专题（84）应用气体实验定律解决典型问题（原卷版）

2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（84）应用气体实验定律解决“三类模型”问题律（原卷版）命题热点一“玻璃管液封”模型1．如图，粗细均匀、两端开口的U形管竖直放置，两管的竖直部分高度为20cm，内径很小，水平部分BC长14cm。一空气柱将管内水银分隔成左右两段，大气压强p0=76cmHg，当空气柱温度为T0=273K、长为L0=8cm时，BC管内左边水银柱长2cm，AB管内水银柱长也为2cm。求：（1）右边水银柱总长是多少？（2）当空气柱温度升高到多少时，左边的水银恰好全部进入竖直管AB内？（3）为使左、右侧竖直管内的水银柱上表面高度差最大，空气柱温度至少要升高到多少？2、如图所示，长L=55cm的薄壁玻璃管与水平面成30°角倾斜放置，玻璃管粗细均匀，底端封闭、另一端开口。现用长l=10cm的水银柱封闭着一定质量的理想气体，气体温度为306K，且水银面恰与管口齐平。现将管口缓慢转到竖直向上位置，并将水银缓慢注入管中，直到水银面再次与管口齐平，已知大气压强p=75cmHg。求：（1）水银面再次与管口齐平时，管中气体的压强；（2）对竖直玻璃管缓慢加热，若管中刚好剩下5cm高的水银柱，气体温度升高了多少。3、如图所示，透热的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M=200kg，活塞质量m=10kg，活塞面积S=100cm2活塞与气缸壁摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为27，活塞正位于气缸正中，整个装置都静止。已知大气压恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度为g=10m/s2求：（a）缸内气体的压强p1；（b）缸内气体的温度升高到多少时，活塞恰好会静止在气缸缸口AB处？4、汽车安全气囊的工作原理可简化等效为以下过程：碰撞传感器被碰撞触发，激发气体发生器点火产生高压气体，高压气体立即对展开的气囊充气以保证人员安全。此过程模拟由如图装置完成，当汽车受到撞击时，气体发生器产生的气体先充满发生器容器A，随后传感器打开充气阀门K，气体发生器为气囊B充气，瞬间充满气囊。气囊体积为气体发生器体积的20倍，气囊能承受的最大压强为5个标准大气压，碰撞情况下人体能够承受的最大冲击压强为25N/cm2。在某次实验中，当人体受冲击沉入气囊时气囊体积减小25，不考虑温度对充气的影响，取标准大气压p05、如图所示，气缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口50cm，活塞面积10cm2，封闭气体的体积为1500cm3，温度为0℃，大气压强1.0×105Pa，活塞质量及一切摩擦不计。缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，求：活塞刚好升到缸口时，气体的温度是多少摄氏度？6、如图所示，在固定的汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为SA∶SB＝1∶2，两活塞与穿过B汽缸底部的刚性细杆相连，活塞与汽缸、细杆与汽缸间摩擦不计且不漏气．初始时，A、B中气体的体积皆为V0，A中气体压强pA＝1.5p0，p0是汽缸外的大气压强(保持不变)．现对A中气体缓慢加热，并保持B中气体的温度不变，当A中气体的压强增大到pA′＝2p0时，求B中气体的体积VB.7、如图1所示，一导热性能良好的气缸放置于水平地面上，缸内用可自由移动的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞厚度不计且气密性良好，不计活塞和气缸之间的摩擦。已知活塞质量为m=1kg，面积为S=5cm2，气缸高为H=15cm，大气压强为1.0×105Pa，当环境温度为27℃时，气缸内气柱高度为h=11cm。若将气缸放置于倾角为30°的斜面上时，气缸恰好处于静止状态，如图2所示，g取10m/s2，求：（1）气缸静止于斜面上时气柱的长度L及气缸由水平地面放置到斜面上倾斜放置的过程气体是吸热还是放热；（2）若气缸静止于斜面时，缓慢升高外界环境温度，使活塞刚好移至缸口，求此时的温度。8、如图所示，竖直放置的气缸内壁光滑，横截面积为S=10-3m2，活塞的质量为m=2kg，=kg，厚度不计．在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B下方气缸的容积为1.0×10-3m3，A、B之间的容积为2.0×10-4m3，外界大气压强p0=1.0×105Pa．开始时活塞停在B处，缸内气体的压强为0.9p0，温度为27℃，现缓慢加热缸内气体，直至327℃．求：（1）活塞刚离开B处时气体的温度t2；（2）缸内气体最后的压强；（3）在图（乙）中画出整个过程中的p–V图线．命题热点三“变质量气体”模型9、热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106Pa；室温温度为27℃.氩气可视为理想气体．(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；(2)将压入氩气后的炉腔加热到1227℃，求此时炉腔中气体的压强．10、如图所示，某同学设计了一个压力送水装置由ABC三部分组成，A为打气筒，B为压力储水容器，C为细管，通过细管把水送到5m高处，细管的容积忽略不计。k1和k2是单向密闭阀门，k3是放水阀门，打气筒活塞和简壁间不漏气，其容积为V0=0.5L，储水器总容积为10L，开始储水器内有V1=4L气体，气体压强为p0。已知大气压强为p0=1.0×105（1）打气筒第一次打气后储水器内的压强；（2）通过打气筒给储水器打气，打气结束后打开阀门k3，水全部流到5m高处，求打气筒至少打气多少次。课时精炼1．如图所示描述了封闭在某容器里的理想气体在温度和下的速率分布情况，下列说法正确的是A．B．随着温度升高，每一个气体分子的速率都增大C．随着温度升高，气体分子中速率大的分子所占的比例会增加D．若从到气体的体积减小，气体一定从外界吸收热量2．如图，长L=100cm，粗细均匀的玻璃管一端封闭。水平放置时，长L=50cm的空气柱被水银柱封住，水银柱长h=25cm。大气压强为75厘米汞柱，将玻璃管由水平位置缓慢地转到开口竖直向上位置，求：此时密闭气柱的长度。[来源:Zxxk.Com]3．（2020新课标Ⅲ卷）如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0=4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l=12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1=283K。大气压强p0=76cmHg。（i）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？（ii）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？4．某兴趣小组受“蛟龙号”的启发，设计了一个测定水深的深度计．如图所示，导热性能良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ，内径相同，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦地左右滑动．汽缸Ⅰ左端开口，通过A封有压强为p0的气体，汽缸Ⅱ通过B封有压强为3p0的气体．一细管连通两汽缸，初始状态A、B均位于汽缸最左端．该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度，已知外界大气压强为p0，p0相当于10m高的水产生的压强，不计水温变化，被封闭气体视为理想气体．求：(1)当活塞A向右移动eq\f(L,5)时，水的深度；(2)该深度计能测量的最大水深．5．如图所示，一端开口的薄壁玻璃管开口朝下竖直立于圆柱形水银槽的水银中，管内封闭有一