2020年高考物理二轮专项训练卷 专题23 气缸与液柱模型(含解析)
2020年高考名校物理模拟试题分项解析热点45 热力学定律和液柱模型(原卷版)
热点45热力学定律和液柱模型高考真题1.（2019全国理综III卷33）（2）（10分）如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0cm。
若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。
已知大气压强为76cmHg，环境温度为296K。
（i）求细管的长度；（i）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。
2.（10分）(2018·高考全国卷III)（2）在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一股水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。
当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1=18.0cm和l2=12.0cm，左边气体的压强为12.0cmHg。
现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。
求U形管平放时两边空气柱的长度。
在整个过程中，气体温度不变。
3.（2017海南高考）（2）（8分）一粗细均匀的U形管ABCD的A端封闭，D端与大气相通。
用水银将一定质量的理想气体封闭在U形管的AB一侧，并将两端向下竖直放置，如图所示。
此时AB侧的气体柱长度l1=25cm。
管中AB、CD两侧的水银面高度差h1=5cm。
现将U形管缓慢旋转180°，使A、D两端在上，在转动过程中没有水银漏出。
已知大气压强p0=76cmHg。
求旋转后，AB、CD两侧的水银面高度差。
4.（1）（5分）（2017全国II卷·33·1）如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。
现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。
待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。
假设整个系统不漏气。
下列说法正确的是________（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。
2023年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练有关理想气体实验定律的平衡和动力学模型试题含答案
2023年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练专题29有关理想气体实验定律的平衡和动力学模型特训目标特训内容目标1高考真题（1T—4T ）目标2有关理想气体实验定律的平衡模型（5T —8T ）目标3有关理想气体实验定律的动力学模型（9T —12T ）【特训典例】一、高考真题1．如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。
一个容积09.9V L =的导热汽缸下接一圆管，用质量190g m =、横截面积210cm =S 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。
活塞下端用轻质细绳悬挂一质量210g m =的U 形金属丝，活塞刚好处于A 位置。
将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B 。
已知A 、B 间距离10cm h =，外界大气压强50 1.0110Pa p =⨯，重力加速度取210m/s ，环境温度保持不变，求：（1）活塞处于A 位置时，汽缸中的气体压强1p ；（2）活塞处于B 位置时，液体对金属丝拉力F 的大小。
2．小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。
导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量1600g m =、截面积220cm S =的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。
一轻质直杆中心置于固定支点A 上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量21200g m =的铁块，并将铁块放置到电子天平上。
当电子天平示数为600.0g 时，测得环境温度1300K T =。
设外界大气压强50 1.010Pa p =⨯，重力加速度210m/s g =。
（1）当电子天平示数为400.0g 时，环境温度2T 为多少？（2）该装置可测量的最高环境温度max T 为多少？3．如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。
专题27 有关理想气体实验定律的玻璃管类和气缸类模型(解析版)
2023年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练专题27 有关理想气体实验定律的玻璃管类和气缸类模型一、高考真题1．足够长的玻璃管水平放置，用长19cm 的水银封闭一段长为25cm 的空气柱，大气压强为76cmHg ，环境温度为300K ，将玻璃管缓慢顺时针旋转到竖直，则：①空气柱是吸热还是放热②空气柱长度变为多少③当气体温度变为360K 时，空气柱长度又是多少？【答案】①放热；②20cm ；③24cm【详解】①②以封闭气体为研究对象，气体做等温变化，设玻璃管横截面积为S ，玻璃管水平时176cmHg p =；125V S =玻璃管竖起来后219cmHg 76cmHg 95cmHg p =+=；2V LS =根据1122pV p V =解得20cm L =气体体积减小，外界对气体做功，但其温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知气体向外放热；③空气柱长度为20cm ；由等压变化得2312V V T T =其中1300K T =；220V S =；'3V LS =解得'24cm L = 2．水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。
设汽缸内、外压强均为大气压强0p 。
活塞面积为S ，隔板两侧气体体积均为0SL ，各接触面光滑。
连杆的截面积忽略不计。
现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的12，设整个过程温度保持不变，求：（i ）此时上、下部分气体的压强；（ii ）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g ）。
【答案】（1）02p ，023p ；（2）043p S g 【详解】（1）旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知001012p SL p SL ⋅=⋅解得旋转后上部分气体压强为102p p =旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为0001322SL SL SL +=，则 002032p SL p SL ⋅=⋅解得旋转后下部分气体压强为2023p p = （2）对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力mg 竖直向下，上部分气体对活塞的作用力竖直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡条件可知12p S mg p S =+解得活塞的质量为043p S m g= 3．定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略。
2020新课标高考物理练习：专题六热学含解析
1.(2020·山东等级考模拟)如图所示、水平放置的封闭绝热汽缸、被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a 、b 两部分．已知a 部分气体为1 mol 氧气、b 部分气体为2 mol 氧气、两部分气体温度相等、均可视为理想气体．解除锁定、活塞滑动一段距离后、两部分气体各自再次达到平衡态时、它们的体积分别为V a 、V b 、温度分别为T a 、T b .下列说法正确的是( )A.V a >V b 、T a >T bB ．V a >V b 、T a <T b C.V a <V b 、T a <T b D ．V a <V b 、T a >T b解析：选D.解除锁定前、两部分气体温度相同、体积相同、由pV ＝nRT 可知b 部分压强大、故活塞左移、平衡时V a <V b 、p a ＝p b .活塞左移过程中、a 气体被压缩内能增大、温度增大、b 气体向外做功、内能减小、温度减小、平衡时T a >T b .考情分析典题再现2.(2020·山东等级考模拟)如图所示、按下压水器、能够把一定量的外界空气、经单向进气口压入密闭水桶内．开始时桶内气体的体积V 0＝8.0 L 、出水管竖直部分内外液面相平、出水口与大气相通且桶内水面的高度差h 1＝0.20 m ．出水管内水的体积忽略不计、水桶的横截面积S ＝0.08 m 2.现压入空气、缓慢流出了V 1＝2.0 L 水．求压入的空气在外界时的体积ΔV 为多少？已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m 3、外界大气压强p 0＝1.0×105Pa 、取重力加速度大小g ＝10 m/s 2、设整个过程中气体可视为理想气体．温度保持不变.解析：设流出2 L 水后、液面下降Δh 、则Δh ＝V1S此时、瓶中气体压强p 2＝p 0＋ρg (h 1＋Δh )、体积V 2＝V 0＋V 1设瓶中气体在外界压强下的体积为V′、则p2V2＝p0V′初始状态瓶中气体压强为p0、体积为V0、故ΔV＝V′－V0解得ΔV＝2.225L.答案：见解析考情分析典题再现3.(20xx·高考全国卷Ⅰ)(1)某容器中的空气被光滑活塞封住、容器和活塞绝热性能良好、空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同、压强大于外界．现使活塞缓慢移动、直至容器中的空气压强与外界相同．此时、容器中空气的温度______(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度、容器中空气的密度______(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度.(2)热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时、先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中、然后炉腔升温、利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理、改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3、炉腔抽真空后、在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2 m3、使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa、使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃.氩气可视为理想气体.①求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；②将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃、求此时炉腔中气体的压强.