【精准解析】高考物理：选修3-3创新_素养升华命题点二选修3-3热学2固体、液体与气体.pdf

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1、-1-温馨提示：此套题为 Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。创新素养升华3.如图所示,粗细均匀的薄壁 U形玻璃管竖直放置,导热良好,左管上端封闭,封口处有段水银柱 1,右管上端开口且足够长,另有两段水银柱 2、3 封闭了 A、B两部分理想气体,外界大气压强恒为p0=75 cmHg。开始时,三段水银柱长均为10 cm,A 气柱长为 20 cm,B 气柱长为 10 cm,气柱 A和水银柱 2 各有一半长度在水平部分,现保持环境温度不变,在右管中缓慢注入水银,使水银柱 2 在竖直管中的水银刚好全部压入水平管中。求:(1)在右管中注

2、入水银前,水银柱 1 对玻璃管封口的压强。(2)水银柱 2 在竖直管中的水银刚好全部压入水平管中时,注入右管中水银柱的长度。【解析】(1)气柱 B 的压强为:pB=p0+h cmHg=85 cmHg 根据同一深度压强相等,有:pA=pB+cmHg 解得:pA=90 cmHg 则水银柱 1 对玻璃管封口的压强为:-2-p=pA-h cmHg=80 cmHg(2)以气柱 A 为研究对象,由玻意耳定律得:pAlAS=pAlAS解得:pA=120 cmHg 设注入的水银柱长度为x,有:pA=p0+(x+h)cmHg 解得:x=35 cm答案:(1)80 cmHg(2)35 cm【补偿训练】如图所示,一

3、细 U形管两端均开口,用两段水银柱封闭了一段空气柱在管的底部,初始状态气体温度为T1=280 K,各段的长度分别为L1=20 cm,L2=15 cm,L3=10 cm,h1=4 cm,h2=20 cm;现使气体温度缓慢升高。(大气压强为 p0=76 cmHg)求:(1)若当气体温度升高到T2时,右侧水银柱开始全部进入竖直管,求此时左侧水银柱竖直部分有多高?并求出此时管底气柱的长L1。(2)求第一问中的温度T2等于多少开尔文。(3)在 T2的基础上继续升温至T3时,右侧水银柱变成与管口相平,求 T3等于多少开尔文。-3-【解题指南】(1)(2)由于 U 形管的两侧开口,根据液体产生的压强的特点可

4、知,两侧的水银柱对液体产生相等的压强,则两侧的水银柱的高度始终是相等的,当右侧的水银柱全部进入右侧竖管时,左侧的水银柱的高度与右侧是相等的。此时两侧水银柱的高度都是h1+L3,结合几何关系求出气柱的长度,由理想气体的状态方程即可求出。(3)水银柱全部进入右管后,产生的压强不再增大,所以左侧的水银柱不动,气体做等压变化,由盖-吕萨克定律即可求出。【解析】(1)(2)设 U 形管的横截面积是S,以封闭气体为研究对象,其初状态:p1=p0+h1=76 cmHg+4 cmHg=80 cmHg,V1=L1S=20S,当右侧的水银全部进入竖管时,水银柱的高度:h=h1+L3=4 cm+10 cm=14 cm,此时左侧竖管中的水银柱也是14 cm。气体的状态参量:p2=p0+h=76 cmHg+14 cmHg=90 cmHg,V2=L1S+2L3 S=20S+2 10S=40S,即此时管底气柱的长40 cm,由理想气体的状态方程得:=,代入数据得:T2=630 K。(3)水银柱全部进入右管后,产生的压强不再增大,所以左侧的水银柱不动,右侧水银柱与管口相平时,气体的体积:V3=L1S+L3S+h2S=20S+10S+20S=50S,由盖-吕萨克定律:=,代入数据得:T3=787.5 K。答案:(1)14 cm 40 cm(2)630 K(3)787.5 K-4-关闭 Word文档返回原板块