3-3热学计算题.docx

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1、热学(3-3)一、液柱移动1.如图，一上端开口、下端封闭的瘦长玻璃管竖直放置.玻璃管的下部封有长h=25.0cm的空气柱，中间有一段长2=25.0Cm的水银柱，上部空气柱的长度3=40.0Cm已知大气压强为Po=75.OcmHg.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I/=200cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离T2 .如图所示，粗细匀称、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通,左端封闭气柱长=2呢加（可视为志向气体），两管中水银面等高。先将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面A=IME（环境温度不变，大

2、气压强P9=RfnHg）求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg做单位）此过程中左管内的气体对外界一（填“做正功”做负功“不做功），气体将（填吸热或放热”）。3 .如图所示，U形管右管横截面积为左管2倍，管内水银在左管内封闭了一段长为26cm、温度为280K的空气柱，左右两管水银面高度差为36cm,大气压为76CmHg.现向右管缓慢补充水银.若保持左管内气体的温度不变，当左管空气柱长度变为20Cm时，左管内气体的压强为多大？在条件下，停止补充水银，若给左管的气体加热，使管内气柱长度复:原到26cm,则左管内气体的温度为多少？4 .如图所示，在一辆静止的小车上,竖直固定着两端开口、内径匀称的U形管，

3、U形管的竖直部分与水平部分的长度均为I,管内装有水银，两管内水银面距管口均为3。现将U形管的左端封闭，并让小车水平向右做匀加速直线运动，运动过程中U形管两管内水银面的高度差恰好为,。已知重力加速度为g,水银的密度为P,大气压强为po=pg,环境温度保持不变，求(i)左管中封闭气体的压强p;(ii)小车的加速度a。5 .如图所示，一竖直放置、粗细匀称且足够长的U形玻璃管与容积为）=90cn?的金属球形容器连通,用U形玻璃管中的水银柱封闭肯定质量的志向气体,当环境温度为27时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出=16cm,水银柱上方空气柱长加=20cm。现在对金属球形容器缓慢加热。（已知大气压p

4、o=76cmHg,U形玻璃管的横截面积为S=O.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？当加热到277C时停止加热（此时右管中还有水银），求此时金属球形容器内U形玻璃管左侧、右两侧水银面的高度差。6 .某同学用一端封闭的U形管，探讨肯定质量封闭气体的压强，如图乙所示,U形管竖直放置，当封闭气柱长为1.o时，两侧水银面的高度差为h,大气压强为P0o求封闭气体的压强（用CmHg作单位）；若1.o=2Ocm,h=8.7cm,该同学用与U形管口径相同的量筒往U形管内接着缓慢注入水银，当再注入13.3Cm长水银柱时，右侧水银面恰好与管口相平齐。设环境温度不变，求7 .一

5、端开口的U形管内由水银柱封有一段空气柱，大气压强为76cmHg,当气体温度为27时空气柱长为8cm,开口端水银面比封闭端水银面低2cm,如图所示，求：(1)当气体温度上升到多少C时，空气柱长为IOCm?(2)若保持温度为27不变，在开口端加入多少长的水银柱能使空气柱长为6cm?8 .如图为匀称薄壁U形管，左管上端封闭，右管开口且足够长，管的截面积为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，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TO时，左、右管内液面等高，两管内空气柱长度均为1.,压强均等于外界大气压Po,重力加速度为g,现使左、右两管温度同时缓慢上升，在

6、活塞离开卡口上升前，左、右两管液面保持不动，试求:(1)温度上升到多少时，右管活塞起先离开卡口上升;(2)温度上升到多少时，两管液面高度差为1.9 .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，当温度上升时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声.27。C时，空气柱长度1.l为20Cm,水银上表面与导线下端的距离1.2为IOCm,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)假如要使该装置在87。C时报警，则应当再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？(3)假如大气压增大，则该报警器的报警温度会受到怎样的影响？10

7、.如图所示，竖直放置的匀称细U型试管，左侧管长1.A=30cm,右管足够长且管口开口，初始时左管内被水银封闭的空气柱长20cm,气体温度为27。左右两管水银面等高.己知大气压强为p0=75cmHg.(1)现对左侧封闭气体加热，直至两侧水银面形成IoCm长的高度差.则此时气体的温度为多少摄氏度？(2)保持此时温度不变，从右侧管口缓慢加入水银，则至少加入多少长度的水银，可以使得左侧管内气体更原最初的长度？二、活塞移动问题11 .如图，绝热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。两气缸内装有处于平衡状态的志向气体，起先时体积均为V。、温度均为To0缓慢加热A中气体，

8、停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍。设环境温度始终保持不变，求气缸A中气体的体积VA和温度Ta012.如图，两气缸AB粗细匀称，等高且内壁光滑，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，其余部分均绝热.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Po,外界和气缸内气体温度均为7且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的14,活塞b在气缸的正中心.(i)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；(ii)接着缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度

9、的116时，求氧气的压强.13.肯定质量的志向气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h,可沿气缸无摩擦地滑动，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h40再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面。外界大气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度。14如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸竖直放置，在距气缸底部l=36cm处有一与气缸固定连接的卡环，活塞与气缸底部之间封闭了肯定质量的气体。当气体的温度T0=300K大气压强p0=1.0105Pa时，活塞与气缸底部之间的距离0=30cm,不计活塞的质量和厚度。现对气缸加热，使活塞缓慢

10、上升，求:(i)活塞刚到卡环处时封闭气体的温度T1.(ii)封闭气体温度上升到T2=540K时的压强p215 .用销钉固定的活塞把水平放置的容器分隔成A、B两部分，其容积之比Va：Vb=2:1r如图所示,起初A中有温度为127、压强为1.8IO5Pa的空气，B中有压强为1.2l05Pa、温度为27。C的空气，拔去销钉后使活塞无摩擦地移动(不漏气)，由于容器壁缓慢导热，最终温度都变成27,活塞也停止移动，求最终A中气体的压强。16 .如图，柱形容器内用不漏气的轻质绝热活塞封闭肯定量的志向气体，容器外包袱保温材料。起先时活塞至容器底部的高度为M，容器内气体温度与外界温度相等。在活塞上逐步加上多个破

11、码后，活塞下降到距容器底部H2处，气体温度上升了然后取走容器外的保温材料，活塞位置接着下降，最终静止于距容器底部”3处：己知大气压强为加。求：气体最终的压强与温度。17 .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完全相同的A、B两部分.初始时两部分气体压强均为p、热力学温度均为T,使A的温度上升!而保持B部分气体温度不变.则A部分气体的压强增加量为多少？18 .如图，两个侧壁绝热、顶部和底部者隈热的相同汽缸直立放置，汽缸底部和顶部均有细管连通顶部的细管带有阀门K.两汽缸的容积均为Vo汽缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽视).起先时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为志向气体)，压强分别为P。和po/3；左活塞在汽缸正中间,其上方为真空；右活塞上方气体体积为Vo4.现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至汽缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K,经过一段时间，重新达到平衡.已知外界温度为T0,不计活塞与汽缸壁间的摩擦.求：(1)恒温热源的温度T;(2)重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积Vx.