第一章專題強(qiáng)化練2　氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用練習(xí)（Word含解析）

1、第1章分子動(dòng)理論與氣體實(shí)驗(yàn)定律第5節(jié)氣體實(shí)驗(yàn)定律專題強(qiáng)化練2氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用非選擇題1.(2020山東實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三模擬,)如圖所示,一水平放置的薄壁圓柱形容器內(nèi)壁光滑,長為L,底面直徑為D,其右端中心處開有一圓孔。一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在容器內(nèi),器壁導(dǎo)熱良好,活塞可沿容器內(nèi)壁自由滑動(dòng),活塞質(zhì)量、厚度均不計(jì)。開始時(shí)氣體溫度為300 K,活塞與容器底部相距23L,現(xiàn)對(duì)氣體緩慢加熱,已知外界大氣壓強(qiáng)為p0,求溫度為600 K時(shí)氣體的壓強(qiáng)。2.(2020安徽十校聯(lián)盟高三下線上自主聯(lián)合檢測(cè),)如圖所示,粗細(xì)均勻的U形玻璃管,左側(cè)管開口向上,右側(cè)管口封閉,管內(nèi)用水銀封閉了一段氣體,右管中封閉氣

2、柱高h(yuǎn)1=8 cm,左、右液面高度差h=4 cm,右管中水銀柱的長度大于4 cm,大氣壓等于76 cmHg,環(huán)境溫度為27 。(1)若對(duì)封閉氣體緩慢加熱,使左管中水銀液面與右管上端對(duì)齊,求氣體應(yīng)升高的溫度;(2)若在左管中緩慢倒入水銀,使右管中氣柱高度變?yōu)閔3=7 cm,求倒入水銀柱的長度。(用分?jǐn)?shù)表示)3.(2021福建廈門集美中學(xué)高二期中,)豎直平面內(nèi)有一內(nèi)徑處處等同的直角形細(xì)玻璃管,A端封閉,C端開口,AB段處于水平狀態(tài),AB段玻璃管和BC段玻璃管長度均為25 cm。將豎直管BC灌滿水銀,使氣體封閉在水平管內(nèi),此時(shí)被封閉氣體長度為19 cm,各部分尺寸如圖所示,此時(shí)氣體溫度T1=300

3、K,外界大氣壓強(qiáng)p0=75 cmHg?，F(xiàn)緩慢加熱封閉氣體,使AB段的水銀恰好排空,求:(1)此時(shí)氣體溫度T2;(2)此后再讓氣體溫度緩慢降至初始溫度T1,A端封閉氣體的長度L3是多長?4.(2020山西運(yùn)城高三下4月一模,)如圖所示,U形玻璃細(xì)管豎直放置,水平細(xì)管與U形玻璃細(xì)管底部相連通,各部分細(xì)管內(nèi)徑相同。U形管左管上端封有長20 cm的理想氣體B,右管上端開口并與大氣相通,此時(shí)U形玻璃管左、右兩側(cè)水銀面恰好相平,水銀面距U形玻璃管底部為25 cm。水平細(xì)管內(nèi)用小活塞封有長10 cm的理想氣體A。已知外界大氣壓強(qiáng)為75 cmHg,忽略環(huán)境溫度的變化?，F(xiàn)將活塞緩慢向左拉,使B氣柱長度為25 c

4、m,求:(1)左、右管中水銀面的高度差是多大?(2)理想氣體A的氣柱長度為多少?5.(2020山東青島高三模擬,)如圖所示,用兩個(gè)質(zhì)量均為m、橫截面積均為S的密閉活塞將開口向下豎直懸掛的導(dǎo)熱氣缸內(nèi)的理想氣體分成、兩部分,當(dāng)在活塞A下方懸掛重物后,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)、兩部分氣體的高度均為l0。已知環(huán)境溫度、大氣壓強(qiáng)p0均保持不變,且滿足5mg=p0S,g為重力加速度,不計(jì)一切摩擦。當(dāng)取走物體后,兩活塞重新恢復(fù)平衡,活塞A上升的高度為76l0,求懸掛重物的質(zhì)量。6.(2021安徽安慶高三期末,)如圖,某氣壓式噴壺容積為2 L,壺內(nèi)氣壓比外界大氣壓至少高0.5×105 Pa,才能將

