2018年高考物理一轮复习专题十气体实验定律综合应用高效演练

1、专题十 气体实验定律综合应用高效演练1. 如图 1 所示，在长为 l 57 cm 的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内，用 4 cm 高的水银柱封闭着 51 cm 长的理想气体，管内外气体的温度均为 33 . 现将水银徐徐注入管中，直到水银面与管口相平，此时管中气体的压强为多少？接着缓慢对玻璃管加热升温至多少时， 管中刚好只剩下 4 cm高的水银柱？ ( 大气压强为 p076 cmHg)图 1【答案】 85 cmHg 318 K2如图 2 所示，一粗细均匀、导热良好、装有适量水银的 U形管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长 l 120 cm( 可视为理想气体 ) ，两管中水银面等高现

2、将右端与一低压舱 ( 未画出 ) 接通，稳定后右管水银面高出左管水银面 h10 cm.( 环境温度不变，大气压强 p075 cmHg)图 2(1) 稳定后低压舱内的压强为 _( 用“cmHg”做单位 ) (2) 此 过 程中 左管 内 的 气体 对外 界 _( 填“ 做 正 功 ”“ 做 负 功” 或“ 不 做 功”) ， 气 体将_( 填“吸热”或“放热” ) 【答案】 (1)50 cmHg (2) 做正功 吸热23如图 3 所示，厚度和质量不计、横截面积为 S10 cm的绝热汽缸倒扣在水平桌面上，汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上，活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体，开始时，气体的温度

3、为 T0300 K，压强为 p0.5 105 Pa ，活塞与汽缸底的距离为 h10 cm，活塞可在汽缸内无摩擦滑动且不漏气，大气压强为 p01.0 105 Pa. 求：图 3(1) 此时桌面对汽缸的作用力 FN；(2) 现通过电热丝给气体缓慢加热到 T，此过程中气体吸收热量为 Q7 J，内能增加了 U5 J，整个过程活塞都在汽缸内，求 T 的值【答案】 (1)50 N (2)720 K4如图 4(a) 所示，一导热性能良好、 内壁光滑的汽缸水平放置， 横截面积为 S2 103 m2 、质量为 m4 kg、质量为 m4 kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与汽缸底部之间的

4、距离为 24 cm，在活塞的右侧 12 cm 处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为 300 K ，大气压强 p01.0 105 Pa. 现将汽缸竖直放置，如图 (b) 所示，取 g10 m/s2. 待汽缸稳定后，求活塞与汽缸底部之间的距离图 4【答案】 20 cm【解析】由题意可知，汽缸水平放置时，封闭气体的压强：5p1p01.0 10 Pa，温度： T1300 K体积： V124 cm S当汽缸竖直放置时，封闭气体的压强：mgp2p0 1.2 10S5 Pa3温度 T2T1300 K体积： V2H S.根据等温变化规律可得： p1V1 p2 V2代入数据可得： H20 cm.5. 在水

5、下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差 p 与气泡半径 r 之间的关系为p2r，其中 0.070 N/m.现让水下 10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升已知大气压强 p01.0 105Pa，水的密度 1.0 103 kg/m 3，重力加速度大小 g10 m/s 2.(i) 求在水下 10 m处气泡内外的压强差；(ii) 忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值3【答案】 ( )28 Pa ( ) 2或 1.3r 2r 132 1.3. 6. 一 U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞初始时，管内汞

6、柱及空气柱长度如图 1 所示用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强 p075.0 cmHg，环境温度不变图 1【答案】 144 cmHg 9.42 cm7如图所示，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置玻璃管的下部封有长 l 125.0 cm的空气柱，中间有一段长 l 225.0 cm 的水银柱，上部空气柱的长度 l 3 40.0 cm. 已知大气压强为 p075.0 cmHg. 现将一活塞 ( 图中未画出 ) 从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变

7、为 l 120.0 cm. 假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离【答案】 15.0 cm58如图 3 所示，一粗细均匀的 U 形管竖直放置， A 侧上端封闭， B 侧上端与大气相通，下端开口处开关 K关闭； A侧空气柱的长度 l 10.0 cm ，B侧水银面比 A 侧的高 h3.0 cm. 现将开关 K 打开，从 U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为 h110.0 cm 时将开关 K 关闭已知大气压强 p075.0 cmHg.(1) 求放出部分水银后 A侧空气柱的长度；(2) 此后再向 B侧注入水银，使 A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度【答案】 (1)1

8、2.0 cm (2)13.2 cm【解析】 (1) 以 cmHg为压强单位设 A侧空气柱长度 l 10.0 cm 时的压强为 p；当两侧水银面的高度差为h110.0 cm 时，空气柱的长度为 l 1，压强为 p1. 由玻意耳定律得 pl p1l 1 由力学平衡条件得pp0h 打开开关 K 放出水银的过程中， B侧水银面处的压强始终为 p0，而 A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小， B、A两侧水银面的高度差也随之减小，直至 B侧水银面低于 A 侧水银面 h1 为止由力学平衡条件有p1p0h1 9如图 4 所示，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞已知大活塞的

9、质量为 m12.50 kg ，横截面积为 S180.0 cm2；小活塞的质量为 m21.50 kg ，横截面积为 S240.0 cm2；5两活塞用刚性轻杆连接， 间距保持为 l 40.0 cm；汽缸外大气的压强为 p1.00 10 Pa，温度为 T303 K初始时大活塞与大圆筒底部相距l，两活塞间封闭气体的温度为 T1495 K 现汽缸内气体温度缓慢下降，活2塞缓慢下移忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小 g 取 10 m/s2. 求：图 4(1) 在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度；(2) 缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强【答案】 (1)3

10、30 K (2)1.01 105 Pa【解析】 (1) 设初始时气体体积为 V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为 V2，温度为T2. 由题给条件得V1S1l2lS2 l 2V2S2l 在活塞缓慢下移的过程中，用 p1 表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得S1( p1p) m1gm2gS2( p1p) 7故缸内气体的压强不变由盖吕萨克定律有V1 V2 T1 T2联立式并代入题给数据得T2330 K (2) 在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为 p1. 在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变设达到热平衡时被封闭气体的压强为 p，由查理定律，有pT

11、p1T2联立式并代入题给数据得p1.01 105 Pa. 10如图 5 所示，两汽缸 A、B 粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通； A的直径是B 的 2 倍，A上端封闭， B上端与大气连通；两汽缸除 A 顶部导热外，其余部分均绝热两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞 a、b，活塞下方充有氮气，活塞 a 上方充有氧气当大气压为 p0、外界和汽缸内气体温度均为 7 且平衡时，活塞 a 离汽缸顶的距离是汽缸高度的14，活塞 b 在汽缸正中间图 5(1) 现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞 b 恰好升至顶部时，求氮气的温度；(2) 继续缓慢加热，使活塞 a 上升当活塞 a 上升的距离是汽缸高度的1时，求氧气的压强16【答案】 (1)320 K (2)43p0(2) 活塞 b升至顶部后， 由于继续缓慢加热， 活塞 a 开始向上移动， 直至活塞上升的距离是汽缸高度的1时，16活塞 a 上方的氧气做等温变化，设氧气初态体积为 V1，压强为 p1，末态体积为 V2，压强为 p2，由题给数据和玻意耳定律得V11 3V0，p1p0，V2 V0 4 16p1V1p2 V2 由式得 p24p0.311使一定质量的理想气体