%活塞与气缸底部之间的距离'$'%图乙中!要使活塞下降到与卡环接触位置则封闭气体的温度至少为多少)$(%加热缸中气体到0+)Y 时封闭气体的压强为多少)固体 液体 气体!"%!命题立意 本题考查气体的压强 平衡问题"难度中等" 解题思路 设大气压强为:) 则左侧高为A !的水银柱上方的气体压强为:左*:)1""A ! 右侧高为B 的水银柱下方的气体压强为:右*:)+""B "根据中间水银柱受力平衡 可得:左+""A $*:右 联立以上各式得B *A $1A !%正确"$" ! #'$ 解 #$到%过程是等压变化有1$,$*1%,%代入数据得,%*0))Y ($,X$根据热力学第一定律有!I *7+G 其中G *1$:)1)解得7*$:)1) 吸热命题立意 本题考查晶体 气体及物体的内能等概念 液体表面张力的意义 气体的实验定律 热力学第一定律"难度中等"解题思路 !晶体和非晶体在不同的条件下可相互转化 选项#正确 气体的压强不仅取决于分子的平均动能 还与单位体积内的分子数有关 选项%错误 由固体和液体的特点可知 选项'正确 物体的内能不仅与物体的体积有关 还与温度 质量等有关 选项&错误" $在水收缩过程中水的体积减小 表面张力做正功 表面张力能减小"("解 设Z 形管的截面积为L !对右端封闭空气柱有:!*,,92R I !1!*!$L !,!*())Y !:$*,.92R I !1$*!!L 由:!1!,!*:$1$,$解得,$*$06Y !即#$*1.X $对左端封闭空气柱1+!*!)L !,D !*())Y !,D $*$06Y !1+$*)+$L 由1+!,+!*1+$,+$解得)+$*6"492故活塞移动的距离!(* !)+!16"4 92*$"!92命题立意 本题考查的是理想气体状态方程"难度中等"3"解 !活塞缓慢上升 视为等压过程则气体对活塞做功G *'!A *:)L !A *!.)E $ 根据热力学定律!I *1G +7*())E命题立意 本题考查分子动理论基本概念的应用 油膜法估算分子的直径 热力学第一定律"难度中等"."解 ! 活塞向右运动后 对$气体 有:$)L *: )+( L 对%气体 有:%)L *: )1( L得(*!.92:*$0!5!).[? $活塞;向右移动 对%中气体做功 而气体作等温变化 内能不变 故%内气体放热命题立意 本题考查的是气体的等温变化和热力学第一定律"难度中等"0"解 ! :!*:)*!")5!).[?!1!*$3L 1$*)$L !:$*:)1/"L * !")5!).13)$5!)1( [?*)"65!).[?气体作等温变化 有:!1!*:$1$得)$*:!1!:$L *!0)5!).5$3L )065!).L 92*()92 $ 设活塞刚到卡环时温度为,(此时1(*(0L 由于等压变化 有1$,$*1(,(得,(*1(1$,$*(0L ()L5())Y *(0)Y ( 由(0)Y 到.3)Y 为等容变化由:(,(*:3,3和:(*:$得:3*,3,(:(*.3)(0)5)"65!).[?*!"$5!).[? 命题立意 本题考查等容变化 等温变化 等压变化"难度中等"。
人教版高二物理选修3-3 综合复习3-3计算题(17张PPT)课件

由理想气体状态方程可得:p0Th12S=phT32S,
得:h3=pp0TT12h2=11.5××11005× 5×430000×18 cm=16 cm。 对上部分气体进行分析,因 M 活塞是导热的,所以上 部分气体作等温变化,根据玻意耳定律可得: p0(h1-h2)S=pLS,得:L=6 cm。 故此时活塞 M 距离底端的距离为 h4=16 cm+6 cm=22 cm。
V1=S2l-2l +
l S12
①,
V2=S2l ②,在活塞缓慢下移的过程中,用 p1 表示缸内气体的压强,
由力的平衡条件得:S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p) ③,故缸内气体
的压强不变。
由盖-吕萨克定律有VT11=VT22 =330 K ⑤。
④,联立①②④式并代入题给数据得 T2
(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时,被封闭气体的压强为 p1。在此 后与汽缸外大气达到热平衡的过程中,被封闭气体的体积不变。设达到
热平衡时被封闭气体的压强为 p′,由查理定律,有pT′=Tp12 联立③⑤⑥式并代入题给数据得 p′=1.01×105 Pa。
⑥,
• 变式.一汽缸竖直放在水平地面上,缸体质量M=10 kg,活塞质量m=4 kg,活塞 横截面积S=2×10-3 m2,活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体,下面有 气孔O与外界相通,大气压强p0=1.0×105 Pa;活塞下面与劲度系数k=2×103 N/m 的轻弹簧相连;当汽缸内气体温度为127 ℃时弹簧为自然长度,此时缸内气柱长度 L1=20 cm,g取10 m/s2,缸体始终竖直,活塞不漏气且与缸壁无摩擦.
