高中物理气体压强的微观意义计算题

[物理——选修3-3]
（1）下列说法正确的是         。（填正确答案标号，选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分0分）

A．理想气体等温膨胀时，内能不变

B．扩散现象表明分子在永不停息地运动

C．分子热运动加剧，则物体内每个分子的动能都变大

D．在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能一定增加

E．布朗运动反映了悬浮颗粒内部的分子在不停地做无规则热运
（2）(9分)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，内有两个质量均为的密闭活塞，活塞导热，活塞绝热，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，温度为。设外界大气压强为保持不变，活塞横截面积为，且，环境温度保持不变。求：

在活塞 上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于，两活塞在某位置重新处于平衡，活塞下降的高度；
‚现只对Ⅱ气体缓慢加热，使活塞回到初始位置．此时Ⅱ气体的温度。

如图所示，质量的导热气缸倒扣在水平地面上，A为一T型活塞，气缸内充有理想气体。气缸的横截面积S=2×10^-4m²，当外界温度为t=27℃时，气缸对地面恰好没有压力，此时活塞位于气缸中央。不计气缸壁厚度，内壁光滑，活塞始终在地面上静止不动，大气压强为。求：

①气缸内气体的压强；
②环境温度升高时，气缸缓慢上升，温度至少升高到多少时，气缸不再上升。
③气缸不再上升后，温度继续升高，从微观角度解释压强变化的原因。

在图所示的气缸中封闭着温度为127℃的空气， 一质量为m₁的重物用绳索经滑轮与质量为m₂的缸中活塞相连接， 气缸截面积为S，大气压为P₀重物和活塞均处于平衡状态， 这时活塞离缸底的高度为10 cm，不计一切摩擦。

（1）求气缸中封闭气体的压强
（2）如果缸内空气温度缓慢下降，问
①缸中封闭气体的压强是否改变？
②缸内空气变为27℃时，重物从原处移动了多少厘米?

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，一根粗细均匀的细玻璃管开口朝上竖直防止，玻璃管中有一段长为h = 24cm的水银柱封闭了一段长为x₀ = 23cm的空气柱，系统初始温度为T₀ = 200K，外界大气压恒定不变为P₀ = 76cmHg．现将玻璃管开口封闭，将系统温度升至T = 400K，结果发现管中水银柱上升了2cm，若空气可以看作理想气体，试求：

i. 升温后玻璃管内封闭的上下两部分空气的压强分别为多少cmHg？
ii. 玻璃管总长为多少？

如图所示。把上端A封闭、下端B开口的长为H＝100cm的粗细均匀的玻璃管竖直缓慢地插入一个大水银槽中，插入的深度为h＝25cm。则进入玻璃管中的水银柱的长为多少？（大气压为75cmHg）

汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为v₀，压强为p₀；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了Δp。若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前、后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量。

有一种方便旅游时携带的运动水壶，它可以充分压缩、折叠。甲图是它的实物图。乙图是它的使用原理图。需要使用的时候，首先将其向水壶口一边推动，形成一个类半圆形物体，然后再拉动水壶底部拉环，把另一个藏起来的半圆往外拽。这样，压缩的水壶就充分膨胀起来，可以装载液体了，这款伸缩水壶在旅行时携带十分方便，能减轻不少行李的压力。如果此水壶的容积为2L，在通过拉环使其膨起过程中，里面充入1.0 的1.6L空气时，将水壶口拧紧。求：

①水壶内部的气体分子数；
②当拉环完全拉开，水壶恢复正常形状时，内部空气的压强多大。

如图所示，一圆柱形容器竖直放置，通过活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h。现通过电热丝给气体加热一段时间，结果活塞又缓慢上升了h，若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦，求：

①容器中气体的压强；
②这段时间内气体的内能增加了多少？
③这段时间内气体的温度升高了多少？

）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，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0°C的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。

（1）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）
（2）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。

一气象探测气球，在充有压强为1.OOatm（即76.0cmHg），温度为27.0℃的氦气时，体积为3.50m³.在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36.0cmHg，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-48.0℃.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
（3）若忽略气球内分子间相互作用，停止加热后，气球内气体吸热还是放热？简要说明理由.

如图所示，一竖直放置的、长为L的细管下端封闭，上端与大气（视为理想气体）相通，初始时管内气体温度为。现用一段水银柱从管口开始注入管内将气柱封闭，该过程中气体温度保持不变且没有气体漏出，平衡后管内上下两部分气柱长度比为l∶3。若将管内下部气体温度降至，在保持温度不变的条件下将管倒置，平衡后水银柱下端与管下端刚好平齐（没有水银漏出）。已知，大气压强为，重力加速度为g。求水银柱的长度h和水银的密度。

如图所示，A、B气缸的长度均为60cm，截面积均为40cm²，C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门。整个装置均由导热材料制成。原来阀门关闭，A内有压强P_A=2.4×10⁵Pa的氧气．B内有压强P_B=1．2×10⁵Pa的氢气。阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡．求：

Ⅰ．活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；
Ⅱ．活塞C移动过程中B中气体是吸热还是放热（简要说明理由）。
（假定氧气和氢气均视为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略）

如图，竖直平面内有一直角形内径相同的 细玻璃管，A端封闭，C端开口，AB="BC" =l₀,且此时Ａ、C端等高。管内水银总长度为l₀,玻璃管AB内封闭长为l₀/2的空气柱。已知大气压强为l₀汞柱髙。如果使玻璃管绕B点在竖直平面内顺时针缓慢地转动至BC管水平，求此时AB管内气体 的压强为多少汞柱高？管内封入的气体可视为理想气体且温度不变。