《高考物理一轮复习考点全攻关》专题（84）应用气体实验定律解决典型问题（原卷版）

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2021 年高考物理一轮复习考点全攻关
专题（84）应用气体实验定律解决“三类模型”问题律（原卷版）
命题热点一 “玻璃管液封”模型
1．如图，粗细均匀、两端开口的 U形管竖直放置，两管的竖直部分高度为 20 cm，内径很小，水平部分
BC 长14 cm。一空气柱将管内水银分隔成左右两段，大气压强 p0=76 cmHg，当空气柱温度为 T0=273 K、
长为 L0=8 cm 时，BC 管内左边水银柱长 2 cm，AB 管内水银柱长也为 2 cm。求：
（1）右边水银柱总长是多少？
（2）当空气柱温度升高到多少时，左边的水银恰好全部进入竖直管 AB 内？
（3）为使左、右侧竖直管内的水银柱上表面高度差最大，空气柱温度至少要升高到多少？
2、如图所示，长 L=55 cm 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 l=10 cm 的水银柱封闭着一定质量的理想气体，气体温度为 306 K，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
p=75 cmHg。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 5 cm 高的水银柱，气体温度升高了多少。
1
3、如图所示，透热的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量 M=200kg，活塞质量 m=10kg，活塞面积
S=100cm2活塞与气缸壁摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为 27 ，活塞正位于气缸正中，整个装置
都静止。已知大气压恒为 p0=1.0×105Pa，重力加速度为 g=10m/s2求：
（a）缸内气体的压强 p1；
（b）缸内气体的温度升高到多少 时，活塞恰好会静止在气缸缸口 AB 处？
4、汽车安全气囊的工作原理可简化等效为以下过程： 碰撞传感器被碰撞触发，激发气体发生器点火产生
高压气体，高压气体立即对展开的气囊充气以保证人员安全。此过程模拟由如图装置完成，当汽车受到撞
击时，气体发生器产生的气体先充满发生器容器 A，随后传感器打开充气阀门 K，气体发生器为气囊 B充
气，瞬间充满气囊。气囊体积为气体发生器体积的 20 倍，气囊能承受的最大压强为 5个标准大气压，碰撞
情况下人体能够承受的最大冲击压强为 25 N/cm2。在某次实验中，当人体受冲击沉入气囊时气囊体积减小
2
5
，不考虑温度对充气的影响，取标准大气压
p0＝1.0 ×105Pa
，求气体发生器产生的气体压强的安全范
围。
5、如图所示，气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 50 cm，活塞面积 10 cm2，封闭气体的体积为 1 500 cm3，温度为 0 ℃，大气压强 1.0×105 Pa，活塞质
量及一切摩擦不计。缓慢升高环 境温度，使活塞刚好升到缸口，求：活塞刚好升到缸口时，气体的温度是
多少摄氏度？
2
6、如图所示，在固定的汽缸 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∶，两活塞与穿过B汽缸底部的刚性细杆相连，活塞与汽缸、细杆与汽缸间摩擦不计且不漏气．初始时，
A、B中气体的体积皆为V0，A中气体压强 pA＝1.5p0，p0是汽缸外的大气压强(保持不变)．现对 A中气体缓
慢加热，并保持 B中气体的温度不变，当 A中气体的压强增大到 pA′＝2p0时，求 B中气体的体积 VB.
7、如图 1所示，一导热性能良好的气缸放置于水平地面上，缸内用可自由移动的活塞封闭一定质量的理想
气体，活塞厚度不计且气密性良好，不计活塞和气缸之间的摩擦。已知活塞质量为 m=1 kg，面积为 S=5
cm2，气缸高为 H=15 cm，大气压强为 1.0×105 Pa，当环境温度为 27 ℃时，气缸内气柱高度为 h=11 cm。
若将气缸放置于倾角为 30°的斜面上时，气缸恰好处于静止状态，如图 2所示，g取10 m/s2，求：
（1）气缸静止于斜面上时气柱的长度 L及气缸由水平地面放置到斜面上倾斜放置的过程气体是吸热还是
放热；
（2）若气缸静止于斜面时，缓慢升高外界环境温度，使活塞刚好移至缸口，求此时的温度。
8、如图所示，竖直放置的气缸内壁光滑，横截面积为 S=10-3 m2，活塞的质量为 m=2 kg，= kg，厚度不计．
在A
、
B两处设有限制装置，使活塞只能在 A
、
B之间运动，B下方气缸的容积为 1.0×10-3m3 ，A、B之间的
容积为 2.0×10-4 m3，外界大气压强 p0=1.0×105 Pa．开始时活塞停在B处，缸内气体的压强为 0.9 p0，温度为
27 ℃，现缓慢加热缸内气体，直至 327 ℃．求：
3
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