最新人教版高二物理选修3-3《热学》计算题专项训练(详细解析)

人教版高二物理选修3-3《热学》计算题专项训练(解析)1.在如图所示的p ﹣T 图象中,一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化:第一次变化是从状态A 到状态B ,第二次变化是从状态B 到状态C ,且AC 连线的反向延长线过坐标原点O ,已知气体在A 状态时的体积为3A V L =,求:①气体在状态B 时的体积B V 和状态C 时的压强C p ;②在标准状态下,1mol 理想气体的体积为V=22.4L ,已知阿伏伽德罗常数23610NA =⨯个/mol ,试计算该气体的分子数(结果保留两位有效数字).注:标准状态是指温度0t =℃,压强51110p atm Pa ==⨯.2.如图所示,U 型玻璃细管竖直放置,水平细管与U 型细管底部相连通,各部分细管内径相同。
此时U 型玻璃管左.右两侧水银面高度差为15cm ,C 管水银面距U 型玻璃管底部距离为5cm ,水平细管内用小活塞封有长度12.5cm 的理想气体A ,U 型管左管上端封有长25cm 的理想气体B ,右管上端开口与大气相通,现将活塞缓慢向右压,使U 型玻璃管左、右两侧水银面恰好相平(已知外界大气压强为75cmHg ,忽略环境温度的变化,水平细管中的水银柱足够长),求:①此时气体B 的气柱长度;②此时气体A 的气柱长度。
3.竖直平面内有一直角形内径处处相同的细玻璃管,A 端封闭,C 端开口,AB 段处于水平状态。
将竖直管BC 灌满水银,使气体封闭在水平管内,各部分尺寸如图所示,此时气体温度T 1=300 K ,外界大气压强P0=75 cmHg 。
现缓慢加热封闭气体,使AB 段的水银恰好排空,求:(1)此时气体温度T 2;(2)此后再让气体温度缓慢降至初始温度T 1,气体的长度L 3多大。
4.如图所示,下端带有阀门K 粗细均匀的U 形管竖直放置,左端封闭右端开口,左端用水银封闭着长L =15.0cm 的理想气体,当温度为27.0°C 时,两管水银面的高度差Δh =5.0cm 。
(完整版)人教版物理选修3-3热学计算题专项突破训练(解析版)

热学计算题(二)1.如下图,一根长L=100cm 、一端封闭的细玻璃管张口向上竖直搁置,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 ,玻璃管四周环境温度为27℃.求:Ⅰ.若将玻璃管迟缓倒转至张口向下,玻璃管中气柱将变为多长?Ⅱ.若使玻璃管张口水平搁置,迟缓高升管内气体温度,温度最高高升到多少摄氏度时,管内水银不可以溢出.2.如下图,两头张口、粗细平均的长直U 形玻璃管内由两段水银柱封闭着长度为15cm 的空气柱,气体温度为 300K 时,空气柱在U 形管的左边.( i )若保持气体的温度不变,从左边张口处迟缓地注入25cm 长的水银柱,管内的空气柱长为多少?( ii )为了使空气柱的长度恢复到15cm,且回到原地点,能够向U 形管内再注入一些水银,并改变气体的温度,应从哪一侧注入长度为多少的水银柱?气体的温度变为多少?(大气压强P0=75cmHg ,图中标注的长度单位均为cm)3.如下图, U 形管两臂粗细不等,张口向上,右端封闭的粗管横截面积是张口的细管的三倍,管中装入水银,大气压为76cmHg 。
左端张口管中水银面到管口距离为11cm,且水银面比封闭管内高4cm,封闭管内空气柱长为11cm。
此刻张口端用小活塞封住,并迟缓推进活塞,使两管液面相平,推进过程中两管的气体温度一直不变,试求:①粗管中气体的最后压强;②活塞推进的距离。
4.如下图,内径粗细平均的U 形管竖直搁置在温度为7℃的环境中,左边管上端张口,并用轻质活塞封闭有长l 1=14cm ,的理想气体,右边管上端封闭,管上部有长l 2=24cm 的理想气体,左右两管内水银面高度差 h=6cm ,若把该装置移至温度恒为27℃的房间中(依旧竖直搁置),大气压强恒为p0=76cmHg ,不计活塞与管壁间的摩擦,分别求活塞再次均衡时左、右双侧管中气体的长度.5.如下图,张口向上竖直搁置的内壁圆滑气缸,其侧壁是绝热的,底部导热,内有两个质量均为 m 的密闭活塞,活塞 A 导热,活塞 B 绝热,将缸内理想气体分红Ⅰ、Ⅱ两部分.初状态整个装置静止不动且处于均衡状态,Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l 0,温度为00T .设外界大气压强为P 保持不变,活塞横截面积为 S,且 mg=P0S,环境温度保持不变.求:在活塞 A 上渐渐增添铁砂,当铁砂质量等于2m 时,两活塞在某地点从头处于均衡,活塞 B 降落的高度.6.如图,在固定的气缸 A 和 B中分别用活塞封闭必定质量的理想气体,活塞面积之比为S A: S B=1: 2,两活塞以穿过 B 的底部的刚性细杆相连,可沿水平方向无摩擦滑动.两个气缸都不漏气.初始时,A、 B中气体的体积皆为 V 00=300K . A 中气体压强A00A 加,温度皆为T P =1.5P, P 是气缸外的大气压强.