1、一、玻璃管分类(一)翻转玻璃管类12011年新课标(2)(9分)如图,一上端开口,下端封闭的细长玻璃管,下部有长=66cm的水银柱,中间封有长=6.6cm的空气柱,上部有长=44cm的水银柱,此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为=70cmHg。如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓慢地转动一周,求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体,在转动过程中没有发生漏气。2如图所示,左端封闭,右端开口的均匀U型管中用水银封有一段长150mm的空气柱。左臂总长为250mm,右臂足够长。如果将管的开口变为竖直向下,求空气柱的长度。(设大气压为750mmHg)(二)加减水银类3(
2、10分)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如图所示,均匀薄壁U形管左管上端封闭,右管开口且足够长,管内水银柱封住A部分气体,当A部分气柱的温度为300K时,左、右两管内水银面等高,A气柱的长度,大气压强为75cmHg(1)
3、现使A气体的温度缓慢升高,当温度升高到多少K时,左管水银面下降2、5cm?(2)如果A内气体的温度在情况下升高后保持不变,在右管内加入多长的水银,可以使A管的水银面重新回到原位置。(三)玻璃管插入水银槽5. 如图9,一端封闭的均匀细玻璃管,管口朝下竖直插入横截面积较大的水银槽中,管中的水银面比管外水银面高出4cm,管中气柱长19cm,若要使管内外的水银面齐平,那么应怎样移动玻璃管,要移动多少?(大气压强为76cmHg)6(2009)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
4、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p076cmHg)(四)双封闭系统的玻璃管7如图,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长l125.0 cm的空气柱,中间有一段长为l225.0 cm的水银柱,上部空气柱的长度l340.0 cm。已知大气压强为p075.0cmHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推,使管下部空气柱长度变为l120.0 cm。假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下推的距离。8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
5、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:粗管中气体的最终压强; 活塞推动的距离。(五)忽略玻璃管内气体变化的9(2001)如图所示,一定量气体放在体积为V0的容器中,室温为T0300K有一光滑导热活塞 C(不占体积)将容器分成A、B两室,B室的体积是A室的两倍,A室容器上连接有一U形管(U形管内气体的体积忽略不计),两边水银柱高度差为76cm,右室容器中连接有一阀门K,可与大气相通。(
6、外界大气压等于76cm汞柱)求:(1)将阀门K打开后,A室的体积变成多少?(2)打开阀门K后将容器内的气体从300 K分别加热到400 K和540 K,U形管内两边水银面的高度差各为多少?10(9分)如图,由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0C的水槽中,B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空,B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S,整个系统稳定后,U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。(1)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位);(2)将右侧水槽的水从0C加热到一定温度时,U形管内左右水银
7、柱高度差又为60mm,求加热后右侧水槽的水温。二、汽缸类(一)单活塞11(9分)有一个高度为h0.6m的金属容器放置在水平地面上,容器内有温度为t127 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内有一质量为m5.0 kg的水平活塞,横截面积为S20 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p01.0105 Pa.阀门打开时,容器内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,对气体加热使容器内气体温
8、度升高到327 ,求此时活塞距容器底部的高度h3lhd12(10分)如图,一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置,横截面积S=1.0l0-3m2、质量m=2kg、厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分理想气体,此时活塞与气缸底部之间的距离l=36cm,在活塞的右侧距离其d=14cm处有一对与气缸固定连接的卡环。气体的温度t=27,外界大气压强p0l.0105Pa。现将气缸开口向上竖直放置 (g取10m/s2) (1)求此时活塞与气缸底部之间的距离h;(2)如果将缸内气体加热到600K,求此时气体的压强p。(二)双活塞单封闭气体13(10分)如图,一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成,两
