2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-3、3-4）
第一部分 热学（选修3-3）
专题1.14 与液柱相关的气体计算问题（提高篇）
1.（10分）（2021广西钦州重点高中开学摸底）如图所示,内壁光滑的水平放置的汽缸被两个活塞分B、C三部分,两活塞间用轻杆连接,活塞厚度不计,在E、F两处设有限制装置,使左边活塞只能在E、成A、
F之间运动,E、F之间的容积为0.1V0.开始时左边活塞在E处,A部分的容积为V0,A缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强),温度为297K;B部分的容积为1.1V0,B缸内气体的压强为p0,温度恒为297K,C缸内为真空.现缓慢加热A缸内气体,直至温度为399.3K.求:
①活塞刚离开E处时的温度TE; ②A缸内气体最后的压强p.
2.（10分）（2019广东深圳二模）某同学设计了测量液体密度的装置。如图，左侧容器开口；右管竖直，上端封闭，导热良好，管长Lo=1m，粗细均匀，底部有细管与左侧连通，初始时未装液体。现向左侧容器缓慢注入某种液体，当左侧液面高度为h1=0.7m时，右管内液柱高度h2=0.2m。己知右管横截面积远小于左侧横截面积，大气压强Po=l0×105Pa，取g=10m/s2。
（1）求此时右管内气体压强及该液体的密度；
(2)若此时右管内气体温度T=260K，再将右管内气体温度缓慢升高到多少K时，刚好将右管中液体全部挤出？（不计温度变化对液体密度的影响）
3..（2019河南中原名校联盟模拟5）如图所示为一水平放置的导热性能良好的U型玻璃管，左端封闭，右端开口，左端竖直管与水平管的粗细相同，右端竖直管与水平管的横截面积之比为2：1．一段长为12cm的
水银柱位于图中所示位置且封闭一段空气柱，周围环境的温度27℃，大气压强为75cmHg，求： ①若周围环境的温度缓慢降到-3℃时空气柱长度是多少？ ②若周围环境的温度缓慢上升到119℃时空气柱长度是多少？
4．（10分）（2019河南开封三模）如图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化的关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶中，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的理想气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，烧瓶中气体温度为300K，B、C内的水银面等高。已知大气压强P0＝75cmHg且保持不变，现对烧瓶中气体缓慢加热使其温度变为360K， ①为保证气体体积不变，C管应该向哪移动？移动距离是多少？ ②为保证气体压强不变，C管应该向哪移动？说明理由。
5.（2019四川内江二模）如图所示，粗细均匀的细玻璃管ABCDE，A端封闭，玻璃管的AB、CD部分竖直，DE部分水平，E端与大气相通，其下方有一个容器，lAB=lCD=20cm，lBC=10cm，水平部分DE足够长。当温度
时，管内有一段长度为l=20cm的水银柱封闭着一段长为l1=20cm的空气柱，水银柱的左端恰
C=273K．不计水银与好在B处，右端恰好在CD的中点F处。外界大气压始终保持p0=76cmHg，已知t=0°管壁的摩擦，现在使温度缓缓升高，试求：
（1）被封闭气柱长度为l2=30cm时的温度t2； （2）温度升高至t3=327℃时，被封闭空气柱的长度l3。
6．（10分）（2019全国考试大纲调研卷3）
如图所示，一根上粗下细，粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端封闭，下端开口，横截面积S1=4S2，下端与大气连通。粗管中有一段水银封闭了一定质量的理想气体，水银柱下表面恰好与粗管和细管的交界处齐平，空气柱和水银柱长度均为h=4 cm。现在细管口连接一抽气机(图中未画出)，对细管内气体进行缓慢抽气，最终使一半水银进入细管中，水银没有流出细管。已知大气压强为P0=76 cmHg。
①求抽气结束后细管内气体的压强；
②抽气过程中粗管内气体吸热还是放热？请说明原因。
7. （2018安徽合肥三模）如图所示，粗细均匀的U型细玻璃管竖直放置，A端被封闭空气柱的长度为L1 =60cm．各部分水银柱的长度分别为L2=L3 =25cm，L4=l0cm．BC水平，外界大气压Po=75cmHg。将玻璃管绕过C点垂直纸面的轴沿顺时针方向缓慢旋转90°，至CD管水平．求此时被封闭空气柱的长度。
8. (2017·广西南宁一模)如图所示,粗细均匀的U形管左端封闭,右端开口,两竖直管长为l1=50 cm,水平管长d=20 cm,大气压强p0相当于76 cm高水银柱产生的压强。左管内有一段l0=8 cm长的水银封住长为l2=30 cm长的空气柱,现将开口端接上带有压强传感器的抽气机向外抽气,使左管内气体温度保持不变而右管内压强缓缓降低,要把水银柱全部移到右管中。(g取10 m/s2)求右管内压强至少降为多少?
