高考物理二轮复习专项训练模型77 热学+玻璃管液柱模型（原卷版）

模型77热学+玻璃管液柱模型1..（2023高考河北卷）如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为SKIPIF1<0的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为SKIPIF1<0时，气柱长度SKIPIF1<0为SKIPIF1<0；当外界温度缓慢升高到SKIPIF1<0时，气柱长度变为SKIPIF1<0。已知外界大气压恒为SKIPIF1<0，水柱长度不计。（1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；（2）求葫芦的容积；（3）试估算被封闭氮气分子的个数（保留2位有效数字）。已知SKIPIF1<0氮气在SKIPIF1<0状态下的体积约为SKIPIF1<0，阿伏伽德罗常数SKIPIF1<0取SKIPIF1<0。2.（2）（2023高考全国乙卷）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为SKIPIF1<0的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为SKIPIF1<0。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变SKIPIF1<0。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以SKIPIF1<0为压强单位）3．（2022高考上海）如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一段长30cm的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为75cmHg。现移动右侧玻璃管，使两侧玻璃管内水银面相平，此时气体柱的长度为（）A.20cmB.25cmC.40cmD.45cm4．（2022新高考海南卷）足够长的玻璃管水平放置，用长SKIPIF1<0的水银封闭一段长为SKIPIF1<0的空气柱，大气压强为SKIPIF1<0，环境温度为SKIPIF1<0，将玻璃管缓慢逆时针旋转到竖直，则：①空气柱是吸热还是放热？②空气柱长度变为多少？③当气体温度变为SKIPIF1<0时，空气柱长度又是多少？最新模拟题1.（2024安徽名校联盟第一次大联考）如图所示，一端封闭的玻璃管用SKIPIF1<0的水银柱封闭一定质量的理想气体，玻璃管水平放置时，气柱长为SKIPIF1<0。设大气压强为SKIPIF1<0，环境温度保持不变，当玻璃管置于倾角为30°的斜面上且开口端沿斜面向上放置，玻璃管静止不动时，空气柱的长度是（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<02.（2023年7月重庆名校期末）水银气压计在超失重情况下不能显示准确的气压。若某次火箭发射中携带了一只水银气压计。发射的火箭舱密封，起飞前舱内温度SKIPIF1<0，水银气压计显示舱内气体压强为1个大气压SKIPIF1<0。当火箭以加速度a＝g竖直向上起飞时，舱内水银气压计示数稳定在SKIPIF1<0，已知水银气压计的示数与液柱高度成正比，如图所示。可视为起飞时重力加速度恒为g，则起飞时舱内气体的温度是（）A.250K B.300K C.360K D.400K3.(2023重庆江津七校期末联考)如图是《热气球探险家》海报，科考人员乘坐气囊密闭，填充氢气的气象探测热气球从地面缓缓升空。已知地表的大气压强为P0。上升至某一高度时大气压强为aP0，不考虑温度及重力加速度随高度的变化，气囊内氢气压强近似等于外界大气压强，试求：（1）热气球在某一高度与地表处气囊内氢气的体积之比k；（2）若为测量某一高度处的大气压强，科考人员还将粗细均匀、导热良好、左端封闭有一定质量理想气体的“U”形管带往高空。“SKIPIF1<0”形管分别在地面和某一高度处竖直放置时的相关参数如表所示，在地面上时“U”形管左边水银面要比右边高出h=25cm，求a数值。（结果保留两位有效数字）地面某一高度大气压强P0=75cmHgaP0封闭气柱长度L1=30cmL2=40cm4.（2023年7月浙江湖州期末）如图所示，一根一端开口的玻璃管内部横截面积SKIPIF1<0，管内一静止水银柱质量m=0.1kg，封闭着长度SKIPIF1<0的空气柱，此时外界的温度SKIPIF1<0。