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1、高中物理 选修 3-3 气体气体等压变化和等容变化水银柱封闭气体压强计算专项练习P1、如图所示为一均匀薄壁u形管，左管上端封闭，右管开口且足够长，管的横截 乡 面积为S，内装有密度为P的液体。右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上，乡 卡口与左管上端等高。活塞与管壁间无摩擦且不漏气。温度为时，左、右管内液乡 面等高，两管内空气柱长度均为L,压强均为大气压强，重力加速度为g。现使场 左右两管温度同时缓慢升高，在活塞离开卡口上升前，左右两管液面保持不动。求：（1）右管活塞刚离开卡口上升时，右管封闭气体的压强 ；（2）温度升高到 为多少时，右管活塞开始离开卡口上升；（3）温度升高到 为多少时，两管液
2、面高度差为 L。2、如图所示，一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为90cm的气 柱，活塞的横截面积为0.01m2，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个密封接口与U形管 相通，密封接口离气缸底部的高度为70cm，气缸与U形管相通处气体体积忽略不计。在图示状态 时气体的问题为17C，U形管两支管水银面的高度差 为6cm，右支管内水银面到管口的高度为20cm， 大气压强Pa 保持不变， 水银的密度。求：（1）活塞的重力；（2）现在将 U 形管右支管开口端用橡皮塞（厚度不计）封住，并在活塞上 添加沙粒，同时对气缸内的气体缓缓加热，让活塞高度始终不变。当气体温 度升高到57
3、C，不再加沙粒，同时停止对气体加热，这时U形管两支管内 水银面的高度差 变为多少？（气缸内气体温度变化不影响U形管）（3）保持上题中的沙粒质量不变，让气缸内的气体逐渐冷却，那么当气体 的温度至少降为多少C, U形管内的水银开始流动？3、一竖直放置的、长为L的圆筒下端封闭，上端与大气（视为理想气体）相通，初始时筒内气体温度为 。现将一颗沿筒壁自由滑动的活塞从上端放进圆筒，活 塞下滑过程中气体温度保持不变且没有气体露出，平衡后圆筒内活塞上下两部分 气柱长度比为 1:3.若将圆筒下部气体温度降至 ，在保持温度不变的条件下将筒 倒置，平衡后活塞下端与圆筒下端刚好平齐。已知-，大气压强为，重力加速度为g
4、,求活塞的厚度d和活塞的密度p。4、如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒的面积是细筒面积的 4 倍，细筒足 够长，粗筒中AB两轻质活塞间封有空气，气柱长L=20cm，活塞A上方的水银深H=10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B,使之处于平衡状态，水银面与 粗筒上端相平，现使活塞B缓慢上移直到水银的一半被推入细筒中，求活塞B上移的距离。（设温 度不变，）5、一根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管横截面积为，竖直插入水面足够宽广的水中。管中有一个质量为 m=0.4kg 的密闭活塞，封闭一段长度为的气体，气体温度，如图所示。开始时，活塞处于静止状态，不计活塞处于静止状态，不计活塞 与管
5、壁间的摩擦。外界大气压强，水的密度。试问：（1） 开始时封闭气体的压强多大？二（2）现保持管内封闭气体温度不变，用竖直向上的力F缓慢地拉动活塞。当活塞上升到 + 某一位置时停止移动，此时F=6.0N,则这时管内外水面高度差为多少？管内气柱长度多 专大？3）再将活塞固定住，改变管内气体的温度，使管内外水面相平，此时气体的温度是多少？6、如图所示，一直立的气缸，由截面积不同的两个圆筒连接而成，质量均为 1.0kg 的活塞A、B用一长度为20cm、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10cm2和20cm2, 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
