人教版物理选修3-3热学计算题专项突破训练(解析版).pdf
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1、热学计算题(二) 1.如图所示,一根长 L=100cm 、一端封闭的细玻璃管开口向上竖直放置,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 ,玻璃管周围环境温度为27求: 若将玻璃管缓慢倒转至开口向下,玻璃管中气柱将变成多长?若使玻璃管开口水平放置,缓慢 升高管内气体温度,温度最高升高到多少摄氏度时,管内水银不能溢出 2.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15cm 的空气柱,气体 温度为 300K 时,空气柱在U 形管的左侧 ( i )若保持气体的温度不变,从左侧开口处缓慢地注入25cm 长的水银柱,管内
2、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P0=75cmHg ,图中标 注的长度单位均为cm) 3.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: 粗管中气体的最
3、终压强;活塞推动的距离。 1 4.如图所示,内径粗细均匀的U 形管竖直放置在温度为7的环境中,左侧管上端开口,并用轻质活塞封 闭有长l 1=14cm ,的理想气体,右侧管上端封闭,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(依然竖直放置),大气压强恒为p0=76cmHg ,不 计活塞与管壁间的摩擦,分别求活塞再次平衡时左、右两侧管中气体的长度 5.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
4、不动且 处于平衡状态,、两部分气体的高度均为l 0,温度为T0设外界大气压强为 P 0 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B 下降的高度 6.如图,在固定的气缸A 和 B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体,活塞面积之比为SA: SB=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 0,温度皆为 T0=300K A 中气体压强 PA =1.5P 0, P0是气缸外的大气压强现对A 加 1 热,使其
5、中气体的体积增大 4 V 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) 2 7.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 L 2为 10cm,管内水银柱的高度 h 为 13cm,大气压强 P0=75cmHg. (1) 当温度达到多少摄氏度时,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? 8.如图所示,导热气缸A 与导
6、热气缸B 均固定于地面,由刚性杆连接的导热活塞与两气缸间均无摩擦, 两活塞面积SA、 SB的比值 4: 1,两气缸都不漏气;初始状态系统处于平衡,两气缸中气体的长度皆为 7 L ,温度皆为 t0=27, A 中气体压强 PA= 8 P0,P0是气缸外的大气压强; ()求 b 中气体的压强; ()若使环境温度缓慢升高,并且大气压保持不变,求在活塞移动位移为 L 时环境温度为多少摄氏 2 度? 9.如图,两气缸AB 粗细均匀,等高且内壁光滑,其下部由体积可忽略的细管连通;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,其余部分均绝热两气缸中各有一厚度 可忽
7、略的绝热轻活塞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,外界和气缸内气 1 体温度均为7且平衡时,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 ()现通过电阻丝缓慢加热氮气,当活塞b 升至顶部时,求氮气的温度; ()继续缓慢加热,使活塞a 上升,当活塞a 上升的距离是气缸高度的 1 时,求氧气的压强 16 3 、 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. A 20 cm10 cm 体积不计的活塞, D 为阀门整个装置均由导热材料制成起初阀门关闭,A 内有压强 PA 4.0 105 Pa 的氮气 B 内有压强 PB
8、 2.0 105 Pa 的氧气阀门打开后,活塞C 向右移动,最 后达到平衡求活塞 C 移动的距离及平衡后B 中气体的压强 11.如图所示,内壁光滑长度为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 忽略的细管相连,整个装置置于温度27、大气压为p0的环境中,活塞C、 D 的质量及厚度均忽略不 计原长 3l、劲度系数k 3p0 S C、另一端固定在位于汽缸A 缸口的 O 点开 的轻弹簧,一端连接活塞 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)稳定后活塞D 下降的距离; ( 2)改变汽缸内气体的温
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