解析：(1)由于初始时封闭在容器中的空气的压强大于外界压强、容器和活塞绝热性能良好、容器中空气与外界没有热量交换、容器中的空气推动活塞对外做功、由热力学第一定律可知、空气内能减小．根据理想气体内能只与温度有关可知、活塞缓慢移动后容器中空气的温度降低、即容器中的空气温度低于外界温度．因压强与气体温度和分子的密集程度有关、当容器中的空气压强与外界压强相同时、容器中空气温度小于外界空气温度、故容器中空气的密度大于外界空气密度.(2)①设初始时每瓶气体的体积为V0、压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p1.假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时、其体积膨胀为V1.由玻意耳定律p0V0＝p1V1 ①被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为V′1＝V1－V0 ②设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2、体积为V2.由玻意耳定律p2V2＝10p1V′1 ③联立①②③式并代入题给数据得p2＝3.2×107 Pa. ④②设加热前炉腔的温度为T0、加热后炉腔温度为T1、气体压强为p3.由查理定律p3 T1＝p2T0⑤联立④⑤式并代入题给数据得p3＝1.6×108 Pa.答案：(1)低于大于(2)①3.2×107 Pa②1.6×108 Pa考情分析命题研究本讲中近几年高考重点考查：对分子动理论、内能、热力学定律的理解、固体、液体和气体的性质的理解、气体实验定律、气体状态变化图象与理想气体状态方程的理解及应用．考查题型固定：(1)为“五选三”的选择式填空题、(2)为小型计算题．山东模考此部分为必考题型、在单项选择题和计算题中都有考查、特别注重理论的应用、在备考时仍要加强对2．对三个气体实验定律要有充分的理解(1)定律在温度不太低、压强不太大的情况下适用；(2)一定质量的理想气体做等容变化时、气体的压强跟摄氏温度不成正比； (3)气体做等容变化时、气体压强的变化量与温度的变化量成正比、即p1T1＝p2T2＝ΔpΔT＝C . 以上(2)和(3)对等压变化同样适用． 3．封闭气体压强的计算方法 (1)“活塞模型”求活塞封闭的气体压强时、一般以活塞为研究对象(有时取汽缸为研究对象)、分析它受到的气体压力及其他各力、列出受力的平衡方程、求解压强．如图所示、活塞静止于光滑的汽缸中、活塞质量为m 、面积为S 、被封闭气体的压强为p 、大气压强为p 0、活塞受力如图所示、由平衡条件得pS ＝p 0S ＋mg 、解得p ＝p 0＋mgS.(2)“液柱模型”求液柱封闭的气体压强时、一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程、要注意： ①液体因重力产生的压强大小为p ＝ρgh (其中h 为至液面的竖直高度)； ②不要漏掉大气压强、同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力；③有时直接应用连通器原理——连通器内静止的液体、同种液体在同一水平面上各处压强相等；④当液体为水银时、可灵活应用压强单位“cmHg ”等、使计算过程简洁． 4．应用气体实验定律的解题思路 (1)选择对象——某一定质量的理想气体；(2)找出参量——气体在始末状态的参量p 1、V 1、T 1及p 2、V 2、T 2；(3)认识过程——认清变化过程是正确选用物理规律的前提；(4)列出方程——选用某一实验定律或状态方程、代入具体数值求解、并讨论结果的合理性．若为两部分气体、除对每部分气体作上述分析外、还要找出它们始末状态参量之间的关系、列式联立求解．【典题例析】(20xx·高考全国卷Ⅲ)如图、一粗细均匀的细管开口向上竖直放置、管内有一段高度为2.0 cm的水银柱、水银柱下密封了一定量的理想气体、水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置、水银柱下表面恰好位于管口处、且无水银滴落、管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76 cmHg、环境温度为296 K.(1)求细管的长度；(2)若在倒置前、缓慢加热管内被密封的气体、直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止、求此时密封气体的温度．[解析](1)设细管的长度为L、横截面的面积为S、水银柱高度为h、初始时、设水银柱上表面到管口的距离为h1、被密封气体的体积为V、压强为p；细管倒置时、气体体积为V1、压强为p1.由玻意耳定律有pV＝p1V1 ①由力的平衡条件有p＝p0＋ρgh②p1＝p0－ρgh③式中、ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小、p0为大气压强．由题意有V＝S(L－h1－h) ④V1＝S(L－h) ⑤由①②③④⑤式和题给条件得 L ＝41 cm.⑥(2)设气体被加热前后的温度分别为T 0和T 、由盖－吕萨克定律有 V T0＝V1T⑦由④⑤⑥⑦式和题给数据得 T ＝312 K ．⑧[答案] (1)41 cm (2)312 K【题组突破】角度1 实验：探究气体压强与体积的关系 1.如图甲、“探究气体压强与体积的关系”实验中：(1)研究对象是________、实验中应保持不变的参量是________、它的体积由________直接读出、它的压强由________传感器等计算机辅助系统得到．(2)某同学在做“气体的压强与体积的关系”实验中、测得的实验数据在计算机屏幕上显示如下表所示、仔细观察“p ·V ”一栏中的数值、发现越来越小、造成这一现象的可能原因是________．序号 V (mL) p (×105 Pa) p ·V (×105 Pa ·mL)1 20.0 1.001 0 20.0202 18.0 1.095 2 19.7143 16.0 1.231 3 19.7014 14.0 1.403 0 19.642 512.01.635 119.621A.实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大 B ．实验时环境温度增大了 C ．实验时外界大气压强发生了变化 D ．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏(3)某同学在一次实验中、计算机屏幕显示如图乙所示、其纵坐标表示封闭气体的压强、则横坐标表示的物理量是封闭气体的________．A ．热力学温度TB ．摄氏温度tC ．体积VD ．体积的倒数1V(4)实验过程中、下列哪些操作是错误的________． A ．推拉活塞时、动作要慢B ．推拉活塞时、手不能握住注射器含有气体的部分C ．压强传感器与注射器之间的软管脱落后、应迅速重新装上继续实验D ．活塞与针筒之间要保持气密性答案：(1)封闭在注射器内的气体 温度和质量 注射器压强 (2)D (3)D (4)C 2.某同学用如图所示注射器探究气体压强与体积的关系、实验开始时在注射器中用橡皮帽封闭了一定质量的空气、则：(1)若注射器上全部刻度的容积为V 、用刻度尺测得全部刻度长为L 、则活塞的横截面积可表示为________．(2)测得活塞和框架的总质量是M 、大气压强为p 0、当注射器内气体处于某状态时、在框架左右两侧对称挂两个砝码、每个砝码质量为m 、不计活塞与注射器管壁间摩擦、则稳定后注射器内气体的压强可表示为____________．解析：(1)注射器可看做圆柱体、由V ＝SL 得：S ＝VL①.(2)装置达到稳定状态后、设气体压强为p 、由平衡条件知p 0S ＋(M ＋2m )g ＝pS ② 由①②式可得：p ＝p 0＋（M ＋2m ）gLV.答案：(1)VL (2)p 0＋（M ＋2m ）gL V角度2 “玻璃管—水银柱”模型3.(20xx·高考全国卷 Ⅲ )在两端封闭、粗细均匀的U 形细玻璃管内有一段水银柱、水银柱的两端各封闭有一段空气．当U 形管两端竖直朝上时、左、右两边空气柱的长度分别为l 1＝18.0 cm 和l 2＝12.0 cm 、左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U 形管缓慢平放在水平桌面上、没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U 形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中、气体温度不变．解析：设U 形管两端竖直朝上时、左、右两边气体的压强分别为p 1和p 2.U 形管水平放置时、两边气体压强相等、设为p 、此时原左、右两边气柱长度分别变为l ′1和l ′2.由力的平衡条件有p 1＝p 2＋ρg (l 1－l 2)①式中ρ为水银密度、g 为重力加速度大小 由玻意耳定律有 p 1l 1＝pl ′1 ② p 2l 2＝pl ′2③两边气柱长度的变化量大小相等 l ′1－l 1＝l 2－l ′2④由①②③④式和题给条件得 l ′1＝22.5 cml ′2＝7.5 cm. 答案：见解析角度3 “活塞—汽缸”模型4．(20xx·高考全国卷Ⅱ)如图、一容器由横截面积分别为2S 和S 的两个汽缸连通而成、容器平放在水平地面上、汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分、分别充有氢气、空气和氮气．平衡时、氮气的压强和体积分别为p 0和V 0、氢气的体积为2V 0、空气的压强为p .现缓慢地将中部的空气全部抽出、抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变、活塞没有到达两汽缸的连接处、求(1)抽气前氢气的压强； (2)抽气后氢气的压强和体积．解析：(1)设抽气前氢气的压强为p 10、根据力的平衡条件得 (p 10－p )·2S ＝(p 0－p )·S ① 得p 10＝12(p 0＋p )．②(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p 1和V 1、氮气的压强和体积分别为p 2和V 2. 根据力的平衡条件有p 2·S ＝p 1·2S ③由玻意耳定律得 p 1V 1＝p 10·2V 0 ④ p 2V 2＝p 0V 0⑤由于两活塞用刚性杆连接、故 V 1－2V 0＝2(V 0－V 2)⑥联立②③④⑤⑥式解得 p 1＝12p 0＋14pV 1＝4（p0＋p ）V02p0＋p.答案：(1)12(p 0＋p ) (2)12p 0＋14p4（p0＋p ）V02p0＋p角度4 变质量问题的处理5．一氧气瓶的容积为0.08 m 3、开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m 3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时、需重新充气．若氧气的温度保持不变、求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．解析：设氧气开始时的压强为p 1、体积为V 1、压强变为p 2(2个大气压)时、体积为V 2、根据玻意耳定律得 p 1V 1＝p 2V 2①重新充气前、用去的氧气在p 2压强下的体积为 V 3＝V 2－V 1② 设用去的氧气在p 0(1个大气压)压强下的体积为V 0、则有p 2V 3＝p 0V 0③设实验室每天用去的氧气在p 0压强下的体积为ΔV 、则氧气可用的天数为N ＝V0ΔV ④联立①②③④式、并代入数据得N ＝4(天)． 答案：4天角度5 气体的微观解释6.(20xx·高考全国卷Ⅱ)如p －V 图所示、1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态、对应的温度分别是T 1、T 2、T 3.用N 1、N 2、N 3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数、则N 1________N 2、T 1________T 3、N 2________N 3.