人教版物理选修3-3热学计算题专项突破训练(解析版)(最新整理)

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：Ⅰ．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？

Ⅱ．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：

①粗管中气体的最终压强；②活塞推动的距离。

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l1=14cm，的理想气体，右侧管上端封闭，管上部有长l2=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Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动且处于平衡状态，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为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：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S A：S B=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V0，温度皆为T0=300K．A 中气体压强P A=1.5P0，P0是气缸外的大气压强．现对A 加

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热，使其中气体的体积增大4 V0，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）

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L2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S A、S B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

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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；

（Ⅰ）求b 中气体的压强；

L

（Ⅱ）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时环境温度为多少摄氏

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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

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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．

（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；

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（ⅱ）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时，求氧气的压强．

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10.A、B 汽缸的水平长度均为20 cm、截面积均为10 cm2，C 是可在汽缸内无摩擦滑动的、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P

A

＝

4.0×105 Pa 的氮气．B 内有压强P

B

= 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 =

3 p

S

的轻弹簧，一端连接活塞C、另一端固定在位于汽缸A 缸口的O 点．开l

始活塞D 距汽缸B 的底部3l．后在D 上放一质量为m =

（1）稳定后活塞D 下降的距离；p

S

的物体．求：g

（2）改变汽缸内气体的温度使活塞D 再回到初位置，则气体的温度应变为多少？