现对1热,使此中气体的体积增大4V 0,温度升到某一温度T.同时保持 B 中气体的温度不变.求此时 A 中气体压强(用 P0表示结果)和温度(用热力学温标表达)7.如下图为一简略火灾报警装置.其原理是:竖直搁置的试管中装有水银,当温度高升时,水银柱上涨,使电路导通,蜂鸣器发出报警的响声.27℃时,空气柱长度 L1为,水银上表面与导线下端的距离 L 2为,管内水银柱的高度h 为,大气压强20cm10cm13cm P =75cmHg.(1)当温度达到多少摄氏度时,报警器会报警?(2)假如要使该装置在 87℃时报警,则应当再往玻璃管内注入多少cm 高的水银柱?8.如下图,导热气缸 A 与导热气缸 B 均固定于地面,由刚性杆连结的导热活塞与两气缸间均无摩擦,两活塞面积S A、 S B的比值4: 1,两气缸都不漏气;初始状态系统处于均衡,两气缸中气体的长度皆为7L ,温度皆为 t=27℃, A 中气体压强PA=8P ,P 是气缸外的大气压强;000(Ⅰ)求 b 中气体的压强;(Ⅱ)若使环境温度迟缓高升,而且大气压保持不变,求在活塞挪动位移为L时环境温度为多少摄氏2度?9.如图,两气缸AB 粗细平均,等高且内壁圆滑,其下部由体积可忽视的细管连通; A 的直径为 B 的 2倍, A 上端封闭, B 上端与大气连通;两气缸除 A 顶部导热外,其他部分均绝热.两气缸中各有一厚度可忽视的绝热轻活塞a、 b,活塞下方充有氮气,活塞 a 上方充有氧气;当大气压为P0,外界随和缸内气1体温度均为7℃且均衡时,活塞 a 离气缸顶的距离是气缸高度的 4 ,活塞b在气缸的正中央.(ⅰ)现经过电阻丝迟缓加热氮气,当活塞 b 升至顶部时,求氮气的温度;(ⅱ)持续迟缓加热,使活塞 a 上涨,当活塞 a 上涨的距离是气缸高度的1时,求氧气的压强.16、B 汽缸的水平长度均为、截面积均为2,C 是可在汽缸内无摩擦滑动的、10. A20 cm10 cm体积不计的活塞, D 为阀门.整个装置均由导热资料制成.开初阀门封闭, A 内有压强 P A=4.0 ×105 Pa 的氮气. B 内有压强 P B 2.0 ×105Pa 的氧气.阀门翻开后,活塞 C 向右挪动,最后达到均衡.求活塞 C 挪动的距离及均衡后 B 中气体的压强.11.如下图,内壁圆滑长度为4l 、横截面积为S 的汽缸 A 、 B ,A 水平、 B 竖直固定,之间由一段容积可忽视的细管相连,整个装置置于温度27℃、大气压为p0的环境中,活塞C、 D 的质量及厚度均忽视不计.原长 3l、劲度系数k 3 p0 SC、另一端固定在位于汽缸 A 缸口的 O 点.开的轻弹簧,一端连结活塞l始活塞 D 距汽缸 B 的底部 3l .后在 D 上放一质量为m p0 S的物体.求:g( 1)稳固后活塞 D 降落的距离;( 2)改变汽缸内气体的温度使活塞 D 再回到初地点,则气体的温度应变为多少?答案分析1.解:Ⅰ.以玻璃管内封闭气体为研究对象,设玻璃管横截面积为S,初态压强为:P1=P0+h=75+25=100cmHg , V 1=L 1S=30S,倒转后压强为:P2=P0﹣ h=75﹣ 25=50cmHg ,V 2=L 2S,由玻意耳定律可得:P1L 1=P2L2,100 ×30S=50 ×L 2S,解得: L 2=60cm ;Ⅱ. T 1=273+27=300K ,当水银柱与管口相平常,管中气柱长为:L 3=L ﹣ h=100 ﹣ 25cm=75cm ,体积为: V 3=L 3S=75S,P3 =P0﹣h=75 ﹣25=50cmHg ,由理想气体状态方程可得:代入数据解得:T3=375K ,t=102 ℃2.解:(ⅰ)因为气柱上边的水银柱的长度是25cm,因此右边水银柱的液面的高度比气柱的下表面高25cm,因此右边的水银柱的总长度是25+5=30cm ,试管的下边与右边段的水银柱的总长45cm,因此在左侧注入 25cm 长的水银后,设有长度为x 的水银处于底部水平管中,则50﹣x=45解得 x=5cm即 5cm 水银处于底部的水平管中,末态压强为75+ ( 25+25)﹣ 5=120cmHg ,由玻意耳定律p1 V1=p2V 2代入数据,解得:L 2=12.5cm(ⅱ)由水银柱的均衡条件可知需要也向右边注入25cm 长的水银柱才能使空气柱回到 A 、B 之间.这时空气柱的压强为:P3 =(75+50 ) cmHg=125cmHg由查理定律,有:=解得 T 3=375K3.①88cmHg ;② 4. 5cm①设左管横截面积为S,则右管横截面积为3S,以右管封闭气体为研究对象.初状态p1= 80 cmHg , V 1=11×3S= 33S,两管液面相平常,Sh1= 3Sh2, h1+ h2= 4 cm,解得 h2= 1 cm,此时右端封闭管内空气柱长l= 10 cm,V 2= 10×3S= 30S即 80×33S= p2×30S 解得 p2= 88cmHg②以左管被活塞封闭气体为研究对象p1′= 76 cmHg , V 1′= 11S,p2= p2′= 88 cmHg气体做等温变化有p1′V1′= p2′V2′解得 V 2′= 9. 