2017-2018学年高考物理100考点最新模拟题(选修3-3)精选训练专题04 气体2(解析版) Word版含解析

2017-2018学年
1.（10分）(2016吉林长春市二模)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l 1=20cm 。

大气压强P 0=76cmHg ，气体初始温度为T 1=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T 2； 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T 3。

【参考答案】（10分）① K 4502=T ② K 25.4973=T
2.( 2016湖北七市(州)联考)（１０分）如图乙所示，两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中，管的上部有一定长度的水银柱，两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中．开启上部连通左右水银的阀门Ａ，当温度为３００Ｋ，平衡时水银柱的位置如图（ｈ１＝ｈ２＝５ｃｍ，L1＝５０ｃｍ），大气压为７５ｃｍＨｇ．
求：
（i）右管内气柱的长度L2．
（ii）关闭阀门Ａ，当温度升至４０５Ｋ时，左侧竖直管内气柱的长度L3．（大气压强保持不变）
３（10分）（2016东北三校联考）如图所示，竖直放置的U形管左端封闭，右端开口，左管横截面积为右管横截面积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为l、温度为T1的空气柱，左右两管水银面高度差为h cm，外界大气压为h0 cm Hg。

①若向右管中缓慢注入水银，直至两管水银面相平（原右管中水银没全部进入水平部分），
求在右管中注入水银柱的长度h1(以cm为单位)；
②在两管水银面相平后，缓慢升高气体的温度至空气柱的长度为开始时的长度l，求此
时空气柱的温度T＇。

4.（10分）(2016湖北联考)如图所示，两容器A 、B 中分别装置同种理想气体，用粗细均匀的U 形管连通两容器，管中的水银滴把两容器隔开，两容器A 、B 的体积（包括连接它们的U 形管部分）为174cm 3，U 形管的横截面积为S=1 cm 2。

容器A 中气体的温度为７℃，容器B 温度为２７℃，水银滴恰在玻璃管水平部分的中央保持平衡。

调节两容器的温度，使两容器温度同时升高１０℃，水银滴将向何方移动，移动距离为多少？
【名师解析】设水银滴向右移动的距离为x cm ，则对于容器A 有
()A A A A A A P V P V xS T T '+='
（2分） 对于容器B 有()B B B B B B P V P V xS T T '-='
（2分） 开始时水银滴保持平衡，则有A B P P = ，3174A B V V cm == （2分）
温度升高后水银滴保持平衡，则有A B P P ''= （2分）
联立则有0.02x m = （2分）
5.（2016河南天一大联考）某同学设计了一个测定风压的装置。

该装置是一粗细均匀的直角弯管（管直径远小于长度），竖直部分上端封闭，水平部分开口，水平部分和竖直部分长度相等，均为L=15cm 。

用长度为l=5cm 的水银封闭一段理想气体，当弯管处于气压为84cmHg 、温
度为267℃的环境这时，水银柱恰好静止在如图甲所示位置。

（1）当弯管处于大气压为75 cmHg 的环境中时，水银柱恰好全部进入竖直管中，如图乙所示。

试求当地大气环境的温度；
（2）在（1）问的环境下，将图乙右侧正对风流方向，在某次检测中发现图乙中水银柱升高了3cm，则此次检测到的因风流动产生的压强是多少 cmHg（不包括大气压强）？
【名师解析】
（2）由题意可知此过程为等温变化，初状态：p2=70cmHg，V2=(L-l)S=10S，
末状态：V3=(L-l-3)S=7S，
由玻意耳定律，p2 V2= p3 V3，
解得：p3=100cmHg
因风流动产生的压强是p= p3+l-p0=100cmHg +5cmHg -75cmHg =30cmHg
6.（9分）（2016陕西省汉中质检）两端开口、内表面光滑的U形管处于竖直平面内，如图13所示质量均为m=10kg的活塞A、B在外力作用下静止于左右管中同一高度h处，将管内空气封闭，此时管内外空气的压强均为P0=1.0×105Pa左管和水平管横截面积S1=10 cm2，右管横截面积S2 =20cm2,水平管长为3h，现撤去外力让活塞在管中下降，求两活塞稳定后所处的高度。

（活塞厚度均大于水平管直径，管内气体初末状态温度相同，g取10
m/s 2
) 【意图】本题考查了气体实验定律及其相关知识。

7.（2016上海宝山期末）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 ，且水银面比封闭管内高4cm ，封闭管内空气柱长为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。

图13
8.
（２０１６宁夏银川一中模拟）已知竖直玻璃管总长为h ，第一次向管内缓慢地添加一定质量的水银，水银添加完时，气柱长度变为h 4
3．第二次再取与第一次相同质量的水银缓慢地添加在管内，整个过程水银未溢出玻璃管，外界大气压强保持不变.
①求第二次水银添加完时气柱的长度．②若第二次水银添加完后，把玻璃管在竖直面内以底部为轴缓慢的沿顺时针方向旋转60º．求此时气柱长度．（水银未溢出玻璃管）
9.
[2015·新课标全国卷Ⅱ，33(2)]如图所示，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侧空气柱的长度为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h1＝10.0 cm时将开关K关闭。

已知大气压强p0＝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。

【答案】(1)12.0 cm (2)13.2 cm
【名师解析】(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h1＝10.0 cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1。

由玻意耳定律得pl＝p1l1①
由力学平衡条件得p＝p0＋h②
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p0，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h1为止。

由力学平衡条件有
p1＝p0－h1③
联立①②③式，并代入题给数据得l1＝12.0 cm④
10.如图所示，内径均匀，截面积为5 cm2的U形管，右侧B管管口封闭，左侧A管上端开口，管中装入水银，并在管口装配有光滑的、质量不计的活塞，使两管中均封入l＝11 cm长的空气柱。

活塞上、下气体的压强p0＝76 cmHg，这时两管内水银面的高度差h＝6 cm，今用细绳缓慢地向上拉活塞，使两管中水银面相平，求：
(1)活塞在A管中向上移动的距离是多少；
(2)这时力F应多大才能使活塞静止在该位置上。

【答案】(1)7.2 cm (2)14 N
11.如图所示，两端封闭的U形管，内径均匀，两边水银柱等高。

水银柱上方封闭的空气柱长度l1＝30 cm，l2＝38 cm，现从阀门C处注入水银，结果左管中水银面上升5 cm，右管中水
银面上升6 cm，求封闭端气体原来的压强。

【答案】80 cmHg
1
2.在室温条件下研究等容变化，实验装置如图所示，由于不慎使水银压强计左管水银面下h ＝10 cm 处有长为l ＝4 cm 的空气柱。

开始时压强计的两侧水银柱最高端均在同一水平面，温度计读数为7 ℃，后来对水加热，使水温上升到77 ℃，并通过调节压强计的右管，使左管水银面仍在原来的位置。

若大气压为标准大气压，求：
(1)加热后左管空气柱的长度l ′；
(2)加热后压强计两管水银面的高度差Δh 。

【答案】 (1)3.27 cm (2)20.73 cm
【名师解析】 研究的对象为两部分气体，一部分为球形容器中的气体A ，这部分气体做的是等容变化。

另一部分气体B ，即为压强计左管中封入的气体，这部分气体做的是等温变化。

(1)根据题意p B ＝p 0＋(h ＋l )＝(76＋10＋4) cmHg ＝90 cmHg
而p A ＝p B －h ＝80 cmHg
A 部分气体在做等容变化时，根据查理定律，有p A T 1＝p A ′T 2
ksp。