5、壺內(nèi)的水呈霧狀噴出?，F(xiàn)向壺內(nèi)注入1.5 L水,擰緊壺蓋后向壺內(nèi)打氣,每打一次都把體積為50 mL、壓強(qiáng)與外界大氣壓相同的空氣打進(jìn)壺內(nèi)。外界大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105 Pa,環(huán)境溫度為27 。壺內(nèi)出水細(xì)管和打氣管的體積不計(jì),忽略壺內(nèi)水的蒸發(fā)。(1)忽略打氣過程中壺內(nèi)氣溫的變化,要使水呈霧狀噴出,求至少需要打氣的次數(shù);(2)某次打氣后壺內(nèi)氣壓為2.0×105 Pa,在陽光照射下,壺內(nèi)氣溫升高了15 ,求此時(shí)壺內(nèi)的氣壓。7.(2020河北衡水中學(xué)高三五調(diào),)如圖所示,T形活塞將絕熱氣缸內(nèi)的氣體分隔成A、B兩部分,活塞左、右兩側(cè)橫截面積分別為S1、S2,活塞與氣缸兩端的距離均為L

6、,氣缸上有a、b、c三個(gè)小孔與大氣連通,現(xiàn)將a、b兩孔用細(xì)管(容積不計(jì))連接。已知大氣壓強(qiáng)為p0,環(huán)境溫度為T0,活塞與缸壁間無摩擦。(1)若用釘子將活塞固定,然后將缸內(nèi)氣體緩慢加熱到T1,求此時(shí)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng);(2)若氣體溫度仍為T0,拔掉釘子,然后改變缸內(nèi)氣體溫度,發(fā)現(xiàn)活塞向右緩慢移動(dòng)了L的距離(活塞移動(dòng)過程中不會(huì)經(jīng)過小孔),則氣體溫度升高還是降低?變化了多少?答案全解全析第1章分子動(dòng)理論與氣體實(shí)驗(yàn)定律第5節(jié)氣體實(shí)驗(yàn)定律專題強(qiáng)化練2氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用非選擇題1.答案4p03解析初始時(shí),V0=2LS3,T0=300 K,活塞移動(dòng)時(shí)氣體做等壓變化,當(dāng)活塞剛到達(dá)最右端時(shí),V1=LS;由蓋呂薩

7、克定律可知V0T0=V1T1解得T1=450 K活塞滑至最右端后,氣體做等容變化,初狀態(tài):T1=450 K,p1=p0;末狀態(tài):T2=600 K,p2。由查理定律有p1T1=p2T2解得p2=4p032.答案(1)195 K(2)947 cm解析(1)開始時(shí),封閉氣體壓強(qiáng)為p1=p0+4 cmHg=80 cmHg設(shè)封閉氣體加熱至溫度為T2時(shí),左管中水銀液面與右管上端對(duì)齊,這時(shí)右管中氣柱高為h2=12 cm,此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)p2=p0+12 cmHg=88 cmHg設(shè)玻璃管的橫截面積為S,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有p1h1ST1=p2h2ST2解得T2=495 K;即氣體的溫度升高了T=T2-T1