5S活塞推进的距离为L = 11 cm+ 3 cm- 9.5 cm= 4. 5cm4.解:设管的横截面积为S,活塞再次均衡时左边管中气体的长度为l ,′左边管做等压变化,则有:此中,T=280K , T′=300K,解得:设均衡时右边管气体长度增添x,则由理想气体状态方程可知:此中,h=6cmHg解得: x=1cm因此活塞均衡时右边管中气体的长度为25cm.5.解:对 I 气体,初状态,末状态由玻意耳定律得:因此,对 II 气体,初状态,末状态由玻意耳定律得:因此, l2= l0B 活塞降落的高度为:= l0;6.解:活塞均衡时,由均衡条件得:P A S A+P B S B =P0(S A +S B)①,P A′S A+P B′S B=P0( S A+S B)②,B 中气体初、末温度相等,末体V B,由玻意耳定律得: P B BBV 0④,′V=PA 中气体末的体 V A,因两活塞移的距离相等,故有=⑤,A 中气体,由理想气体状方程得:⑥,代入数据解得:P B=,P B′=,P A′ =2P0,V A=,V B=,T A==500K ,7.① 177℃② 8 cm①封气体做等化,管横截面S,初: V1=20S, T1=300K,末: V2=30S,由盖克定v1v2,解得 T =450K,因此 t =177℃.律可得:T T222② 当有xcm 水柱注入会在87 ℃警,由理想气体状方程可得:p1v1=p2v2 ,T1T2代入数据解得x=8 cm.8.解:( 1)初汽缸 B 内的p B,两活塞及性杆成的系由均衡条件有:p A S A +p0S B =p B S B+p0S A⋯①据已知条件有:S A: S B=4: 1⋯②立①②有:p B =;( 2)末汽缸 A 内的 p A ',汽缸 B 内的p B',境温度由上涨至的程中活塞向右移位移 x,汽缸 A 中的气体由理想气体状方程得:⋯③汽缸 B 中的气体,由理想气体状方程得:⋯④末两活塞及性杆成的系由均衡条件有:p A 'S A +p 0S B=p B 'S B+p0S A⋯⑤立③④⑤得:t=402℃.9.解:(ⅰ)活塞 b 升至部的程中,活塞 a 不,活塞a、 b 下方的氮气等程.气缸 A 的容V 0,氮气初体V 1,温度T 1,末体V 2,温度T2,按意,气缸 B 的容V 0,得:V2= V0+ V0=V0,②依据盖 ?吕萨克定律得:=,③由①②③式和题给数据得:T2=320K ;④(ⅱ)活塞 b 升至顶部后,因为持续迟缓加热,活塞 a 开始向上挪动,直至活塞上涨的距离是气缸高度的时,活塞 a 上方的氧气经历等温过程,设氧气初态体积为V 1′,压强为 P1′,末态体积为V 2′,压强为P2′,由题给数占有,V 1′=V 0,P1′ =P0, V 2′= V 0,⑤由玻意耳定律得: P1′V1′ =P2′V2′,⑥由⑤⑥式得: P20.⑦′=P10. 6.7 cm 3×105 Pa分析:由玻意耳定律,对 A 部分气体有P A LS P( L x) S ①对 B 部分气体有P B LS P( L x)S②代入有关数据解得x=20=6.7cm,P=3×10 5 Pa 311.解:( 1)开始时被封闭气体的压强为,活塞 C 距气缸 A 的底部为l ,被封气体的体积为4lS,重物放在活塞 D 上稳固后,被封气体的压强为:活塞 C 将弹簧向左压缩了距离,则活塞 C 受力均衡,有:依据玻意耳定律,得:解得: x=2l活塞 D 降落的距离为:( 2)高升温度过程中,气体做等压变化,活塞 C 的地点不动,最后被封气体的体积为,对最先和最后状态,依据理想气体状态方程得解得:。
选修新液柱类计算题
高要二中2017届高三专题复习二(液柱类计算题)1、 如图所示,竖直放置的粗细均匀的 U 形管,右端封闭有一段空气柱,两管内水银面高度差为 h = 19 cm,封闭端空气柱长度为 L i = 40 cm.为了使左、右两管中的水银面相平, (设外界大气压强 p o = 76 cmHg ,空气柱温度保持不变)试问:① 需从左管的开口端再缓慢注入高度多少的水银柱?此时封闭端空气柱的长度是多 少?② 注入水银过程中,外界对封闭空气做________ (填“正功”“负功”或“不做功”),气体将 ____ (填“吸热”或“放热” )• 2、 如图所示,U 形管右管横截面积为左管横截面积的 2倍,在左管内用水银封闭一段长为26 cm 、温度为280 K 的空气柱,左、右两管水银面高度差为36 cm ,外界大气压为 76 cmHg 。
若给左管的封闭气体加热,使管内气柱长度变为 30 cm ,则此时左管内气体的温度为多少? 3、如图所示为一可以测量较高温度的装置,左、右两壁等长的U 形管内盛有温度0 C 的水银,左管上端开口,水银恰到管口,在封闭的右管上方有空气,空气柱 24 cm ,现在给空气柱加热,空气膨胀,挤岀部分水银,当空气又冷却到 0 C 时,开口管内水银面下降了 H=5 cm 。
试求管内空气被加热到的最高温度。
