高中物理理想气体的状态方程计算题

如图所示，在一个圆柱玻璃瓶中插入一根两端开口的玻璃管，接口处用蜡密封，圆柱玻璃瓶内有一部分水银封住密闭气体，管横截面积为S₁＝1 cm²、瓶的横截面积S₂＝6 cm²，细管内水银长度为h＝4 cm，封闭气体长度为L＝6 cm。大气压强为p₀＝76 cmHg，气体初始温度为T₁＝300 K，上管足够长。

①缓慢升高气体温度，求水银刚好全部进入玻璃管内时的温度T₂；
②若把温度升到427℃时，水银的下表面到瓶底的距离。

为了保证车内人员的安全，一般小车都装了安全气囊，利用NaN₃爆炸产生的气体充入气囊。当小车发生一定的碰撞时，NaN₃爆炸安全气囊将自动打开。若氮气充入气囊后的容积为V="56" L，囊中氮气密度为ρ=2.5kg/m³，已知氮气的摩尔质量为M₀=0.028kg/mol。
①试估算气囊中氮气的分子数；
②当温度为27℃时，囊中氮气的压强多大？

如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40cm²的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内．在汽缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p₀（p₀＝1.0×10⁵Pa为大气压强），温度为300K.现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360K时，活塞上升了4cm.g取10m/s²求：

（1）活塞的质量；
（2）物体A的体积．

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。活塞与气缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为27°C，活塞位于气缸正中，整个装置都静止。已知大气压恒为p₀＝1.0×10⁵P_a，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°C时，活塞恰好会静止在气缸缸口AB处？

如图所示为均匀的U形槽，左上端挂闭，右端开口且足够长，槽的截面积为s，内装有密度为的液体，右槽内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上，卡口与左端顶高，活塞与槽无摩擦且不漏气，温度为T₀时，左、右槽内液面等高，两边槽内空气柱长度均为L，压强均为大气压强P₀，重力加速度为g，现使槽左右两边温度同时缓慢升高，在活塞离开卡口上升前，左右两边液面保持不动，试求：

（当活塞刚离开卡口上升时，右槽内气体的压强及温度T₁
（温度升高到T₂为多少时，两边槽内液面高度差为L。

一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图甲、乙所示，p－T和V－T图各记录了其部分变化过程，试求：

（1）温度为600 K时气体的压强．
（2）在p－T图象上将温度从400 K升 高到600 K的变化过程补充完整．

图为一注射器，针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度V_m＝20ml，其活塞的横截面积为2cm²。先将注射器活塞移到刻度V₁=18ml的位置，然后用橡胶帽密封住注射器的针孔。已知环境温度t₁=27℃，大气压p₀=1.0×10⁵Pa,为使活塞移到最大刻度处,试问（活塞质量及活塞与针筒内壁间的摩擦均
忽略不计。）

（i）若把注射器浸入水中缓慢加热，水温须升至多少℃？
（ii）若沿注射器轴线用力向外缓慢拉活塞，拉力须达到多大？

一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界温度为T₀。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4.若此后外界的温度变为T，求重新到达平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。

如图所示，为厚度和质量不计，横截面积为的绝热气缸倒扣在水平桌面上，气缸内有一绝热的“”型活塞固定在桌面上，活塞与气缸封闭一定质量的理想气体，开始时，气体的温度为，压强为，活塞与气缸底的距离为，活塞与气缸可无摩擦滑动且不漏气，大气压强为．求：

①此时桌面对气缸的作用力
②现通过电热丝给气体缓慢加热到，此过程中气体吸收热量为，内能增加了，
整过程活塞都在气缸内，求的值．

如图所示，圆柱形容器内用活塞封闭一定质量的理想气体，已知容器横截面积为S，活塞重为G，大气压强为p₀。若活塞固定，封闭气体温度升高1℃，需吸收的热量为Q₁；若活塞不固定，仍使封闭气体温度升高1℃，需吸收的热量为Q₂。不计一切摩擦，在活塞可自由移动时，封闭气体温度升高1℃，活塞上升的高度h应为多少？

某教室的空间体积约为120．试计算在标准状况下，教室里空气分子数．已知：阿伏加德罗常数mol ¹，标准状况下摩尔体积m³．（计算结果保留一位有效数字）

一高压气体钢瓶，容积为V₀，用绝热材料制成，开始时封闭的气体压强为p₀。经加热内部气体温度由T₀=300K升至T₁=350K。求：
①此时气体的压强；
②若保持T₁=350K的温度不变，缓慢地放出一部分气体，使气体压强再回到p₀。钢瓶内剩余气体的质量与原来总质量的比值。

）一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80 cm的气柱，活塞的横截面积为0．01m²，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个开口与U形管相连，开口离气缸底部的高度为70 cm，开口管内及U形管内的气体体积忽略不计。已知图示状态气体的温度为7℃，U形管内水银面的高度差h₁="5" cm，大气压强p₀=1.0×l0⁵ Pa保持不变，水银的密度=13．6×l0³ kg/m³。求：

①活塞的重力；
②现在活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不变，此过程缓慢进行，当气体的温度升高到37℃时，U形管内水银面的高度差为多少？
③保持上问中的沙粒质量不变，让气缸内的气体逐渐冷却，那么当气体的温度至少降为多少℃时，U形管内的水银面变为一样高？

如图所示，一直立气缸由两个横截面积不同的圆筒连接而成，活塞A.B间封闭有一定质量的理想气体，A的上方和B的下方分别与大气相通。两活塞用长为L=30cm的不可伸长的细线相连，可在缸内无摩擦地上下滑动。当缸内封闭气体的温度为T₁=300K时，活塞A.B的平衡位置如图所示。已知活塞A.B的质量均为m=1.0kg，横截面积分别为S_A=20cm²、S_B=10cm²，大气压强为P₀=1.0×10⁵Pa，重力加速度为g=10m/s²。

（i）活塞A.B在图示位置时，求缸内封闭气体的压强；
（ii）现对缸内封闭气体缓慢加热，为使气缸不漏气，求缸内封闭气体的最高温度。

如图（a）所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置。横截面积为S＝2×10^-3m²、质量为m＝4kg、厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强p₀＝1.0×10⁵Pa。现将气缸竖直放置，如图（b）所示，取g＝10m/s²。求：

（1）活塞与气缸底部之间的距离；
（2）加热到675K时封闭气体的压强。