《2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训》专题74 有关理想气体的玻璃管类和气缸类问题（原卷版）

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2023 届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训

专题 74 有关理想气体的玻璃管类和气缸类问题

特训目标特训内容

目标 1 直玻璃管类问题（1T—4T）

目标 2 U型玻璃管类问题（5T—8T）

目标 3 单气缸问题（9T—12T）

目标 4 双气缸问题（13T—16T）

【特训典例】

一、直玻璃管类问题

1．如图所示，一根长、一端封闭的细玻璃管 AB 开口向上竖直放置，A为管口，B为管底。管

内用长的水银柱封闭了一段长的空气柱。已知外界大气压强为，封闭气体的

初始温度为 300K。，。

（1）若对封闭气体缓慢加热，则温度升到多少时，水银刚好不溢出；

（2）若保持初始温度不变，将玻璃管绕通过 B点的水平轴缓慢转动，直至管口斜向下与竖直方向成，

请判断此过程中是否有水银逸出。

2．如图所示，一根粗细均匀的足够长玻璃管内有一段 15cm 高的水银柱，封闭了一定量的空气，大气压强

相当于 75cm 水银柱产生的压强，管口竖直向下时，封闭空气柱长 40cm，这时的温度为 27℃，现将玻璃管

顺时针方向慢慢旋转，使管口水平向左，再继续慢慢旋转，使管口竖直向上，然后把封闭空气柱浸入 87℃

的热水中，（重力加速度取 g = 10m/s2）则：

（1）管口水平向左时，空气柱的长度为多少？

（2）管口向上，浸入热水中稳定后空气柱长度为多少？

（3）在（2）问情况下，把整个装置放入以加速度 4m/s2匀加速上升的电梯里，稳定后空气柱的长度为多

少？

3．如图所示，粗细均匀足够长的试管竖直放置，下端开口上端封闭。管中水银柱高，水银柱封

闭高的理想气体，气体温度保持不变，大气压强。

（1）将试管缓慢旋转至开口竖直向上，求此时封闭气体的长度；

（2）若将此试管静置于“天宫”空间站内，假定空间站内大气压、气体温度均与题干中的相同且保持不

变，求此时封闭气体的长度。

4．如题图所示，在一横截面积为 S的竖直玻璃管内封闭着 A、B两部分理想气体，中间用水银柱隔开，玻

璃管导热且粗细均匀。玻璃管竖直静止时，A部分气柱长度为 3L，压强为 p0，B部分气柱长度为 5L，水银

柱产生的压强为，己知大气压强为 p0，环境温度保持不变。求：

（1）若将玻璃管沿竖直面缓慢转过 90°，待稳定后，气体 A的压强；

（2）若在该竖直玻璃管装有气体 A的顶端开一小孔，再缓慢加热气体 B，当气体 B从外界吸收的热量为 Q

时，水银柱刚好上升 L，该过程中气体 B内能的增加量。

二、U型玻璃管类问题

5．如图所示，导热性能良好、粗细均匀的长直 U形玻璃管左管封闭、右管开口，右管内有一轻质活塞，

活塞和两段水银柱 A、B封闭着 C、D两段理想气体。初始时水银柱 A对左管顶部玻璃的压力恰好为 0，水

银柱 A下端与水银柱 B在右管中的上端平齐，水银柱及气体柱长度如图所示。现用外力缓慢向下压活塞，

直至水银柱 B在左管和右管的高度相等并达到稳定状态。已知水银密度为，玻璃管横截面积为 S，环境

温度不变，整个装置气密性良好。求：

（1）重新稳定后，D段理想气体的长度；

（2）重新稳定后，水银柱 A对玻璃管的压力 F。

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