设大气压 4、如图,一根粗细均匀的细玻璃管开口朝上竖直放置,玻璃管中有一段长为 h = 24 cm 的水银柱封闭了一段长为X 0 = 23 cm 的空气柱,系统初始温度为 T 0= 200 K ,外界大气压恒定不变为 p 0= 76 cmHg 。
现将玻璃管 开口封闭,将系统温度升至 T = 400 K ,结果发现管中水银柱上升了 2 cm ,若空气可以看作理想气体,试 求:①升温后玻璃管内封闭的上下两部分空气的压强分别为多少 cmHg?②玻璃管总长为多少?5、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,蜂鸣器发岀报警的响声。
高考选修3-3-热学计算题训练
高考选修3-3-热学计算题训练1、(10分) 如图所示,一端开口、内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L1=20cm的空气,此时水银柱上端到管口的距离t=27℃,取0℃为L2=4cm,大气压强恒为P o=76cmHg,开始时封闭气体温度为为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;87 (ⅱ) 保持封闭气体温度不变,在竖直平面内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。
602、(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内,用4cm高的水银柱封闭着51cm长的理想气体,管内外气体的温度均为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若保持管内温度始终为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L 1=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P 0=75C mHg 。
求稳定后加入管中水银柱的长度。
67.5 cm4、(9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L 1=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△h 1= 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。
求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)。
43 cmHg5、(9分)如图所示,粗细均匀内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。
3-3气体性质的液柱类问题附参考答案.docx
气体实验定律液柱类问题的练习1.如下图所示,粗细均匀的U 形玻璃管竖直放置,两臂长为50cm.在两管中注入 10cm 高的水银后,封闭左管口,求继续向右管中注入多高的水银,可使左管水银面上升4cm,设整个过程中温度保持不变,且大气压强P0= 760mmHg.2.一根两端开口、横截面积为S= 2cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)。
管中有一个质量不计的光滑活塞,活塞下封闭着长 L= 21cm 的气柱,气体的温度 t 105汞柱高的压强)。
= 7℃,外界大气压取P=× 10Pa(相当于 75cm(1)对气体加热,使其温度升高到t 2= 47℃ ,此时气柱为多长(2)在活塞上施加一个竖直向上的拉力F= 4N,保持气体的温度t2不变,平衡后气柱为多长此时管内外水银面的高度差为多少dcyh 3.如图,粗细均匀的弯曲玻璃管A、B 两端开口,管内有一段水银柱,右管内气体柱长为 39cm,中管内水银面与管口 A 之间气体柱长为 40cm。
先将口 B 封闭,再将左管竖直插入水银槽中,设整个过程温度不变,稳定后右管内水银面比中管内水银面高 2cm,求:( 1)稳定后右管内的气体压强p;( 2)左管 A 端插入水银槽的深度B h。
(大气压强 p0= 76cmHg)A4.如图,一上端开口,下端封闭的细长玻璃管,下部有长l1=66cm 的水银柱,中间封有长l2=6.6cm 的空气柱,上部有长l 3=44cm 的水银柱,此时水银面恰好与管口平齐。
已知大气压强 p o=76cmHg。
如果使玻璃管绕最低端 O 点在竖直平面内顺时针缓慢地转动,封入的气体可视为理想气体,在转动过程中没有发生漏气,且温度始终保持不变。