(填“大于”“小于”或“等于”)解析：对一定质量的理想气体、pVT 为定值、由p －V 图象可知、2p 1·V 1＝p 1·2V 1>p 1·V 1、所以T 1＝T 3>T 2.状态1与状态2时气体体积相同、单位体积内分子数相同、但状态1下的气体分子平均动能更大、在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数更多、所以N 1>N 2；状态2与状态3时气体压强相同、状态3下的气体分子平均动能更大、在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数较少、所以N 2>N 3.答案：大于 等于 大于命题角度解决方法易错辨析“玻璃管—水银柱”模型以水银柱为研究对象进行受力分析、联系两部分气体的p 、V 、T 等参量；再结合实验定律求解问题准确找到液柱高度差是求解压强的关键点“活塞—汽缸”模型分析活塞的受力情况、结合运动状态、求解封闭气体的压强找出封闭气体初、末状态的参量、结合实验定律求解结果“充气、抽气”变质量问题 转“变质量”问题为“不变质量”问题、把全部气体作为研究对象选取的研究对象一定要在变化前后都包括进去、否则质量变化、实验定律不再适用的过程中、气体对外界做功、W ＜0、且为绝热过程、Q ＝0、根据ΔU ＝Q ＋W 、知ΔU ＜0、即气体内能减小、温度降低、气体分子的平均动能减小、选项B 错误；C →D 的过程中、气体分子的平均动能不变、气体体积减小、单位体积内的分子数增多、故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多、选项C 正确；D →A 的过程为绝热压缩、故Q ＝0、W ＞0、根据ΔU ＝Q ＋W 、知ΔU ＞0、即气体的内能增加、温度升高、所以气体分子的速率分布曲线发生变化、选项D 错误．(2)从A →B 气体为等温变化、根据玻意耳定律有p A V A ＝p B V B 、 所以V B ＝pAVA pB ＝pA×1023pA L ＝15 L所以单位体积内的分子数n ＝NA VB ＝6.0×102315 个/L ＝4×1022 个/L＝4×1025 个/m 3.[答案] (1)C (2)4×1025 个【题组突破】1.(20xx·高考全国卷Ⅲ)如图、一定量的理想气体从状态a 变化到状态b 、其过程如p －V 图中从a 到b 的直线所示．在此过程中( )A ．气体温度一直降低B ．气体内能一直增加C ．气体一直对外做功D ．气体一直从外界吸热E ．气体吸收的热量一直全部用于对外做功解析：选BCD.一定量的理想气体从a 到b 的过程、由理想气体状态方程paVa Ta ＝pbVb Tb 可知、T b >T a 、即气体的温度一直升高、选项A 错误；根据理想气体的内能只与温度有关、可知气体的内能一直增加、选项B 正确；由于从a 到b 的过程中气体的体积增大、所以气体一直对外做功、选项C 正确；根据热力学第一定律、从a 到b 的过程中、气体一直从外界吸热、选项D 正确；气体吸收的热量一部分增加内能、一部分对外做功、选项E 错误．2．(20xx·湖北八校高三4月联考)一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B 再变化到状态C 、其状态变化过程的p －V 图象如图所示．已知该气体在状态A 时的温度为27 ℃.C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目D．与0 ℃时相比、100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大解析：选B.根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知、题图中两条曲线下面积相等、选项A错误；题图中实线占百分比较大的分子速率较大、分子平均动能较大、根据温度是分子平均动能的标志、可知实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形、选项B正确；根据分子速率分布图可知、题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比、不能得出任意速率区间的氧气分子数目、选项C错误；由分子速率分布图可知、与0 ℃时相比、100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较小、选项D错误．6．(20xx·山东十校联考)下列说法中不正确的是()A．非晶体呈各向同性、晶体也有可能呈各向同性B．布朗运动虽不是分子运动、但是它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动C．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡、那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡、用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量叫做温度D．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变、则气泡内部气体(视为理想气体)内能不变解析：选 B.非晶体呈各向同性、多晶体也有可能呈各向同性、而单晶体大多表现为各向异性、A正确；布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动、是液体分子无规则热运动的反映、不是组成固体颗粒的分子在做无规则运动、B错误；根据热力学第零定律、如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡、那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡、用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量叫做温度、C正确；温度是分子的平均动能的标志、若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变、则分子的平均动能不变；而且气体的内能与体积无关、所以气泡内部气体(视为理想气体)内能不变、D正确．7.如图、一定质量的理想气体从状态a出发、经过等容过程ab到达状态b、再经过等温过程bc到达状态c、最后经等压过程ca回到初态a.下列说法正确的是()A．在过程ab中气体的内能不变B．在过程ab中气体对外界做功C．在过程bc中气体从外界吸收热量D．在过程ca中气体从外界吸收热量解析：选C.ab过程、气体压强增大、体积不变、则温度升高、内能增加、A项错误；ab 过程发生等容变化、气体对外界不做功、B项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定、bc过程发生等温变化、内能不变、bc过程、气体体积增大、气体对外界做正功、根据热力学第一定律可知气体从外界吸热、C 项正确；ca 过程、气体温度降低、内能减小、外界对气体做正功、根据热力学第一定律可知气体向外界放热、D 项错误．8．下列说法正确的是( )A ．热平衡是指一个系统内部的状态不再改变时所处的状态B ．布朗运动的规律反映出分子热运动的规律、即小颗粒的运动是液体分子无规则运动C ．分子质量不同的两种气体、温度相同时、其分子的平均动能一定相同D ．物块在自由下落过程中、分子的平均动能增大、分子势能减小解析：选C.处于热平衡的系统温度保持不变、但是压强和体积等物理量可以改变、故A 错误；布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动、反映的是液体分子热运动的规律、故B 错误；温度是分子平均动能的标志、分子质量不同的两种气体、温度相同时、其分子的平均动能一定相同、选项C 正确；分子动能与分子势能都与机械能无关、物块在自由下落过程中、动能增加、重力势能减小、而分子平均动能和分子势能不变、故D 错误．二、非选择题9．如图所示、汽缸内封闭一定质量的某种理想气体、活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡、已知活塞距缸口h ＝50 cm 、活塞面积S ＝10 cm 2、封闭气体的体积为V 1＝1 500 cm 3、温度为0 ℃、大气压强p 0＝1.0×105 Pa 、物体重力G ＝50 N 、活塞重力及一切摩擦不计．缓慢升高环境温度、封闭气体吸收了Q ＝60 J 的热量、使活塞刚好升到缸口．求：(1)活塞刚好升到缸口时、气体的温度；(2)汽缸内气体对外界做的功；(3)气体内能的变化量．解析：(1)封闭气体初态：V 1＝1 500 cm 3、T 1＝273 K末态：V 2＝1 500 cm 3＋50×10 cm 3＝2 000 cm 3缓慢升高环境温度、封闭气体做等压变化则有V1T1＝V2T2解得T 2＝364 K.(2)设封闭气体做等压变化的压强为p对活塞：p 0S ＝pS ＋G汽缸内气体对外界做功W ＝pSh解得W ＝25 J.(3)由热力学第一定律得、汽缸内气体内能的变化量ΔU ＝Q －W得ΔU ＝35 J。
2020年高考物理二轮专项训练卷-专题23-气缸与液柱模型(含解析)
2020年高考物理二轮专项训练卷-专题23-气缸与液柱模型(含解析)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN专题23、气缸与液柱模型1.如图所示，一圆筒形汽缸静止于地面上，汽缸的质量为M ，活塞(连同手柄)的质量为m ，汽缸内部的横截面积为S ，大气压强为p 0，平衡时汽缸内的容积为V .现用手握住活塞手柄缓慢向上提．设汽缸足够长，不计汽缸内气体的重力和活塞与汽缸壁间的摩擦，求汽缸在开始以及刚提离地面时封闭气体的压强分别为多少？【答案】：见解析【解析】：开始时由于活塞处于静止状态，对活塞进行受力分析，如图甲所示．由平衡条件可得p 0S ＋mg ＝p 1S ，则p 1＝p 0＋mgS ；当汽缸刚被提离地面时汽缸处于静止状态，汽缸与地面间无作用力，对汽缸进行受力分析，如图乙所示．由平衡条件可得p 2S ＋Mg ＝p 0S则p 2＝p 0－Mg S.2.(2018·全国Ⅱ卷)如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a 和b ，a 、b 间距为h ，a 距缸底的高度为H ；活塞只能在a 、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体，已知活塞质量为m ，面积为S ，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p 0，温度均为T 0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b 处，求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g .【答案】：⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0 (p 0S ＋mg)h 【解析】：开始时活塞位于a 处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动．设此时汽缸中气体的温度为T 1，压强为p 1，根据查理定律有p 0T 0＝p 1T 1，① 根据力的平衡条件有p 1S ＝p 0S ＋mg ，② 联立①②式可得T 1＝⎝⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0，③ 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b 处，设此时汽缸中气体的温度为T 2；活塞位于a 处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2，根据盖—吕萨克定律有V 1T 1＝V 2T 2，④ 式中V 1＝SH ，⑤V 2＝S (H ＋h )，⑥联立③④⑤⑥式解得T 2＝⎝⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0ST 0.