6、都是大气，大气压强始终保持为。当气缸内气体的温度为600K时，活塞处于图示平衡位置，活塞A、B的两筒的连 接处的距离相等。g取10m/s2，试求：（1）此时气缸内气体压强的大小？（2）当气缸内气体的温度缓慢降至560K时，分析活塞A、B的位置变化情况。7、如图所示，A气缸截面积为500cm2，A、B两个气缸中装有体积均为10L、压强为latm、温度均为27C的理想气体，中间用细管连接。细管中有一绝热活塞M,细管溶剂不计。现给左面的活 塞N施加一个推力。使其缓慢向右移动，同时给B中气体加热，使此过程中A气缸中的气体温度 保持不变。活塞M保持在原位置不动。不计活塞与器壁间的摩擦，周围大气压强为。当
7、推力-时，求：活塞N向右移动的距离是多少cm； 厂.B气缸中的气体升温到多少C。A88、如图所示，透热的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M=200kg，活塞质量m=10kg,活塞面积S=100cm2。活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内气 体的温度为27C，活塞正位于气缸正中，整个装置都静止。已知大气压恒为，重力加速度为g=10m/s2。求：（1）缸内气体的压强 ；（2）缸内气体的温度升高到多少C时，活塞恰好会静止在气缸缸口 AB处？9、如图所示，截面积为S的气缸A用一个带有阀门K的细管与容器B连通（细管的容积不计）。 开始时K关闭，气缸A内充有一定质量的理想气体，B内为真空，气缸A的
8、活塞上放有砝码，此 时A内气体温度为，活塞静止时与气缸底部的距离为H。打开阀门K后，活 塞下降，若将A、B内气体的温度都升高到时，活塞仍可升到原来高度H。 已知大气压强为 ，活塞与气缸壁之间摩擦可忽略不计，试求：（1）容器B的体积；（2）若再将A和B内相通的气体的温度下降到，并将活塞上方的砝码取走， 这时活塞又恢复到原来的高度H,若活塞质量为M,则活塞上砝码的质量m 为多大？10、如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质 量为m,活塞的横截面积为S。初始时，气体的温度为，活塞的小表面与容器底部相距h。现铜 鼓电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时的活塞
9、上升了 h,已知大气压强为，重力加速度为 g,不计活塞与气缸的摩擦。求此时气体的温度和加热过程中气体内能的增加量。11、如图所示，粗细均匀、足够长的玻璃管竖直放置，开口的一端向上而向下的另一端封闭。当大 气压为76cmHg，环境温度为27C时，玻璃管中上、下有长度分别为8cm和16cm的两段水银柱， 在水银柱下分别封闭有长度为6cm和4cm的两段空气柱。现仅给下面的空气柱加热，使下面的空 气柱的温度上升到117C，而上面空气柱的温度不变，为了使下面的水银柱 不发生移动，求：（1）应向玻璃管中倒入水银，使上面的水银柱长度变为多长？（2）此时上面空气柱长度为多少？12、如图所示，玻璃管粗细均匀（粗
10、细可忽略不计），竖直管两封闭端内理 想气体长分别为上端30cm、下端27cm,中间水银柱长10cm。在竖直管中间 接一水平玻璃管，右端开口与大气相通，用光滑活塞封闭5cm长水银柱。大气压 。 （1）求活塞上不施加外力时两粉笔气体的压强各为多少？ （2）现用外力缓慢推活塞恰好将水平管中水银全部推入竖直管中，求这时上下两部分气体的长度 各位多少？13、如图所示，一端开口，一端封闭的粗细均匀的 U 形玻璃管，用 h=8cm 长的一段水 银柱封闭长 l=30cm 的空气柱，现将开口端接上抽气机，使开口端的压强缓缓降至 p=20cmHg。已知大气压为，设温度不变。（1）试确定水银柱最后停留在哪段管中；（