则:当管子转过 900到水平位置时,求管中空气柱的长度;l3l2l1O参考答案:1.解:(提示:设右管中注入水银后比左管高出xmm,而此时左管封闭气体体积V2,由玻意耳定律得 P1 1 2 222x=(mm) ,故共注入 +2×V =P V ,760× 40=P · 36①, P =760+x②,由①②得4=水银 )2.解:( 1)被封闭气体的初状态为P1 =P 0=× 10 5Pa=75cmHg,V 1=LS=21S, T1=280K末态为 P2=P 0=× 10 5 Pa=75cmHg, V 2=L2S,T 2=320K根据盖·吕萨克定律,V/P =V /P2,得: L 2 =24cm.故此时气柱为24cm.112(2)在活塞上施加拉力 F 后,根据活塞受力平衡得:F+P 3 S=P0 S P 3=×10 5Pa气体的状态变为V 3 =L 3 S,T 3=T 2=320K根据玻意耳定律,P 2V 2=P 3 V 3得:L3=30cm而 P 3=×10 5Pa (相当于60cm 汞柱高的压强)所以管内外水银面的高度差为△h=15cm .故平衡后气柱为30cm,管内外水银面的高度差为15cm.3.解:( 1)插入水银槽后右管内气体等温变化,左管竖直插入水银槽中后,右管体积为:由玻意耳定律得:带入数据解得:p = 78cmHg.故稳定后右管内的气体压强:p = 78cmHg.(2)插入水银槽后左管压强:左管竖直插入水银槽中时,槽内水银表面的压强为大气压强,设左管内外水银面高度差为h 1,此时左管内压强还可以表示为:,联立以上两解得中管、左管内气体等温变化,此时有:解得:左管插入水银槽深度4.解:( 1)设玻璃管开口向上时,空气柱压强为p1p0gl 3=120cmHg,管子转过900到水平位置时,管口水银会流出一部分。
3-3热力学液柱问题高考题
3-3液柱问题1.一粗细均匀的U形管ABCD的A端封闭,D端与大气相通。
用水银将一定质量的理想气体封闭在U 形管的AB一侧,并将两端向下竖直放置,如图所示。
此时AB侧的气体柱长度125cml=。
管中AB、CD 两侧的水银面高度差15cmh=。
现将U形管缓慢旋转180,使A、D两端在上,在转动过程中没有水银漏出。
已知大气压强076cmHgp=。
求旋转后,AB、CD两侧的水银面高度差。
2.如图,一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置,管内用水银将一段气体封闭在管中.当温度为280K时,被封闭的气柱长L=22cm,两边水银柱高度差h=16cm,大气压强=76cmHg.(1)为使左端水银面下降3cm,封闭气体温度应变为多少?(2)封闭气体的温度重新回到280K后,为使封闭气柱长度变为20cm,需向开口端注入的水银柱长度为多少?3.如图,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上侧与大气相通,下端开口处开关K关闭,A侧空气柱的长度为l=10.0cm,B侧水银面比A侧的高h=3.0cm,现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧的高度差为h1=10.0cm时,将开关K关闭,已知大气压强p0=75.0cmHg.(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度;(2)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银达到同一高度,求注入水银在管内的长度.4.在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一股水银柱,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.5.喷雾器内有10 L水,上部封闭有1atm的空气2L.关闭喷雾阀门,用打气筒向喷雾器内再充入1atm 的空气3L(设外界环境温度一定,空气可看作理想气体).(1)当水面上方气体温度与外界温度相等时,求气体压强,并从微观上解释气体压强变化的原因.(2)打开喷雾阀门,喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀,此过程气体是吸热还是放热?简要说明理由.6.如图所示,粗细均匀、一端开口的直角玻璃管竖直放置,管内用两段水银柱封闭着A、B两段气体(可看做理想气体),A气柱长度为30cm,竖直管中水银柱长度为25cm,水平管左端水银柱长度为5cm,B 气柱长度为60cm,水平管右端水银柱长度为15cm。
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高要二中 2017届高三专题复习二(液柱类计算题)1 、如图所示,竖直放置的粗细均匀的U 形管,右端封闭有一段空气柱,两管内水银面高度差为h = 19 cm ,封闭端空气柱长度为L1=40 cm. 为了使左、右两管中的水银面相平,( 设外界大气压强p 0=76 cmHg,空气柱温度保持不变) 试问:①需从左管的开口端再缓慢注入高度多少的水银柱?此时封闭端空气柱的长度是多少?②注入水银过程中,外界对封闭空气做________(填“正功”“负功”或“不做功” ),气体将 ______(填“吸热”或“放热”).2 、如图所示, U 形管右管横截面积为左管横截面积的 2 倍,在左管内用水银封闭一段长为26 cm 、温度为 280 K的空气柱,左、右两管水银面高度差为36 cm ,外界大气压为76 cmHg。