⑦从开始加热到活塞到达b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W ＝(p 0S ＋mg )h .3.如图所示，一根粗细均匀的长l ＝72 cm 的细玻璃管AB 开口朝上竖直放置，玻璃管中有一段长h ＝24 cm 的水银柱，下端封闭了一段长x 0＝24 cm 的空气柱，系统温度恒定，外界大气压强恒为p 0＝76 cmHg.现将玻璃管缓慢倒置，若空气可以看做理想气体，求倒置后水银柱相对B 端移动的距离．【答案】22 cm【解析】设水银密度为ρ，玻璃管横截面积为S ，重力加速度为g .如图所示，倒置前，下部空气压强为p B ＝p 0＋ρgh ＝100 cmHg.倒置后，若水银没有流出玻璃管，封闭空气柱的压强为p ′＝p 0－ρgh .由玻意耳定律得p B Sx 0＝p ′Sx 2， 解得x 2＝46 cm.则x 2＋h ＜l ，故假设成立．所以水银柱相对B 端移动46 cm －24 cm ＝22 cm.4.(2018·全国Ⅰ卷)如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K ，开始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p 0.现将K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V8时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6，不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g .求流入汽缸内液体的质量．【答案】见解析【解析】设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V 1，压强为p 1；下方气体的体积为V 2，压强为p 2，在活塞下移的过程中，活塞上下方气体的温度保持不变．由玻耳定律得p 0V2＝p 1V 1p 0V2＝p 2V 2由已知条件得V 1＝V 2＋V 6－V 8＝1324VV 2＝V 2－V 6＝V 3设活塞上方液体的质量为m ，由平衡条件得p 2S ＝p 1S ＋mg 联立以上各式得m ＝15p 0S26g.5.如图所示,内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上,汽缸内部被活塞封有一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,质量和厚度都不计,活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起,弹簧处于原长。
高考物理二轮复习考点第十四章热学专题与气缸相关的计算问题
专题14.4 与气缸相关的计算问题1.（2020江西赣中南五校联考）如图，质量为M的导热性能极好的气缸，高为L，开口向上置于水平地面上，气缸中有横截面积为S、质量为m的光滑活塞，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。
外界温度为t1、大气压为p0，此时气柱高度为l，气缸和活塞的厚度均可忽略不计，重力加速度为g。
(1)用竖直向上的力作用在活塞上使气缸能离开地面，则需要施加的最小力F1 多大？(2)将气缸固定在地面上，如果气体温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸顶端，求在顶端处，竖直拉力F2 的大小。
(3)如果外界温度由t1 缓慢升高到恰使活塞移至气缸顶端，则此时外界温度为多少摄氏度？【参考答案】(1) (M+m)g；(2) ( mg+p0S)×(L-l)/ L；(3)273tlL-273【命题意图】本题考查平衡条件、气体实验定律及其相关的知识点，意在考查运用相关知识解决实际问题的能力。
在起始状态对活塞由受力平衡得：p1S=mg+p0S在气缸顶端对活塞由受力平衡得：F2+p2S=mg+p0S 解得F2=p1S- p2S=( mg+p0S)×(L-l)/L(3)由盖-吕萨克定律得：lST='LST而：T=t+273，T’=t’+273，解得：t’=273tlL-273。
2（2020金考卷）如图所示，一圆筒形汽缸静止于地面上，汽缸的质量为M，活塞(连同手柄)的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，大气压强为Ｐ0，平衡的汽缸内的容积为V0，现用手握住活塞手柄缓慢向上提.设汽缸足够长，在整个上提过程中气体的温度保持不变，不计汽缸内气体的重力与活塞与汽缸壁间的摩擦，求汽缸刚提离地面时活塞上升的距离.【命题意图】本题考查玻意耳定律及其相关的知识点。
【解题思路】p1=p0+ V1=V0————————————(2分)P2=p0- V2=V————————————(2分)等温变化：p1V1=P2V2————————————(3分)H==————————————(3分)3.(2020·湖南永州二模)如图所示,在绝热圆柱形汽缸中用光滑绝热活塞密闭有一定质量的理想气体,在汽缸底部开有一小孔,与U形水银管相连,外界大气压为p0=1.0×105 Pa,缸内气体温度t0=27 ℃,稳定后两边水银面的高度差为Δh=1.5 cm,此时活塞离容器底部的高度为l=50 cm(U形管内气体的体积忽略不计)。
2020届高考物理二轮复习选考与近代物理微专题突破：(2)固体、液体和气体 Word版含答案
固体、液体和气体1、关于晶体,以下说法中正确的是( )A.晶体一定有规则的几何外形;B.晶体一定具有各向异性,只有非晶体显示各向同性;C.晶体熔化时具有一定的熔点;D.晶体融化时吸收热量,分子平均动能一定增大;2、下面说法正确的是( )A.鸭子从池塘中出来,羽毛并不湿——毛细现象B.细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力C.粉笔能吸干纸上的墨水迹——浸润现象D.布做的雨伞,虽然纱线间有空隙,却不漏雨水——毛细现象3、如图所示为一定质量的某种气体在p-V-图中的等温线,A、B是等温线上的两点,△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2,则( )A.S1>S2B.S1=S2C.S1<S2D.无法比较4、关于饱和汽和相对湿度,下列说法中错误的是( )A.使未饱和汽变成饱和汽,可采用降低温度的方法B.空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压C.密闭容器中装有某种液体及其饱和蒸气,若温度升高,同时增大容器的容积,饱和汽压可能会减小D.相对湿度过小时,人会感觉空气干燥5、如图所示，某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度，当容器水温是30℃时，空气柱长度为30cm，当水温是90℃时，空气柱的长度是36cm，则该同学测得的绝对零度相当于（）A.-273℃B.-270℃C.-268℃D.-271℃6、一定质量的气体经历一系列状态变化,其p—1/V图线如图所示,变化顺序由a→b→c→d →a,图中ab线段延长线过坐标原点,cd线段与p轴垂直,da线段与1/V轴垂直。
气体在此状态变化过程中( )A.a→b,压强减小、温度不变、体积增大B.b→c,压强增大、温度降低、体积减小C.c→d压强不变、温度升高、体积减小D.d→a,压强减小、温度升高、体积不变7、关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中,正确的是( )A.甲图中,由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知,当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力均为零B.乙图中,由一定质量的氧气分子分别在不同温度下速率分布情况,可知温度T1<T2C.丙图中,在固体薄片上涂上石蜡,用烧热的针接触其上一点,从石蜡熔化情况可判定固体薄片必为非晶体D.丁图中,液体表面层分子间相互作用表现为斥力,正是因为斥力才使得水黾可以停在水面上8、下列关于固体、液体和气体的说法正确的是( ) A.固体中的分子是静止的,液体、气体中的分子是运动的 B.液体表面层中分子间的相互作用力表现为引力 C.固体、液体和气体中都会有扩散现象发生 D.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零 E.某些固体在熔化过程中,虽然吸收热量但温度却保持不变9、如图所示为一定质量的理想气体沿着如图所示的方向发生状态变化的过程,则该气体压强的变化是( )A.从状态c 到状态d,压强减小B.从状态d 到状态a,压强不变C.从状态a 到状态b,压强增大D.从状态b 到状态c,压强增大10、在不计分子间作用力的情况下，关于气体压强，下列说法正确的是（ ） A. 一定质量的某种气体，温度不变时气体压强一定不变 B. 一定质量的某种气体，分子的密集程度减小时压强一定增大 C. 一定质量的某种气体，分子的密集程度减小时压强可能不变D. 从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁的碰撞引起的11、将横截面积为S 的圆柱形气缸固定在铁架台上,内有可自由移动的轻质活塞,活塞通过轻杆与质量为m 的重物相连,将一团燃烧的轻质酒精棉球经阀门K 放置于活塞上,棉球熄灭时立即关闭阀门K,此时活塞与气缸底部距离为 L 。
高考物理热学气缸活塞类型十大考点
高考物理热学气缸活塞类型十大考点对近几年高考试题研究发现，有关气缸类型试题是考查热学的好载体，一直受高考命题者青睐，该类试题命题的意图主要是考查对热学基本规律的综合应用，都是围绕气缸活塞的变化问题设置的。
由于该类试题涉及热学和力学知识，需要学生有较好的分析综合思维能力以及灵活运用知识解决问题的能力。
因此，在高三物理复习过程中，要重视该类问题的解法思路分析，归纳题型的种类和考点，提高学生分析问题和解决问题的能力。
考点一、考查热力学第一定律例1．（20XX年广东卷）如图1是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，缸内气体的A．温度升高，内能增加600JB．温度升高，内能减少200JC．温度降低，内能增加600JD．温度降低，内能减少200J解析：由热力学第一定律得：，一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，故温度升高，答案选A正确。
例2．（20XX年全国II卷）如图2，一绝热容器被隔板K 隔开a、b两部分。
已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空，抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。
在此过程中A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变解析：绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q=0。
稀薄气体向真空扩散没有做功，W=0。
根据热力学第一定律稀薄气体的内能不变，则温度不变。
稀薄气体扩散体积增大，压强必然减小。
答案为BD。
考点二、考查气体内能变化问题例3．（20XX年全国卷II）如图3所示，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。
气缸壁和隔板均绝热。
初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。
现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。