2.87×104 Pa
9.(2017·安徽合肥质检)
图示为一上粗下细且下端开口的薄壁玻璃管,管内有一段被水银密闭的气体,下管足够长,图中管的截面积分别为S1=2 cm2,S2=1 cm2,管内水银长度为h1=h2=2 cm,封闭气体长度l=10 cm,大气压强p0相当于76 cm高水银柱产生的压强,气体初始温度为300 K,若缓慢升高气体温度。(g取10 m/s2)试求: (1)当粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度;
(2)当气体温度为525 K时,水银柱上端距玻璃管最上端的距离。
10.(10分)如图所示,两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中,管的顶部有一定长度的水银。两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中。开启顶部连通左右水银的阀门,右侧空气柱长为L0,右侧空气柱底部水银面比槽中水银面高出h,右侧空气柱顶部水银面比左侧空气柱顶部水银面低h。 ①
试根据上述条件推测左侧空气柱的长度为________,左侧空气柱底部水银面与槽中水银面的高度差为
________。
②若初始状态温度为T0,大气压强为p0,关闭阀门A,则当温度升至多少时,右侧气柱底部水银面与水银槽中的水银面相平?(不考虑水银柱下降对大水银槽中液面高度的影响,大气压强保持不变)
11．(2016·云南大理质检)如图所示，长为31 cm、内径均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管内水银柱的上端正好与管口齐平，封闭气体的长为10 cm，外界大气压强不变。若把玻璃
管在竖直平面内缓慢转至开口竖直向下，这时留在管内的水银柱长为15 cm，然后再缓慢转回到开口竖直向上，求：
(1)大气压强p0的值；
(2)玻璃管重新回到开口竖直向上时空气柱的长度。
12.(10分)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： ①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?
②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?
13．（2019青岛二中模拟）有一左端封闭、右端开口并朝下的U型玻璃管，用两段水银柱密封了两部分理想气体A和B，如图甲所示，上部水银柱两侧液面差h1=15cm，两部分气体之间的水银柱高度h2=5cm，气柱A的长度L1=7.5cm，气柱B的长度L2=20cm。大气压强P0=75cmHg；现将U型管缓慢翻转至开口向上并轻弹玻璃管让两部分气体合并至封闭端顶部，如图乙所示，若环境温度保持不变，求合并后气柱的总长度L。
14．如图所示，在一端封闭的U形管中用水银柱封闭一段空气柱L，当空气柱的温度为27 ℃时，左管水银柱的长度h1＝10 cm，右管水银柱长度h2＝7 cm，气柱长度L＝13 cm；当空气柱的温度变为127 ℃时，h1变为7 cm。求：当时的大气压强和末状态空气柱的压强(单位用cmHg)。
15.(2016·海口模拟)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T1。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1∶3。若将管内下部气体温度降至T2，在保持5
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T1＝T2，大气压
2强为p0，重力加速度为g。求水银柱的长度h和水银的密度ρ。
.16（10分）(2016吉林长春市二模)如图所示为一竖直放置、上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管，上部和下部的横截面积之比为2:1，上管足够长，下管长度l=34cm。在管内用长度h=4cm的水银封闭一定质量的理想气体，气柱长度l1=20cm。大气压强P0=76cmHg，气体初始温度为T1=300K。
①若缓慢升高气体温度，使水银上端面到达粗管和细管交界处，求此时的温度T2； ②继续缓慢升高温度至水银恰好全部进入粗管，求此时的温度T3。
17.( 2016湖北七市(州)联考)
（１０分）如图乙所示，两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中，管的上部有一定长度的水银柱，两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中．开启上部连通左右水银的阀门Ａ，当温度为３００Ｋ，平衡时水银柱的位置如图（ｈ１＝ｈ２＝５ｃｍ，L1＝５０ｃｍ），大气压为７５ｃｍＨｇ． 求：
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