若给左管的封闭气体加热,使管内气柱长度变为30 cm ,则此时左管内气体的温度为多少?3 、如图所示为一可以测量较高温度的装置,左、右两壁等长的U 形管内盛有温度为0℃的水银,左管上端开口,水银恰到管口,在封闭的右管上方有空气,空气柱高h =24cm ,现在给空气柱加热,空气膨胀,挤出部分水银,当空气又冷却到0 ℃时,左边开口管内水银面下降了H =5 cm。
试求管内空气被加热到的最高温度。
设大气压p0=76 cmHg(设管子足够长,右管始终有水银)。
4 、如图,一根粗细均匀的细玻璃管开口朝上竖直放置,玻璃管中有一段长为h =24cm 的水银柱封闭了一段长为x0=23 cm的空气柱,系统初始温度为T0=200 K,外界大气压恒定不变为p 0=76 cmHg。
现将玻璃管开口封闭,将系统温度升至T=400 K,结果发现管中水银柱上升了 2 cm ,若空气可以看作理想气体,试求:①升温后玻璃管内封闭的上下两部分空气的压强分别为多少cmHg?②玻璃管总长为多少?5、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8cm,大气压强为75cm 水银柱高。
( 1 )当温度达到多少℃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?( 3 )如果大气压增大,则该报警器的报警温度会受到怎样的影响?6 、如图,一粗细均匀的U 形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上端与大气相通,下端开口处开关K 关闭; A 侧空气柱的长度l=10.0 cm,B侧水银面比 A 侧的高 h =3.0 cm。
现将开关K 打开,从U 形管中放出部分水银,当两侧水银面的高度差为h 1=10.0cm 时将开关K 关闭。
已知大气压强p 0=75.0 cmHg。
(1)求放出部分水银后 A 侧空气柱的长度;(2) 此后再向 B 侧注入水银,使 A 、 B 两侧的水银面达到同一高度,求注入的水银在管内的长度。
7 、如图所示,上端封闭、下端开口内径均匀的玻璃管,管长L=100 cm,其中有一段长h =15 cm 的水银柱把一部分空气封闭在管中。
当管竖直放置时,封闭气柱 A 的长度 L A=50 cm。
现把开口端向下插入水银槽中,直至 A 端气柱长 L A′=37.5cm 时为止,这时系统处于静止状态。
已知大气压强 p0=75 cmHg,整个过程中温度保持不变,试求槽内的水银进入管内的长度。
8. 如图,粗细均匀的弯曲玻璃管 A 、 B 两端开口,管内有一段水银柱,右管内气体柱长为39cm ,中管内水银面与管口 A 之间气体柱长为40cm 。
先将口 B 封闭,再将左管竖直插入水银槽中,设整个过程温度不变,稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm ,求:( 1 )稳定后右管内的气体压强p ;( 2 )左管 A 端插入水银槽的深度h。
(大气压强p 0=76cmHg)9 、如图,粗细均匀、两端开口的U 形管竖直放置,两管的竖直部分高度为20 cm,内径很小,水平部分 BC 长14 cm 。
一空气柱将管内水银分隔成左右两段。
大气压强P0=76 cmHg 。
当空气柱温度为 T0=273K、长为 L0=8cm 时,BC 管内左边水银柱长 2 cm,AB管内水银柱长也为2cm。
求:( 1 )右边水银柱总长是多少?( 2 )当空气柱温度升高到多少时,左边的水银恰好全部进入竖直管AB 内?( 3 )为使左、右侧竖直管内的水银柱上表面高度差最大,空气柱温度至少要升高到多少?10 、如图所示,两端开口、粗细均匀的长直U 形玻璃管内由两段水银柱封闭着长度为15 cm 的空气柱,气体温度为300 K时,空气柱在U 形管的左侧。
(1) 若保持气体的温度不变,从左侧开口处缓慢地注入25 cm 长的水银柱,管内的空气柱长为多少?(2) 为了使空气柱的长度恢复到15 cm ,且回到原位置,可以向U 形管内再注入一些水银,并改变气体的温度,应从哪一侧注入长度为多少的水银柱?气体的温度变为多少?( 大气压强p 0=75 cmHg,图中标注的长度单位均为cm)11、潜水员在进行水下打捞作业时,有一种方法是将气体充入被打捞的容器,利用浮力使容器浮出水面.假设在深 10 m 的水底有一无底铁箱倒扣在水底,铁箱内充满水,潜水员先用管子伸入容器内部,再用气泵将空气打入铁箱内,排出部分水,如图 6 所示.已知铁箱质量为560 kg,容积为 1 m 3,水底温度恒为7°C,外界大气压强恒为p 0=1 atm=1.0×105Pa,水的密度为 1.0 ×10 3 kg/m 3 ,忽略铁箱壁的厚度、铁箱的高度及打入空气的质量,求至少要打入多少体积的 1 atm、27°C的空气才可使铁箱浮起(g取 10 m/s2).12 、在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差p 与气泡半径r 之间的关系2σ为p =,其中σ=0.070 N/m。