当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比A．右边气体温度升高，左边气体温度不变B．左右两边气体温度都升高C．左边气体压强增大D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量解析：本题考查电路接入气缸问题，当电热丝通电后，右的气体温度升高气体膨胀，将隔板向左推，对左边的气体做功，根据热力学第一定律，内能增加，气体的温度升高，根据气体定律左边的气体压强增大。
高考物理计算题专项突破专题21之18 热学中的气缸问题(解析版)
专题18 热学中的气缸问题①热力学温度与摄氏温度的关系：K t T 15.273+=；②玻意耳定律：1C pV =；（1C 是常量）或2211V p V p =③盖—吕萨克定律：T C V 2=（2C 是常量）；或2211T V T V =或2121T T p p =； ④查理定律：T C p 3=（3C 是常量）；或2211T p T p =或2121T T p p =； ⑤理想气体状态方程：222111T V p T V p =或C TpV =； ⑥热力学第一定律：W Q U +=∆；在解决热力学中的汽缸问题题时，首先要确定力学和热学的研究对象：①力学对象一般为汽缸、活塞、连杆、液柱等，确定研究对象后，要对其进行受力分析；②热学对象一般是封闭气团，要分析其初、末状态参量值及其变化过程。
第二步列出方程：①根据牛顿运动定律或平衡条件列出力学方程；②根据理想气体状态方程或气体实验室定律方程列出热学方程；③进一步挖掘题目中的隐含条件或集合关系。
最后对所列的多个方程联立求解，检验结果的合理性。
常考的关联气体汽缸模型模型一（如图）：上图模型中，A 、B 两部分气体在状态变化过程中的体积之和不变。
模型二（如图）：上图模型中，压缩气体，使隔板缓慢移动的过程中，A 、B 两侧的压强差恒定。
模型三（如图）：上图模型中，连杆活塞移动相同距离，A 、B 两部分气体体积的变化量之比等于活塞面积之比，即BA B A S S V V =∆∆。
典例1：（2022·河北·高考真题）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。
设汽缸内、外压强均为大气压强0p 。
活塞面积为S ，隔板两侧气体体积均为0SL ，各接触面光滑。
连杆的截面积忽略不计。
现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的12，设整个过程温度保持不变，求：（i ）此时上、下部分气体的压强；（ii ）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g ）。
高考物理气体专项练习题含答案
气体练习题1．如图所示，两侧粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口．开始时左管内空气柱长20cm，两管道水银面等高，温度不变，大气压强为P0=75cmHg．管内气体可视为理想气体．（1）若右管足够长，从右侧管口缓慢加入水银，左管内气柱长变为15cm，求加入水银的长度；（2）若左、右管等长，用厚度不计的活塞从右管管口缓慢推入，仍使左管内气柱长变成15cm，若过程中没有漏气现象，求活塞推入的深度．．2．如图所示，粗细均匀、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l=20cm（可视为理想气体），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h=10cm（环境温度不变，大气压强p0=75cmHg）．求：稳定后低压舱内的压强是多少cmHg？3．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Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动处于平衡，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的长度均为l0，温度为T0．设外界大气压强为P0保持不变，活塞横截面积为S，且mg=P0S，环境温度保持不变．求：①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．②现只对Ⅱ气体缓慢加热，使活塞A回到初始位置，此时Ⅱ气体的温度．4（6分）一气象探测气球，在充有压强为1.00atm（即76.0cmHg）、温度为C0.27︒的氦气时，体积为4.5m3。
在缓慢上升至海拔6.0km高空的过程中，气球内氦气压强逐渐减小到此高度上的大气压38.0cmHg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变。
此后停止加热，保持高度不变。
已知在这一海拔高度气温为C0.48︒-。
求：（1）氦气在停止加热前的体积；（2）氦气在停止加热较长一段时间后的体积。
5如图所示，U型玻璃细管竖直放置，水平细管又与U型玻璃细管底部相连通，各部分细管内径相同。
连接体模型--2024年高三物理二轮常见模型练习含参考答案
专题连接体模型特训目标特训内容目标1高考真题(1T-5T)目标2三大力场和热学中连接体的平衡问题(6T-13T)目标3三大力场中应用牛顿第二定律应用处理连接体问题(14T-19T)目标4应用能量的观点处理连接体问题(20T-25T)【特训典例】一、高考真题1(2023·山东·统考高考真题)足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上，宽为1m，电阻不计。
质量为1kg、长为1m、电阻为1Ω的导体棒MN放置在导轨上，与导轨形成矩形回路并始终接触良好，I和Ⅱ区域内分别存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度分别为B1和B2，其中B1=2T，方向向下。
用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨CD段中点与质量为0．1kg的重物相连，绳与CD垂直且平行于桌面。
如图所示，某时刻MN、CD同时分别进入磁场区域I和Ⅱ并做匀速直线运动，MN、CD与磁场边界平行。
MN的速度v1=2m/s，CD的速度为v2且v2>v1，MN和导轨间的动摩擦因数为0.2。
重力加速度大小取10m/s2，下列说法正确的是()A.B2的方向向上B.B2的方向向下C.v2=5m/sD.v2=3m/s2(2022·海南·高考真题)如图，带正电3×10-5C的物块A放在水平桌面上，利用细绳通过光滑的滑轮与B相连，A处在水平向左的匀强电场中，E=4×105N/C，从O开始，A与桌面的动摩擦因数μ随x的变化如图所示，取O点电势能为零，A、B质量均为1kg，B离滑轮的距离足够长，则()A.它们运动的最大速度为1m/sB.它们向左运动的最大位移为1mC.当速度为0.6m/s时，A的电势能可能是-2.4JD.当速度为0.6m/s时，绳子的拉力可能是9.2N3(2022·海南·高考真题)我国的石桥世界闻名，如图，某桥由六块形状完全相同的石块组成，其中石块1、6固定，2、5质量相同为m，3、4质量相同为m ，不计石块间的摩擦，则m:m 为()A.32B.3C.1D.24(2022·山东·统考高考真题)某粮库使用额定电压U =380V ，内阻R =0.25Ω的电动机运粮。
2020年高考物理《热学》专题训练卷及答案解析
2020年高考物理热学专题训练卷一、选择题1.对于实际的气体，下列说法正确的是A．气体的内能包括气体分子的重力势能B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C．气体的内能包括气体整体运动的动能D．气体的体积变化时，其内能可能不变E．气体的内能包括气体分子热运动的动能解析气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的势能之和，不包括分子的重力势能和气体整体运动的动能，选项A、C错误，B、E正确；气体体积变化时，其分子势能可能增加、可能减小，而分子的动能可能增加、可能减小，其内能可能不变，选项D 正确。
答案BDE2.如图所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。
现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。
待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。
假设整个系统不漏气。
下列说法正确的是A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变解析由于隔板右侧是真空，隔板抽开后，气体自发扩散至整个汽缸，并不做功也没有热量交换，所以自发扩散前后内能相同，故选项A正确，选项C错误；气体被压缩过程中，外界对气体做功，没有热量交换，根据ΔU＝W＋Q，气体的内能增大，故选项B、D正确；气体被压缩过程中，温度升高，分子平均动能增大，故选项E错误。
答案ABD3.下列说法中正确的是A．石墨和金刚石是晶体，玻璃和木炭是非晶体B．同种元素形成的晶体只能有一种排列规律C．晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的D．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点E．晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的解析根据晶体和非晶体的特性和分类知A项正确；同种元素原子可以按不同结构排列，即具有不同的空间点阵，物理性质则不同，如石墨和金刚石，B项错误；晶体的分子(或原子、离子)排列规则，构成空间点阵，非晶体的分子(或原子、离子)排列不规则，C项正确；由于物质内部原子排列的明显差异，导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差别，晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，D项正确；单晶体的物理性质是各向异性的，多晶体和非晶体的物理性质是各向同性的，故E项错误。
高中物理陈宏(气缸活塞类考题热点解析)
气缸活塞类考题热点解析陈宏湖北枝江市一中（443200）气缸活塞类试题在理想气体状态方程没有被删除以前，是每年必考的试题之一；在理想气体状态方程被删除以后，气缸活塞类试题似乎被冷落了，不少人认为气缸活塞没有什么可考了！笔者对近几年各类考试题进行了研究，发现气缸活塞类问题可考试题还很多。
下面对这类问题进行分类解析，供同学们参考。
考点1：利用物体平衡条件求气体压强对于求用固体（如活塞等）封闭在静止容器内的气体压强问题，应对固体（如活塞等）进行受力分析，然后根据平衡条件求解。
例1、如图1所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置。
金属圆板A 的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M ，不计圆板与容器壁之间的摩擦，若大气压强为P 0，则被封闭在容器内的气体的压强P 等于( )A ．P 0 + SMg θcos B ．θcos 0p + θcos S Mg C ．P 0 + SMg θ2cos D ．P 0 + S Mg 分析与解：设金属圆板下表面的面积为S 、，则S 、=S/cos θ;被封闭气体对圆板下表面的压力为PS 、,方向垂直下表面向上。
以圆板为研究对象，它受重力Mg 、大气压力P 0S 、封闭气体的压力N 1= PS 、、容器右壁的压力N 2(注意：容器左壁对圆板无压力)，如图2所示。
因圆板处于平衡状态，所受合力为零，在竖直方向上的合力也为零，即0cos 01=--S P Mg N θ因为PS N =θcos 1 所以SMg P P +=0 故应选D 。
若选A 和部分气体为研究对象，则该题的解答非常简单，受力图如图3所示。
由平衡条件可得P=SMg P +0，计算过程非常简单.图20图3 图1考点2：利用热力学第一定律定性讨论气体内能的变化改变物体的内能的途经就是改变物体的分子动能和分子势能，最终达到改变物体的内能。
能够改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递。