11、2）求后来被封闭的气柱长度。14、如图所示，长为50cm粗细均匀的细玻璃管的一端开口另一端封闭，在于水平方向 成 30角放置时一段长为 h=20cm 的水银柱封闭着一定质量的理想气体，管内气柱长度为，大气压强，室温。现将玻璃管沿逆时针方向缓慢转过60，使它下端浸入冰水混合物中，足够长的时间后对冰水 混合物进行加热。（1）求管内气柱长度的最小值；（2）为了保证水银不会从管内溢出，求水温升高的最大值；（3）如图水温升高到最大值后继续加热，管内气柱长度的变化与水温变化 是否满足线性关系？为什么？15、 如图所示，一竖直放置、粗细均匀且足够长的 U 形玻璃管与容积为的金属球形容器连通，用U形玻璃管中的
12、水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度 为27C时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出，水银柱上方空气柱长现在对金属球形容器缓慢加热。（已知大气压，U形玻璃管的横截面积为S=0.5cm2）。求：（ 1）当加热到多少摄氏度时，两边水银柱高度在同一水平面上？（2）当加热到277C时停止加热（此时右管中海油水银），求此时金属球形容器内U 形玻璃管左、右两侧水银面的高度差。16、如图所示，一连通器与储有水银的瓶 M 通过软管相连，连通器的两支上端封闭、 粗细均匀、内径相同的直管A和B竖直放置，管内水银的上访均封有空气。A、B两管内水银面的高度差为h、空气柱的长度均为2h。已知当空气的温度都为 时，
13、A管内空气的压强 与3h高的水银柱产生的压强相等。现使两管内空气柱的温度都升高到，同时调节M的高度， 使 B 管中的水银面的高度不变。求（1）此时B管中气体的压强；2）流入 A 管的水银柱的长度。17、将一端封闭粗细均匀的 U 形管，如图所示插入水银槽内， U 形管内有一段水银柱把 A 和 B 两部分气体隔离开，各部分长度均如图所示。已知在大气压，温度为27C，若仅将左管加热，使A和B上部水银面相平，需使左管温度升高多少？18、如图所示，总长1m粗细均匀的直角玻璃管，AO和BO等长，A端封闭，B端开 口，内有10cm长的水银柱。当AO水平，BO竖直时，水银柱在AO的最右端，这是 大气压为75c
14、mHg，温度为27Co（1）若将此装置绕A点再纸面内顺时针转90,当温度为多少时水银柱恰好全部在OB段的最左端？（2）若在图示位置将温度升高到450K，封闭气体的长度为多少?19、如图，一根上端开口、下端封闭的细长均匀玻璃管竖直放置，管长1m，内有一不漏气的活塞， 用力抵住活塞，保持系统静止。此时玻璃管的下部封有长，压强空气柱，中间有一段长h=15cm的水银柱，上部空气柱的长度现缓慢向上移动活塞使水银柱上升4cm，求活塞上移动的距离。20、如图所示，导热性能良好粗细均匀两端封闭的细玻璃管ABCDEF竖直放置。AB段和CD : “ 段装有空气，BC段和DE段为水银，EF段是真空，各段长度相同，即
15、AB=BC=CD=DE=EF,.戶. 管内AB段空气的压强为p,环境温度为T。(1) 若要使DE段水银能碰到管顶F,则环境温度至少需要升高到多少？.(2) 若保持环境温度T不变，将管子在竖直面内缓慢地旋转180使F点在最下面，求此时管内两段空气柱的压强以及最低点F处的压强。f21、 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的空气柱，中间有一段长的水银柱，上部空气柱的长度。已知大气压强为。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。假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离。22、如图(a)所示，长为L=75cm的粗细均匀、一端开口一端封闭的玻璃管，内有长度为d=25cm 的汞柱。当开口向上竖直放置、管内空气温度为27C时，封闭端内空气柱的长度为36cm。外界大 气压为 75cmHg 不变。(1) 现以玻璃管的封闭端为轴，使它做顺时针转动，当此玻璃管到水平方向时，如图(b)所示， 要使管内空气柱的长度变为45cm，管内空气的温度应变为多少摄氏度？(2) 让气体的温度恢复到27C，继续以玻璃管封闭端为轴顺时针缓缓地转动玻璃管，当开口向下， 玻璃管与水平面的夹角6=30，停止转动如图(c)所示。此时再升高温度，要使