现把玻璃管浸在温度SKIPIF1<0的热水中，这个过程中空气柱从热水中吸收的热量SKIPIF1<0。实验过程中大气压强为SKIPIF1<0，空气柱内气体视为理想气体。求稳定后：（1）玻璃管内密闭空气柱长度；（2）玻璃管内密闭气体压强；（3）它在这个过程中内能增加量SKIPIF1<0。5.（13分）（2023年10月宜荆荆随高三联考）如图所示，U形管左、右管横截面均为正方形，左管边长为SKIPIF1<0，右管开口且横截面边长为左管的2倍，设右管足够高。初始管内水银在左管内封闭了一段长为SKIPIF1<0、温度为SKIPIF1<0的空气柱，左右两管水银面高度差为SKIPIF1<0，大气压为SKIPIF1<0。现向右管缓慢补充水银，保持左管内气体的温度不变，直到左右两边水银面相平。求：（1）补充的水银体积V；（2）再对封闭气体加热，则其重新回到25cm的长度时，封闭气体温度T为多少？6.(2023四川南充三模)如图所示，粗细均匀的U形细管左侧封闭，右侧装有阀门，水平部分和竖直部分长均为SKIPIF1<0，管中盛有一定质量的水银。先开启阀门，U形管静止时左侧水银柱比右侧高SKIPIF1<0，再关闭阀门，使U形管以某一恒定加速度向左加速，液面稳定后发现两竖直管中液面变为等高。管中气体均视为理想气体，整个过程温度不变，大气压强SKIPIF1<0，重力加速度SKIPIF1<0，求（Ⅰ）静止时左侧气体的压强SKIPIF1<0；（Ⅱ）关闭阀门向左加速时的加速度大小a。7.(2023湖南邵阳模拟)如图所示装置中两玻璃泡的容积均为SKIPIF1<0，玻璃管的容积忽略不计，开始时阀门K关闭，将上面玻璃泡抽成真空，下面玻璃泡中有一定质量的理想气体，外界大气压强为SKIPIF1<0，温度为SKIPIF1<0°C时，玻璃管中水银面高出水银槽内水银面h=12cm，水银密度（假设不随温度改变）为SKIPIF1<0，重力加速度SKIPIF1<0。（1）如果外界大气压强保持不变，玻璃管中水银面上升2cm，则环境温度改变了多少摄氏度；（2）如果在环境温度急剧升高到t=40°C的过程中，打开阀门，改变外界大气压使玻璃管中的水银面高度几乎不发生变化，则玻璃泡中气体的压强变为多少？（3）在（2）过程中吸收了200J热量，则气体的内能增加了多少？8.（2023辽宁教研联盟二模）如图所示的粗细均匀薄壁U形管，左管上端封闭，右管开口且足够长；温度为SKIPIF1<0时，右管内水银面比左管高SKIPIF1<0，左管内空气柱长度SKIPIF1<0，大气压强SKIPIF1<0。（1）求此时封闭气体压强大小；（2）现使左管内空气温度缓慢下降，则当左管内液面上升SKIPIF1<0时，管内气体热力学温度为多少？（3）若让整个装置自由下落，且温度保持不变，求下落过程中封闭空气柱的长度。（结果保留三位有效数字）9.(2023鄂东南省级示范性高中教育改革联盟5月模拟)如图所示，开口向上粗细均匀、长为SKIPIF1<0的玻璃管竖直放置，管内有一段高h=15cm的水银柱，封闭着长SKIPIF1<0的空气柱，大气压强SKIPIF1<0，管内气体的初始温度SKIPIF1<0。（1）若将玻璃管自由释放，不计阻力，不考虑管内空气温度的变化且无水银溢出玻璃管，求稳定后管内封闭空气柱的长度；（2）若SKIPIF1<0，将玻璃管固定，求温度至少升到多高时，可使管内水银柱全部溢出？（计算结果保留一位小数）（3）若SKIPIF1<0，将玻璃管固定，求温度至少升到多高时，可使管内水银柱全部溢出？7.（2023陕西宝鸡三模）（10分）如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76cmHg，环境温度为296K。（i）求细管的长度；（ii）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。8．（9分）（2023湖北荆门三校5月联考）一U形玻璃管竖直放置，左端开口且足够长，右端封闭，玻璃管导热良好。用水银封闭一段空气（可视为理想气体），在右管中，初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示，环境温度为27℃。已知玻璃管的横截面积处处相同，大气压强SKIPIF1<0。（1）若升高环境温度直至两管水银液面相平，求环境的最终温度。（2）若环境温度为27℃不变，在左管内加注水银直至右