2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題十氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合應(yīng)用高效演練

1、專題十 氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合應(yīng)用高效演練1. 如圖 1 所示，在長(zhǎng)為 l 57 cm 的一端封閉、另一端開(kāi)口向上的豎直玻璃管內(nèi)，用 4 cm 高的水銀柱封閉著 51 cm 長(zhǎng)的理想氣體，管內(nèi)外氣體的溫度均為 33 . 現(xiàn)將水銀徐徐注入管中，直到水銀面與管口相平，此時(shí)管中氣體的壓強(qiáng)為多少？接著緩慢對(duì)玻璃管加熱升溫至多少時(shí)， 管中剛好只剩下 4 cm高的水銀柱？ ( 大氣壓強(qiáng)為 p076 cmHg)圖 1【答案】 85 cmHg 318 K2如圖 2 所示，一粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水銀的 U形管豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉氣柱長(zhǎng) l 120 cm( 可視為理想氣體 ) ，兩管中水銀面等高現(xiàn)

2、將右端與一低壓艙 ( 未畫出 ) 接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面 h10 cm.( 環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng) p075 cmHg)圖 2(1) 穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)為 _( 用“cmHg”做單位 ) (2) 此 過(guò) 程中 左管 內(nèi) 的 氣體 對(duì)外 界 _( 填“ 做 正 功 ”“ 做 負(fù) 功” 或“ 不 做 功”) ， 氣 體將_( 填“吸熱”或“放熱” ) 【答案】 (1)50 cmHg (2) 做正功 吸熱23如圖 3 所示，厚度和質(zhì)量不計(jì)、橫截面積為 S10 cm的絕熱汽缸倒扣在水平桌面上，汽缸內(nèi)有一絕熱的“T”形活塞固定在桌面上，活塞與汽缸封閉一定質(zhì)量的理想氣體，開(kāi)始時(shí)，氣體的溫度

3、為 T0300 K，壓強(qiáng)為 p0.5 105 Pa ，活塞與汽缸底的距離為 h10 cm，活塞可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)且不漏氣，大氣壓強(qiáng)為 p01.0 105 Pa. 求：圖 3(1) 此時(shí)桌面對(duì)汽缸的作用力 FN；(2) 現(xiàn)通過(guò)電熱絲給氣體緩慢加熱到 T，此過(guò)程中氣體吸收熱量為 Q7 J，內(nèi)能增加了 U5 J，整個(gè)過(guò)程活塞都在汽缸內(nèi)，求 T 的值【答案】 (1)50 N (2)720 K4如圖 4(a) 所示，一導(dǎo)熱性能良好、 內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置， 橫截面積為 S2 103 m2 、質(zhì)量為 m4 kg、質(zhì)量為 m4 kg、厚度不計(jì)的活塞與汽缸底部之間封閉了一部分氣體，此時(shí)活塞與汽缸底部之間的

4、距離為 24 cm，在活塞的右側(cè) 12 cm 處有一對(duì)與汽缸固定連接的卡環(huán)，氣體的溫度為 300 K ，大氣壓強(qiáng) p01.0 105 Pa. 現(xiàn)將汽缸豎直放置，如圖 (b) 所示，取 g10 m/s2. 待汽缸穩(wěn)定后，求活塞與汽缸底部之間的距離圖 4【答案】 20 cm【解析】由題意可知，汽缸水平放置時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)：5p1p01.0 10 Pa，溫度： T1300 K體積： V124 cm S當(dāng)汽缸豎直放置時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)：mgp2p0 1.2 10S5 Pa3溫度 T2T1300 K體積： V2H S.根據(jù)等溫變化規(guī)律可得： p1V1 p2 V2代入數(shù)據(jù)可得： H20 cm.5. 在水

5、下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng)，兩壓強(qiáng)差 p 與氣泡半徑 r 之間的關(guān)系為p2r，其中 0.070 N/m.現(xiàn)讓水下 10 m處一半徑為0.50 cm的氣泡緩慢上升已知大氣壓強(qiáng) 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處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差；(ii) 忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時(shí)，求氣泡的半徑與其原來(lái)半徑之比的近似值3【答案】 ( )28 Pa ( ) 2或 1.3r 2r 132 1.3. 6. 一 U 形玻璃管豎直放置，左端開(kāi)口，右端封閉，左端上部有一光滑的輕活塞初始時(shí)，管內(nèi)汞

6、柱及空氣柱長(zhǎng)度如圖 1 所示用力向下緩慢推活塞，直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時(shí)為止求此時(shí)右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞向下移動(dòng)的距離已知玻璃管的橫截面積處處相同；在活塞向下移動(dòng)的過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生氣體泄漏；大氣壓強(qiáng) p075.0 cmHg，環(huán)境溫度不變圖 1【答案】 144 cmHg 9.42 cm7如圖所示，一上端開(kāi)口、下端封閉的細(xì)長(zhǎng)玻璃管豎直放置玻璃管的下部封有長(zhǎng) l 125.0 cm的空氣柱，中間有一段長(zhǎng) l 225.0 cm 的水銀柱，上部空氣柱的長(zhǎng)度 l 3 40.0 cm. 已知大氣壓強(qiáng)為 p075.0 cmHg. 現(xiàn)將一活塞 ( 圖中未畫出 ) 從玻璃管開(kāi)口處緩慢往下推，使管下部空氣柱長(zhǎng)度變

