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题型：解答题题类：难易度：普通

湖南省部分学校2024-2025学年高三上学期8月联考物理试题

圆柱形汽缸用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，起初将汽缸开口向下悬挂在天花板上，平衡时活塞离汽缸口的距离为L，如图甲所示。现将汽缸转动到开口向上并将细线拴在活塞上，平衡时活塞恰好到达汽缸口（到缸底的距离为4L），如图乙所示。已知活塞的质量 $\text{[math]}$ 、横截面积 $\text{[math]}$ ，大气压强 $\text{[math]}$ ，此过程中封闭气体的温度不变，重力加速度大小 $\text{[math]}$ ，求：

（1）、图甲中封闭气体的压强 $\text{[math]}$ ；

（2）、汽缸的质量M。

举一反三

一定质量的理想气体，如图所示经历了 $\text{[math]}$ 的变化过程，已知气体在A状态的温度是 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（　　）

如图（a）所示，竖直放置、开口向上的汽缸内用质量m=10kg的活塞封闭着一部分理想气体，活塞横截面积S=0.01m² ，能无摩擦的滑动。初始时活塞处于静止状态，距离气缸底部的高度h₁=9cm。若汽缸、活塞导热性好，气体温度始终保持不变，已知大气压强p₀=1×10⁵Pa，重力加速度g取10m/s² ，求

制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C分别是塑料容器的充气口、喷水口，B是气压计，如图（a）所示。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，此时容器内的气体体积为 $\text{[math]}$ ，压强为 $\text{[math]}$ ，现缓慢充气后压强变为 $\text{[math]}$ ，不计容器的容积变化。

如图所示，左端封闭、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左管中封闭有长为L=35cm的空气柱，两管水银面相平，竖直管内水银柱足够长，已知大气压强为p=75cmHg。（设环境温度不变）

（1）若将图甲中的阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，左管中水银面下了H=15cm，求右管水银面下降的高度；

（2）若将装置沿顺时针缓慢翻转180°，使U形管倒置（水银未溢出）如图乙所示，当管中水银静止时，求管中封闭空气柱的长度。

某民航客机在高空飞行时，需利用空气压缩机来保持机舱内外气压之比为4：1。机舱内有一导热气缸，活塞质量m=2kg、横截面积，S=10cm² ，活塞与气缸壁之间密封良好且无摩擦。客机在地面静止时，气缸如图（a）所示竖直放置，平衡时活塞与缸底相距l₁=8cm；客机在高度h处匀速飞行时，气缸如图（b）所示水平放置，平衡时活塞与缸底相距 $\text{[math]}$ 。气缸内气体可视为理想气体，机舱内温度可认为不变。已知大气压强随高度的变化规律如图（c）所示，地面大气压强 $\text{[math]}$ ，地面重力加速度g=10m/s²。下列说法正确的是（　　）

如图所示为一超重报警装置示意图，高为L、横截面积为S、质量为m、导热性能良好的薄壁容器竖直倒置悬挂，容器内有一厚度不计、质量为m的活塞，稳定时正好封闭一段长度 $\text{[math]}$ 的理想气柱。活塞可通过轻绳连接以达到监测重物的目的，当所挂重物为 $\text{[math]}$ 时，刚好触发超重预警，活塞恰好下降至位于离容器底某位置的预警传感器处。已知初始时环境热力学温度为 $\text{[math]}$ ，大气压强为 $\text{[math]}$ ，重力加速度为g，缸内气体内能与热力学温度的关系为 $\text{[math]}$ ， k为常数，不计摩擦阻力。

（1）求预警传感器到容器底部的距离；

（2）在（1）条件下，若外界温度缓慢降低为 $\text{[math]}$ ，求在刚好触发超重预警到外界温度缓慢降低为 $\text{[math]}$ 的过程中向外界放出的热量。

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