9、圆筒中各有一个活塞,已知大活塞的质量为,横截面积为,小活塞的质量为,横截面积为;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为,气缸外大气压强为,温度为。初始时大活塞与大圆筒底部相距,两活塞间封闭气体的温度为,现气缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移,忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦,重力加速度取,求(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强14.(2016怀化模拟)如图所示,两端开口的汽缸水平固定,A、B是两个厚度不计的活塞,可在汽缸内无摩擦滑动,面积分别为S1=20cm2,S2=10cm2,它们之间用一根细杆连接,B通过水平细绳绕过
10、光滑的定滑轮与质量为M=2kg的重物C连接,静止时汽缸中的气体温度T1=600K,汽缸两部分的气柱长均为L,已知大气压强p0=1105Pa,g取10m/s2,缸内气体可看作理想气体。(1)活塞静止时,求汽缸内气体的压强。(2)若降低汽缸内气体的温度,当活塞A缓慢向右移动L时,求汽缸内气体的温度。(三)单活塞双封闭气体15如图所示除气缸右壁外其余部分均绝热,轻活塞K与气缸壁接触光滑,K把密闭气缸分隔成体积相等的两部分,分别装有质量、温度均相同的同种气体a和b,原来a、b两部分气体的压强为p0、温度为27 、体积均为V。现使气体a温度保持27 不变,气体b温度降到-48 ,两部分气体始终可视为理想
11、气体,待活塞重新稳定后,求:最终气体a的压强p、体积Va。16如图所示,水平放置一个长方体的封闭气缸,用无摩擦活塞将内部封闭气体分为AB两部分。A部分气体的体积是B部分气体体积的2倍,初始时两部分气体压强均为p、热力学温度均为T。若使两部分气体的温度都升高,活塞的截面积为S,求:活塞移动的距离为多少?AB部分气体压强增加多少?(四)双活塞双封闭气体15如图所示,开口向上竖直放置的内壁光滑气缸,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,将缸内理想气体分成、两部分初状态整个装置静止不动且处于平衡状态,、两部分气体的高度均为,温度为设外界大气压强为保持不变,活塞
12、横截面积为S,且mg=S,环境温度保持不变求:在活塞A上逐渐添加铁砂,当铁砂质量等于2m时,两活塞在某位置重新处于平衡,活塞A下降的高度16将如图所示的装置的右端部分气缸B置于温度始终保持不变的环境中,绝热气缸A和导热气缸B均固定在地面上,由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦,开始时两形状相同的长方体气缸内装有理想气体,压强均为p0、体积均为V0、温度均为T0缓慢加热A中气体,使气缸A的温度升高到2T0,稳定后求:气缸A中气体的压强pA以及气缸B中气体的体积VB;试分析说明此过程中B中气体吸热还是放热?三、变质量问题17如图所示蹦蹦球是一种儿童健身玩具,小明同学在17oC的室内对蹦蹦球充气
13、,已知两球的体积约为2L,充气前的气压为1atm,充气筒每次充入0.2L的气体,忽略蹦蹦球体积变化及充气过程中气体温度的变化,求:(1)充气多少次可以让气体压强增大至3atm;(2)室外温度达到了-13oC,蹦蹦球拿到室外后,压强将变为多少?18(8分)传统的打气筒的示意图如下图中的左图所示,圆柱形打气筒A高H,内部横截面积为S,底部有一单向阀门K,厚度不计的活塞上提时外界大气可从活塞四周进入,活塞下压时可将打气筒内气体推入容器B中。用传统的打气筒给自行车打气时,不好判断是否已经打足了气,为了解决这一问题,某研究性学习小组的同学们经过思考之后,他们在传统打气筒基础上进行了如下的改装(图中的右图
14、所示):该组同学设想在打气筒内壁焊接一卡环C(体积不计),调节C距气筒顶部的高度就可以控制容器B中的最终压强。已知B的容积VB=3HS,向B中打气前A、B中气体初始压强均为P0= 1.0l05 Pa,设气体温度不变。(1)若C距气筒顶部的高度为h=,则第一次将活塞从打气筒口压到C处时,容器B中的压强是多少?(2)要使容器B中的最终压强为3P0,则h与H之比应为多少?19(2014盐城三模)我国一些地区空气污染严重,出现了持续的雾霾天气,有人受桶装纯净水的启发,提出用桶装的净化压缩空气供气,设每人1min内呼吸16次,每次吸入1.0105Pa的净化空气500mL,每个桶能装1.0106Pa的净化
15、空气20L,如果这些空气可以全部被使用,不考虑温度的变化,估算每人每天需要吸多少桶净化空气四、图像问题20如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的VT图象。已知气体在状态A时的压强是15105Pa。说出AB过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图甲中TA的温度值请在图乙坐标系中,作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的PT图象,并在图线相应位置上标出字母A、B、C如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程21一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系图象如图所示,气体在状态A时的压强pA=p0,温度TA= T0,线段AB与V轴平行,BC的延长线过原点。求:(1)气体在状态B时的压强pB;(2)气体从状态A变化到状态B的过程中,对外界做的功为10J,该过程中气体吸收的热量为多少;(3)气体在状态C时的压强pC和温度TC。五22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之间的关系为p=,其中=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。已知大气压强p0=1.0105 Pa,水的密度=1.0103 kg/m3,重力加速度大小g=10 m/s2。(1)求在水下10 m处气泡内外的压强差;(2)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。
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