2021年高考物理专题考点最新模拟题精练专题44 气缸模型(原卷版)
2015—2020年六年高考物理分类解析专题44、气缸模型一．2020年高考题1.(2020高考全国理综III卷)如图，一开口向上的导热气缸内。
用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。
现用外力作用在活塞上。
使其缓慢下降。
环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。
在活塞下降过程中___________。
（填正确答案标号。
选对1个得2分。
选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）A．气体体积逐渐减小，内能增知B．气体压强逐渐增大，内能不变C．气体压强逐渐增大，放出热量D．外界对气体做功，气体内能不变E．外界对气体做功，气体吸收热量二．2019年高考题1.（2019全国理综I卷33）（1）（5分）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。
初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。
现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。
此时，容器中空气的温度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度。
2.（10分）（2019全国理综I卷33）热等静压设备广泛用于材料加工中。
该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改部其性能。
一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为013 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。
已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃。
氩气可视为理想气体。
（i）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；（i i）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强。
2020年高考物理二轮热学综合复习实验题专练(共15题,有答案)
2020高考物理二轮热学综合复习实验题专练（共15题，有答案）1．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上．②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定．③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是_____ _____．(填写步骤前面的数字)(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2．由此估算出油酸分子的直径为___ ___m．(结果保留l位有效数字)2．右图为“研究一定质量气体在压强不变的条件下，体积变化与温度变化关系”的实验装置示意图．粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内．开始时，B、C内的水银面等高．（1）若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将C管____________（填：“向上”或“向下”）移动，直至____________；（2）实验中多次改变气体温度，用Δt表示气体升高的摄氏温度，用Δh表示B管内水银面高度的改变量．根据测量数据作出的图线是（）3．简易温度计构造如图所示．两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接，在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡．在标准大气压下，调节右管的高度，使左2右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度，多次改变温度，重复上述操作．（1）（单选题）此温度计的特点是_______A ．刻度均匀，刻度值上小下大B ．刻度均匀，刻度值上大下小C ．刻度不均匀，刻度值上小下大D ．刻度不均匀，刻度值上大下小（2）（多选题）影响这个温度计灵敏度的因素有______A ．液体密度B ．玻璃泡大小C ．左管内径粗细D ．右管内径粗细（3）若管中液体是水银，当大气压变为75cmHg 时，用该温度计测得的温度值________（选填“偏大”或“偏小”）．为测得准确的温度，在测量时需__________．4．某同学制作了一个结构如图（a ）所示的温度计．一端封闭的轻质细管可绕封闭端O 自由转动，管长0.5m ．将一量程足够大的力传感器调零，细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上，使细管保持水平、细线沿竖直方向．在气体温度为270K 时，用一段水银将长度为0.3m 的气柱封闭在管内．实验时改变气体温度，测得封闭气柱长度l 和力传感器读数F 之间的关系如图（b ）所示（实验中大气压强不变）．（1）管内水银柱长度为______m ，为保证水银不溢出，该温度计能测得的最高温度为_____K ．（2）若气柱初始长度大于0.3m ，该温度计能测量的最高温度将____（选填：“增大”，“不变”或“减小”）．（3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将____（选填：“偏高”，“不变”或“偏低”）．5．利用如图装置可测量大气压强和容器的容积．步骤如下：①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml 位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm．②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm．(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2)(1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，△V示针筒内气体的体积，△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为_______________、_______________．(2)由实验数据得烧瓶容积V0＝_____ml，大气压强p0＝____Pa．(3)(单选题)倒U形玻璃管A内气体的存在__________A．仅对容积的测量结果有影响B．仅对压强的测量结果有影响C．对二者的测量结果均有影响D．对二者的测量结果均无影响6．建造重庆长江大桥复线桥高将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起如图、施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案，为了探究该方案的合理性，某研究性学习小组做了两个模拟实验.研究将钢板从水下水平拉出（实验1）和以一定倾角拉出（实验2）的过程中总拉力的变化情况.①必要的实验器材有：钢板、细绳、水盆、水、支架、刻度尺、计时器和______等.②根据实验曲线，实验2中的最大总拉力比实验1中的最大总拉力降低了_____.③根据分子动理论，实验1中最大总拉力明显增大的原因是_____.④可能导致测量拉力的实验误差的原因有：读数不准、钢板有油污、________等等（答4出两个即可）7．一定量的理想气体与两种实际气体Ⅰ、Ⅱ在标准大气压下做等压变化时的V-T 关系如图所示,图中0012V V V V '''-=-.用三份上述理想气体作为测温物质制成三个相同的温度计,然后将其中两个温度计中的理想气体分别换成上述实际气体Ⅰ、Ⅱ.在标准大气压下,当环境温度为T 0时,三个温度计的示数各不相同,如图所示,温度计(ⅱ)中的测温物质应为实际气体___(图中活塞质量忽略不计);若此时温度计(ⅱ)和(ⅲ)的示数分别为21℃和24℃,则此时温度计(ⅰ)的示数为 ℃;可见用实际气体作为测温物质时,会产生误差.为减小在T 1～T 2范围内的测量误差,现针对T 0进行修正,制成如图所示的复合气体温度计,图中无摩擦导热活塞将容器分成两部分,在温度为T 1时分别装入适量气体Ⅰ和Ⅱ,则两种气体体积之比V Ⅰ∶V Ⅱ应为 .8．在用油膜法估测分子的大小的实验中，具体操作如下：①取油酸1.0 mL 注入250 mL 的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL 的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL 为止，恰好共滴了100滴；③在边长约40 cm 的浅水盘内注入约2 cm 深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状； ⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm 的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个．利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为________m3，油膜面积为________m2，求得的油膜分子直径为________m．（结果全部取2位有效数字）9．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的油酸加入酒精中配制成1000mL 的油酸酒精溶液，通过注射器测得80滴这样的溶液为1mL，取1滴溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中，待油膜界面稳定后，测得油膜面积为253cm2。
2020年高中物理 热学气缸问题赏析 新人教版选修2-2 精
2020年高中物理热学气缸问题赏析1、下列说法中正确的是 DＡ．当两个分子间的距离小于平衡距离时，分子间只有斥力作用Ｂ．根据热力学第二定律可知，机械能不可能全部转化成物体的内能Ｃ．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传给高温物体Ｄ．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变2、固定的水平气缸内由活塞 B 封闭着一定量的气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略．假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变．若用外力 F 将活塞B 缓慢地向右拉动，如图所示，则在拉动活塞的过程中，关于气缸内气体的下列结论，其中正确的是（A ）A ．气体对外做功，气体内能不变B ．气体对外做功，气体内能减小C ．外界对气体做功，气体内能不变D ．气体从外界吸热，气体内能减小3．现有甲乙分子模型，把甲分子固定在坐标原点O ，乙分子位于x 轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图所示。
F >0为斥力，F<0为引力，a 、b 、c 、d 为x 轴上的四个特定的位置。
现把乙分子从a 处由静止释放，则 CA ．乙分子由a 到b 做加速度增大的加速运动，由b 到c 做加速度减小 的减速运动B ．乙分子由a 到b 做加速运动，到达b 时速度最大C ．乙分子由a 到d 的过程中，两分子间的引力一直增大D ．乙分子由a 到c 的过程中，两分子间的分子势能先增大后减小4、在绝热的气缸内封闭着质量、体积和种类都相同的两部分气体A 和B （不计气体分子之间的作用力），中间用导热的固定隔板P 隔开。