8、=195 K;(2)設(shè)倒入水銀柱的長為L cm,封閉氣體的壓強(qiáng)為p3=p0+(2+L) cmHg=(78+L) cmHg氣體發(fā)生等溫變化,則p1h1S=p3h3S解得L=947 cm即倒入的水銀柱的長為947 cm。3.答案(1)394.7 K(2)20 cm解析(1)以cmHg為壓強(qiáng)單位,設(shè)玻璃管橫截面積為S,在AB段水銀排空的過程中氣體壓強(qiáng)不變L1=19 cm,L2=25 cm,T1=300 K由蓋呂薩克定律可知SL1T1=SL2T2解得:T2=394.7 K(2)當(dāng)溫度又降為初始溫度時(shí),與開始時(shí)的狀態(tài)相比是做等溫變化,設(shè)此時(shí)BC管中水銀柱長L3,A端封閉氣體的壓強(qiáng)為p3=(75+L3)

9、cmHg開始時(shí)氣體壓強(qiáng)為:p1=(75+25) cmHg=100 cmHg由玻意耳定律得:p3SL3=p1SL1代入數(shù)據(jù)求得L3=20 cm4.答案(1)15 cm(2)12.5 cm解析(1)設(shè)玻璃管橫截面積為S,活塞緩慢向左移動(dòng)的過程中,氣體B做等溫變化初態(tài):壓強(qiáng)pB1=75 cmHg,體積VB1=20 cm×S,末態(tài):壓強(qiáng)pB2,體積VB2=25 cm×S,根據(jù)玻意耳定律可得:pB1VB1=pB2VB2解得:pB2=60 cmHg可得左、右管中水銀面的高度差h=(75-60)cm=15 cm(2)活塞被緩慢地向左拉的過程中,氣體A做等溫變化初態(tài):壓強(qiáng)pA1=(75+2

10、5)cmHg=100 cmHg,體積VA1=10 cm×S,末態(tài):壓強(qiáng)pA2=(75+5)cmHg=80 cmHg,體積VA2=LA2S根據(jù)玻意耳定律可得:pA1VA1=pA2VA2解得理想氣體A的氣柱長度:LA2=12.5 cm5.答案2m解析設(shè)重物的質(zhì)量為m',對(duì)氣體分析,初狀態(tài)的壓強(qiáng)為p1=p0-(m+m')gS末狀態(tài)的壓強(qiáng)為p1'=p0-mgS=45p0由玻意耳定律有p1l0S=p1'l1S對(duì)氣體分析,初狀態(tài)p2=p1-mgS末狀態(tài)p2'=p1'-mgS=35p0由玻意耳定律有p2l0S=p2'l2SA活塞上升的高度l=

11、(l0-l1)+(l0-l2)=76l0聯(lián)立解得m'=2m。6.答案(1)5(2)2.1×105 Pa解析(1)初始時(shí)壺內(nèi)氣體的體積為V=2.0 L-1.5 L=0.5 L要使水呈霧狀噴出,壺內(nèi)氣壓需達(dá)到p=1.5×105 Pa每次打氣的氣體體積V=0.05 L,設(shè)打氣的次數(shù)為n,由玻意耳定律得p0(V+nV)=pV代入數(shù)據(jù)得n=5,故至少需要打氣5次; (2)初始時(shí)壺內(nèi)溫度T1=300 K,氣體壓強(qiáng)p1=2.0×105 Pa,在陽光照射下,壺內(nèi)溫度升高到T2=315 K,此時(shí)壺內(nèi)氣體的壓強(qiáng)設(shè)為p2,由查理定律得p1T1=p2T2代入數(shù)據(jù)得p2=2.1×105 Pa7.答案(1)p0T1T0 (2)升高(S1-S2)LT0(S1+S2)L解析(1)A、B內(nèi)氣體相通,初狀態(tài)壓強(qiáng)為p0。由于釘子將活塞固定,氣體體積不變,由查理定律可知,p0T0=p1T1解得p1=p0T1T0 (2)設(shè)A、B中氣體壓強(qiáng)為p,溫度改變前對(duì)活塞受力分析,有pS1=pS2+p0(S1-S2),即當(dāng)A、B中氣體壓強(qiáng)與外界大氣壓相等時(shí),活塞受力平衡。溫度改變