7、為 l 120.0 cm. 假設(shè)活塞下推過(guò)程中沒(méi)有漏氣，求活塞下推的距離【答案】 15.0 cm58如圖 3 所示，一粗細(xì)均勻的 U 形管豎直放置， A 側(cè)上端封閉， B 側(cè)上端與大氣相通，下端開(kāi)口處開(kāi)關(guān) K關(guān)閉； A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度 l 10.0 cm ，B側(cè)水銀面比 A 側(cè)的高 h3.0 cm. 現(xiàn)將開(kāi)關(guān) K 打開(kāi)，從 U形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為 h110.0 cm 時(shí)將開(kāi)關(guān) K 關(guān)閉已知大氣壓強(qiáng) p075.0 cmHg.(1) 求放出部分水銀后 A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度；(2) 此后再向 B側(cè)注入水銀，使 A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度【答案】 (1)1

8、2.0 cm (2)13.2 cm【解析】 (1) 以 cmHg為壓強(qiáng)單位設(shè) A側(cè)空氣柱長(zhǎng)度 l 10.0 cm 時(shí)的壓強(qiáng)為 p；當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h110.0 cm 時(shí)，空氣柱的長(zhǎng)度為 l 1，壓強(qiáng)為 p1. 由玻意耳定律得 pl p1l 1 由力學(xué)平衡條件得pp0h 打開(kāi)開(kāi)關(guān) K 放出水銀的過(guò)程中， B側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)始終為 p0，而 A側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)隨空氣柱長(zhǎng)度的增加逐漸減小， B、A兩側(cè)水銀面的高度差也隨之減小，直至 B側(cè)水銀面低于 A 側(cè)水銀面 h1 為止由力學(xué)平衡條件有p1p0h1 9如圖 4 所示，一固定的豎直汽缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個(gè)活塞已知大活塞的

9、質(zhì)量為 m12.50 kg ，橫截面積為 S180.0 cm2；小活塞的質(zhì)量為 m21.50 kg ，橫截面積為 S240.0 cm2；5兩活塞用剛性輕桿連接， 間距保持為 l 40.0 cm；汽缸外大氣的壓強(qiáng)為 p1.00 10 Pa，溫度為 T303 K初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距l(xiāng)，兩活塞間封閉氣體的溫度為 T1495 K 現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活2塞緩慢下移忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度大小 g 取 10 m/s2. 求：圖 4(1) 在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度；(2) 缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)【答案】 (1)3

10、30 K (2)1.01 105 Pa【解析】 (1) 設(shè)初始時(shí)氣體體積為 V1，在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的體積為 V2，溫度為T2. 由題給條件得V1S1l2lS2 l 2V2S2l 在活塞緩慢下移的過(guò)程中，用 p1 表示缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，由力的平衡條件得S1( p1p) m1gm2gS2( p1p) 7故缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變由蓋呂薩克定律有V1 V2 T1 T2聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得T2330 K (2) 在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí)，被封閉氣體的壓強(qiáng)為 p1. 在此后與汽缸外大氣達(dá)到熱平衡的過(guò)程中，被封閉氣體的體積不變?cè)O(shè)達(dá)到熱平衡時(shí)被封閉氣體的壓強(qiáng)為 p，由查理定律，有pT

11、p1T2聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得p1.01 105 Pa. 10如圖 5 所示，兩汽缸 A、B 粗細(xì)均勻、等高且內(nèi)壁光滑，其下部由體積可忽略的細(xì)管連通； A的直徑是B 的 2 倍，A上端封閉， B上端與大氣連通；兩汽缸除 A 頂部導(dǎo)熱外，其余部分均絕熱兩汽缸中各有一厚度可忽略的絕熱輕活塞 a、b，活塞下方充有氮?dú)?，活?a 上方充有氧氣當(dāng)大氣壓為 p0、外界和汽缸內(nèi)氣體溫度均為 7 且平衡時(shí)，活塞 a 離汽缸頂?shù)木嚯x是汽缸高度的14，活塞 b 在汽缸正中間圖 5(1) 現(xiàn)通過(guò)電阻絲緩慢加熱氮?dú)猓?dāng)活塞 b 恰好升至頂部時(shí)，求氮?dú)獾臏囟龋?2) 繼續(xù)緩慢加熱，使活塞 a 上升當(dāng)活塞 a 上升的距離是汽缸高度的1時(shí)，求氧氣的壓強(qiáng)16【答案】 (1)320 K (2)43p0(2) 活塞 b升至頂部后， 由于繼續(xù)緩慢加熱， 活塞 a 開(kāi)始向上移動(dòng)， 直至活塞上升的距離是汽缸高度的1時(shí)，16活塞 a 上方的氧氣做等溫變化，設(shè)氧氣初態(tài)體積為 V1，壓強(qiáng)為 p1，末態(tài)體積為 V2，壓強(qiáng)為 p2，由題給數(shù)據(jù)和玻意耳定律得V11 3V0，p1p0，V2 V0 4 16p1V1p2 V2 由式得 p24p0.311使一定質(zhì)量的理想氣體