现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升。
已知大r气压强 p 0=1.0×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m 3 ,重力加速度大小g =10 m/s2。
( ⅰ ) 求在水下 10 m处气泡内外的压强差;( ⅱ ) 忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。
高要二中 2017届高三专题复习二参考答案1 、①设 U 形管横截面积为S,左、右两管中的水银面相平后,封闭端空气柱长为L2.对空气柱有:(p0- 19 cmHg)SL1= p 0 SL2,得 L2=30 cm故需要再注入 39 cm 的水银柱②正功放热2 、解析 设 U 形管左管的横截面为 S ,当左管内封闭的气柱长度变为30 cm 时,左管水银柱下降4 cm ,右管水银柱上升 2 cm ,即左、右两端水银柱高度差h ′=30 cm对左管内封闭气体, p 1 = p 0- h = 40 cmHgp 2 =p 0- h ′=46 cmHg V 1 = l 1 S = 26 S V 2=30 ST 1=280 KT 2=?p 1V 1 p 2 V 2 由理想气体状态方程可得T 1=T 2可得 T 2= 371.5 K3 、解析 由题意知,初状态: p 1= 76 cmHg + 24 cmHg =100 cmHg ,V 1=24 S ,T 1= 273 K设温度又冷却到 0 ℃时,两边水银柱高度差是h ,则末状态 p 3 = (76 + h ) cmHgV 3 = (5 + h )ST 3=273 Kp 1V 1 p 3 V 3由理想气体状态方程得=T 3T 1解得 h = 20 cm ,V 3= 25 S设气体温度最高时为T 2 ,此时各状态参量为 V 2= ( h + 2 H ) S = 30 S ,p 2 = (76 + 30) cmHg = 106 cmHgp 1V 1 p 2 V 2由理想气体状态方程得=T 1T 2解得 T 2= 361.7 K4 、解析 ①设升温后下部空气压强为 p ,玻璃管壁横截面积 S ,对下部气体有( p 0 + h ) x 0 S p (x 0 + 2 cm ) S=T 0 T此时上部气体压强p ′=p - h = 160 cmHgp 0xS p ′(x - 2 cm ) S②设上部气体最初长度为x ,对上部气体有=T 0T代入数据得 x =40 cm所以管总长为 x 0 + h + x =87 cmT 1 V 1 5 、解析:( 1 )等压变化=T 2V 230020 = T 230T 2 = 450K t 2 = 177 ℃( 2 )设加入 x cm 水银柱,在 87 ℃时会报警p 1 V 1 p 3 V 3=T 3T 183 20S (83 x)(30x)300=360x = 8.14cm( 3 )报警的温度会升高6 、解析: (1) 以 cmHg 为压强单位。
设 A 侧空气柱长度 l = 10.0 cm 时的压强为 p ;当两侧水银面的高度差为 h 1 =10.0 cm 时,空气柱的长度为 l 1 ,压强为 p 1。
由玻意耳定律得pl =p 1l 1 ①由力学平衡条件得p = p 0 +h ②打开开关 K 放出水银的过程中, B 侧水银面处的压强始终为 p 0,而 A 侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小,B 、 A 两侧水银面的高度差也随之减小,直至B 侧水银面低于 A 侧水银面 h 1 为止。
由力学平衡条件有p 1 = p 0- h 1③联立①②③式,并代入题给数据得l 1=12.0 cm。
④(2)当 A、 B 两侧的水银面达到同一高度时,设 A 侧空气柱的长度为 l2,压强为 p 2。
由玻意耳定律得pl = p 2 l 2⑤由力学平衡条件有 p 2= p 0⑥联立②⑤⑥式,并代入题给数据得l2=10.4 cm⑦设注入的水银在管内的长度为h ,依题意得h =2( l 1- l 2)+ h 1⑧联立④⑦⑧式,并代入题给数据得h =13.2 cm。
7 、解析:对 A 部分气体,由玻意耳定律有:p A L A S=p A′L A′Sp A=60 cmHgp A L A 60 ×50解得: p A′=== 80 cmHgL A′37.5对 B 部分气体有:p B L B S= p B′L B′S而 p B′=95 cmHg p B=p 0=75 cmHg75 ×35解得: L B′== 27.6 cm95h = L- L A′-h - L B′=19.9 cm。