若不导热的活塞Q 在外力作用下向外移动时，下列论述：B①气体B 压强减小，内能减小；②气体B 压强减小，内能不变；③气体A 压强减小，内能减小；④气体A 压强不变，内能不变。
其中正确的是 Ａ．只有②④正确 Ｂ．只有①③正确Ｃ．只有②③正确 Ｄ．只有①④正确5、一个带活塞的气缸内封闭有一定量的气体，对气缸内的气体，下列说法正确的是 B Ａ．气体吸收热量，气体温度一定升高Ｂ．压缩气体，气体温度可能降低Ｃ．压缩气体，同时气体向外界放热，气体温度一定不变Ｄ．压缩气体，同时气体从外界吸热，气体温度一定不变6．下列说法正确的是 DA ．热量可以自发地由低温物体传到高温物体B ．第二类永动机都以失败告终，导致了热力学第一定律的发现 d Fc O b a A B P QC．一个物体从外界吸热，它的内能一定增大D．一定质量的理想气体，温度升高，内能一定增大7．下列说法正确的是CＡ．1kg0℃水的内能比1kg0℃冰的内能小Ｂ．气体膨胀，它的内能一定减小Ｃ．已知阿伏伽德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，就可估算出该气体中分子的平均距离Ｄ．对于一定质量的理想气体，当分子热运动变剧烈时，压强必变大8、将两个完全相同的空玻璃瓶封口后，分别置于恒温的热水和冷水中。
2023高考物理热学专题冲刺训练--气体实验定律的综合应用(一)--液柱模型
气体实验定律的综合应用（一）一、液柱模型：液柱移动问题1．气体实验定律及理想气体状态方程理想气体状态方程：pV T ＝C p 1V 1T 1＝p 2V2T 2⎩⎪⎨⎪⎧当T 一定时，p 1V 1＝p 2V 2当p 一定时，V 1T 1＝V2T 2当V 一定时，p 1T 1＝p 2T22．玻璃管液封模型求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程求解，要注意： (1) 液体因重力产生的压强为p ＝ρgh (其中h 为液体的竖直高度)； (2) 不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力；(3) 有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同一液体在同一水平面上各处压强相等；(4) 当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”，使计算过程简捷．二、针对练习1、如图所示，竖直放置且粗细均匀的U 形玻璃管与容积为30cm 90=V 的金属球形空容器连通，用U 形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度为C o 27时，U 形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出cm 16h 1=,水银柱上方空气长cm 20h 0=，现在对金属球形容器缓慢加热，当U 形玻璃管左侧水银面比右侧水银面高出cm 24h 2=时停止加热. 已知大气压cmHg 760=p ，U 形玻璃管的横截面积为20.5cm S =，求此时金属球形容器内气体的温度为多少摄氏度?2、[2020·全国Ⅲ卷]如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H ＝18 cm 的U 型管，左管上端封闭，右管上端开口。
右管中有高h 0＝4 cm 的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l ＝12 cm 。
管底水平段的体积可忽略。
环境温度为T 1＝283 K ，大气压强p 0＝76 cmHg 。
(1) 现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部。
此时水银柱的高度为多少？(2) 再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？3、如图所示，长cm 55L =的薄壁玻璃管与水平面成30°角倾斜放置，玻璃管粗细均匀，底端封闭、另一端开口. 现用长cm 10=l 的水银柱封闭一定质量的理想气体，气体温度为K 306，且水银面恰与管口齐平. 现将管口缓慢转到竖直向上位置，并将水银缓慢注入管中，直到水银面再次与管口齐平，已知大气压强cmHg 750=p . 求：(1)水银面再次与管口齐平时，管中气体的压强；(2)对竖直玻璃管缓慢加热，若管中刚好剩下cm 5高的水银柱，气体温度升高了多少.4、如图所示，内径粗细均匀的U 形管竖直放置在温度为7 Ⅲ的环境中，左侧管上端开口，并用h 1＝4 cm 的水银柱封闭有长l 1＝14 cm 的理想气体，右侧管上端封闭，管上部有长l 2＝24 cm 的理想气体，左右两管内水银面高度差h 2＝10 cm ，若把该装置移至温度恒为27 Ⅲ的房间中(依然竖直放置)，在左侧管中再注入一定量的水银，使右管中气体仍然恢复到原来的长度l 2，大气压强恒为p 0＝76 cmHg ，不计一切摩擦，求： (1)注入的水银柱的长度； (2)注入水银后左侧气柱的长度。
2020年高考物理选修3-3 热学计算题 液柱模型(解析版)
液柱模型【考纲解读与考频分析】液柱模型是高考命题常见模型。
【高频考点定位】：液柱模型考点一：液柱模型【3年真题链接】1.（10分）(2018·高考全国卷III)（2）在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一股水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。
当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1=18.0 cm和l2=12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg。
现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。
求U形管平放时两边空气柱的长度。
在整个过程中，气体温度不变。
【命题意图】本题考查玻意耳定律、液柱模型、关联气体及其相关的知识点。
【解题思路】设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2。
U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气体长度分别变为l1′和l2′。
由力的平衡条件有1212p p g l l ρ=+-（）①式中ρ为水银密度，g 为重力加速度大小。
由玻意耳定律有p 1l 1=pl 1′②p 2l 2=pl 2′③l 1′–l 1=l 2–l 2′④由①②③④式和题给条件得l 1′=22.5 cm ⑤l 2′=7.5 cm ⑥2.（2017海南高考）（2）（8分）一粗细均匀的U 形管ABCD 的A 端封闭，D 端与大气相通。
用水银将一定质量的理想气体封闭在U 形管的AB 一侧，并将两端向下竖直放置，如图所示。
此时AB 侧的气体柱长度l 1=25 cm 。
管中AB 、CD 两侧的水银面高度差h 1=5 cm 。
现将U 形管缓慢旋转180°，使A 、D 两端在上，在转动过程中没有水银漏出。
已知大气压强p 0=76 cmHg 。
求旋转后，AB 、CD 两侧的水银面高度差。
【命题意图】 本题考查气体实验定律及其相关的知识点。
【解题思路】对封闭在U 形管的AB 一侧的理想气体，初状态压强p 1= p 0+p h1=81 cmHg ，体积V 1= l 1S=25S若将U 形管垂直纸面缓慢旋转90°，封闭气体压强等于大气压强，气体体积为V 2= l 2S ，由玻意耳定律，p 1V 1= p 0V 2，解得：V 2=202576S=26.64S 。
高考物理二轮复习考点第十四章热学专题与液柱相关的计算问题
专题14.5 与液柱相关的计算问题1.(2020·广西南宁一模)如图所示,粗细均匀的U形管左端封闭,右端开口,两竖直管长为l1=50 cm,水平管长d=20 cm,大气压强p0相当于76 cm高水银柱产生的压强。
左管内有一段l0=8 cm长的水银封住长为l2=30 cm长的空气柱,现将开口端接上带有压强传感器的抽气机向外抽气,使左管内气体温度保持不变而右管内压强缓缓降低,要把水银柱全部移到右管中。
(g取10 m/s2)求右管内压强至少降为多少?【参考答案】 2.87×104 Pa右管内压强降为p'p'+p l0=p2解得:p'=p2-p l0=2.87×104 Pa2.(2020·安徽合肥质检)图示为一上粗下细且下端开口的薄壁玻璃管,管内有一段被水银密闭的气体,下管足够长,图中管的截面积分别为S1=2 cm2,S2=1 cm2,管内水银长度为h1=h2=2 cm,封闭气体长度l=10 cm,大气压强p0相当于76 cm高水银柱产生的压强,气体初始温度为300 K,若缓慢升高气体温度。
(g取10 m/s2)试求:(1)当粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度;(2)当气体温度为525 K 时,水银柱上端距玻璃管最上端的距离。
【参考答案】(1)350 K (2)24 cm(2)气体温度由350 K 变为525 K 经历等压过程,则设水银上表面离开粗细接口处的高度为y,则V 3=12S 1+yS 2 解得y=12 cm所以水银上表面离开玻璃管最上端的距离为h=y+l+h 1=24 cm3．(2020·邯郸质检)如图所示，在两端封闭粗细均匀的竖直长管道内，用一可自由移动的活塞A 封闭体积相等的两部分气体。
开始时管道内气体温度都为T 0＝500 K ，下部分气体的压强p 0＝1.25×105Pa ，活塞质量m ＝0.25 kg ，管道的内径横截面积S ＝1 cm 2。
2021年高考物理专题考点最新模拟题精练专题45 液柱模型(解析版)
2015—2020年六年高考物理分类解析专题45、液柱模型一．2020年高考题1.（10分）(2020高考全国理综III 卷)如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H =18cm 的U 型管，左管上端封闭，右管上端开口。
右管中有高h 0= 4cm 的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l = 12cm 。
管底水平段的体积可忽略。
环境温度为T 1= 283K 。
大气压强P 0 = 76cmHg 。
（i ）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。
此时水银柱的高度为多少?（ii ）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少? 【名师解析】：（i ）设密封气体初始体职为V 1，压强为p 1，左、右管的截面积均为S ，密封气体先经等温压缩过程体积变为V 2，压强变为p 2，由玻意耳定律有 p 1V 1=p 2V 2①设注入水银后水银柱高度为h ，水银的密度为ρ，按题设条件有 p 1=p 0 +ρgh 0 ② p 2=p 0 +ρgh③V 1=（2H –l –h 0）S ，V 2=HS④联立①②③④式并代入题给数据得 h =12.9 cm⑤（ii ）密封气体再经等压膨胀过程体积变为V 3，温度变为T 2，由盖—吕萨克定律有3212V V T T ⑥按题设条件有 V 3 =（2H – h ）S ⑦联立④⑤⑥⑦式并代入题给数据得 T 2=363 K ⑧2．（10分）（2020高考全国理综II ）潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。
潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。
为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S 、高度为h 、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H 的水下，如图所示。
已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g ，大气压强为p 0，Hh ，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
专题23、气缸与液柱模型1.如图所示，一圆筒形汽缸静止于地面上，汽缸的质量为M ，活塞(连同手柄)的质量为m ，汽缸内部的横截面积为S ，大气压强为p 0，平衡时汽缸内的容积为V .现用手握住活塞手柄缓慢向上提．设汽缸足够长，不计汽缸内气体的重力和活塞与汽缸壁间的摩擦，求汽缸在开始以及刚提离地面时封闭气体的压强分别为多少？【答案】：见解析【解析】：开始时由于活塞处于静止状态，对活塞进行受力分析，如图甲所示．由平衡条件可得p 0S ＋mg ＝p 1S ，则p 1＝p 0＋mg S；当汽缸刚被提离地面时汽缸处于静止状态，汽缸与地面间无作用力，对汽缸进行受力分析，如图乙所示．由平衡条件可得p 2S ＋Mg ＝p 0S则p 2＝p 0－Mg S.2.(2018·全国Ⅱ卷)如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a 和b ，a 、b 间距为h ，a 距缸底的高度为H ；活塞只能在a 、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体，已知活塞质量为m ，面积为S ，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p 0，温度均为T 0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b 处，求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g .【答案】：⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0 (p 0S ＋mg)h 【解析】：开始时活塞位于a 处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动．设此时汽缸中气体的温度为T 1，压强为p 1，根据查理定律有p 0T 0＝p 1T 1，①根据力的平衡条件有p 1S ＝p 0S ＋mg ，②联立①②式可得T 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0，③ 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b 处，设此时汽缸中气体的温度为T 2；活塞位于a 处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2，根据盖—吕萨克定律有V 1T 1＝V 2T 2，④式中V 1＝SH ，⑤ V 2＝S (H ＋h )，⑥联立③④⑤⑥式解得T 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0.⑦ 从开始加热到活塞到达b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W ＝(p 0S ＋mg )h .3.如图所示，一根粗细均匀的长l ＝72 cm 的细玻璃管AB 开口朝上竖直放置，玻璃管中有一段长h ＝24 cm 的水银柱，下端封闭了一段长x 0＝24 cm 的空气柱，系统温度恒定，外界大气压强恒为p 0＝76 cmHg.现将玻璃管缓慢倒置，若空气可以看做理想气体，求倒置后水银柱相对B 端移动的距离．【答案】22 cm【解析】设水银密度为ρ，玻璃管横截面积为S ，重力加速度为g .如图所示，倒置前，下部空气压强为p B ＝p 0＋ρgh ＝100 cmHg.倒置后，若水银没有流出玻璃管，封闭空气柱的压强为p ′＝p 0－ρgh .由玻意耳定律得p B Sx 0＝p ′Sx 2，解得x 2＝46 cm.则x 2＋h ＜l ，故假设成立．所以水银柱相对B 端移动46 cm －24 cm ＝22 cm.4.(2018·全国Ⅰ卷)如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K ，开始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p 0.现将K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V 8时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6，不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g .求流入汽缸内液体的质量．【答案】见解析【解析】设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V 1，压强为p 1；下方气体的体积为V 2，压强为p 2，在活塞下移的过程中，活塞上下方气体的温度保持不变．由玻耳定律得p 0V2＝p 1V 1p 0V 2＝p 2V 2 由已知条件得V 1＝V 2＋V 6－V 8＝1324V V 2＝V 2－V 6＝V 3设活塞上方液体的质量为m ，由平衡条件得p 2S ＝p 1S ＋mg联立以上各式得m ＝15p 0S 26g. 5.如图所示,内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上,汽缸内部被活塞封有一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,质量和厚度都不计,活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起,弹簧处于原长。
已知周围环境温度为T 0,大气压强为p 0,弹簧的劲度系数k=00l s p (S 为活塞横截面积),原长为l 0,一段时间后,环境温度降低,在活塞上施加一水平向右的压力F,使活塞缓慢向右移动,当压力增大到一定值时保持恒定,此时活塞向右移动了0.2l 0,缸内气体压强为1.1p 0。
(ⅰ)求此时缸内的气体的温度T 1;(ⅱ)对汽缸加热,使气体温度缓慢升高,当活塞移动到距离汽缸底部1.2l 0时,求此时缸内的气体温度T 2。
【答案】见解析【解析】：(ⅰ)汽缸内的气体,初态时,压强为p 0,体积为V 0=Sl 0,温度为T 0末态时,压强为p 1=1.1p 0,体积为V 1=S(l 0-0.2l 0)根据理想气体状态方程可得= 解得T 1=0.88T 0(ⅱ)当活塞移动到距汽缸底部1.2l 0时体积为V 2=1.2l 0S,设气体压强为p 2,由理想气体状态方程可得:=此时活塞受力平衡p 0S+F-p 2S+k(1.2l 0-l 0)=0当活塞向右移动了0.2l 0后压力F 保持恒定,活塞受力平衡p0S+F-1.1p0S-0.2l0k=0解得T2=1.8T06.如图所示,体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;汽缸内密封有温度为2.4T0、压强1.2p0的理想气体,p0与T0分别为大气的压强和温度。
已知:理想气体内能U与温度T的关系为U=αT,α为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的。
求:①汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1;②在活塞下降过程中,汽缸内气体放出的热量Q。
【答案】：见解析【解析】：①在气体由压强p=1.2p0下降到p0的过程中,气体体积不变,温度由T=2.4T0变为T1由查理定律得:=,解得T1=2T0在气体温度由T1变为T0过程中,体积由V减小到V1,气体压强不变由盖—吕萨克定律得=解得V1=V②在活塞下降过程中,活塞对气体做的功为W=p0(V-V1)在这一过程中,气体内能的减少为ΔU=α(T1-T0)由热力学第一定律得,汽缸内气体放出的热量为Q=W+ΔU解得Q=p0V+αT07.如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。
两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强各多大？【答案】： p 0＋mg S p 0－Mg S【解析】：题图甲中选m 为研究对象。
p A S ＝p 0S ＋mg 得p A ＝p 0＋mg S题图乙中选M 为研究对象得p B ＝p 0－Mg S。
8.（2016·全国3）一U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。
初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。
用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。
求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。
已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p 0＝75.0 cmHg 。
环境温度不变。
【答案】： 144 cmHg 9.42 cm【解析】： 设初始时，右管中空气柱的压强为p 1，长度为l 1；左管中空气柱的压强为p 2＝p 0，长度为l 2。
活塞被下推h 后，右管中空气柱的压强为p 1′，长度为l 1′；左管中空气柱的压强为p 2′，长度为l 2′。
以cmHg 为压强单位。
由题给条件得p 1＝p 0＋(20.0－5.00) cmHg ①l 1′＝(20.0－20.0－5.002) cm ② 由玻意耳定律得p 1l 1＝p 1′l 1′③联立①②③式和题给条件得p 1′＝144 cmHg ④依题意p 2′＝p 1′⑤l 2′＝4.00 cm ＋20.0－5.002cm －h ⑥ 由玻意耳定律得p 2l 2＝p 2′l 2′⑦联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h ＝9.42 cm9.如图，容积均为V 的汽缸A 、B 下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K 2位于细管的中部，A 、B 的顶部各有一阀门K 1、K 3；B 中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。
初始时，三个阀门均打开，活塞在B 的底部；关闭K 2、K 3，通过K 1给汽缸充气，使A 中气体的压强达到大气压p 0的3倍后关闭K 1。
已知室温为27℃，汽缸导热。
(ⅰ)打开K 2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；(ⅱ)接着打开K 3，求稳定时活塞的位置；(ⅲ)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强。
【答案】：(ⅰ)V 22p 0 (ⅱ)上升直到B 的顶部 (ⅲ)1.6p 0 【解析】：(ⅰ)设打开K 2后，稳定时活塞上方气体的压强为p 1，体积为V 1。
依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。
由玻意耳定律得 p 0V ＝p 1V 1①(3p 0)V ＝p 1(2V －V 1)②联立①②式得V 1＝V 2③ p 1＝2p 0④ (ⅱ)打开K 3后，由④式知，活塞必定上升。
设在活塞下方气体与A 中气体的体积之和为V 2(V 2≤2V)时，活塞下气体压强为p 2。
由玻意耳定律得(3p 0)V ＝p 2V 2⑤由⑤式得p 2＝3V V 2p 0⑥ 由⑥式知，打开K 3后活塞上升直到B 的顶部为止；此时p 2为p ′2＝32p 0。
(ⅲ)设加热后活塞下方气体的压强为p 3，气体温度从T 1＝300 K 升高到T 2＝320 K 的等容过程中，由查理定律得p ′2T 1＝p 3T 2⑦ 将有关数据代入⑦式得p 3＝1.6p 0⑧。