2023版高三一輪總復(fù)習(xí)物理（新教材新高考）專題突破練習(xí)15應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決“三類模型”問題

1、 專題突破練習(xí)(十五)1如圖所示，水平放置一個長方體的封閉汽缸，用無摩擦活塞將內(nèi)部封閉氣體分為完全相同的A、B兩部分。初始時兩部分氣體壓強(qiáng)均為p、熱力學(xué)溫度均為T。使A的溫度升高T而保持B部分氣體溫度不變。則A部分氣體的壓強(qiáng)增加量為()Aeq f(pT,2T) Beq f(pT,T) Ceq f(2pT,T) Deq f(pT,3T)A設(shè)溫度升高后，A、B壓強(qiáng)增加量都為p，A部分氣體升高溫度后體積為VA，由理想氣體狀態(tài)方程得eq f(pV,T)eq f(ppVA,TT)；對B部分氣體，升高溫度后體積為VB，由玻意耳定律得pV(pp)VB；兩部分氣體總體積不變2VVAVB，解得peq f(pT,

2、2T)，A項(xiàng)正確。2(2020山東等級考試一模)如圖所示，水平放置的封閉絕熱汽缸，被一鎖定的絕熱活塞分為體積相等的a、b兩部分。已知a部分氣體為1 mol氧氣，b部分氣體為2 mol氧氣，兩部分氣體溫度相等，均可視為理想氣體。解除鎖定，活塞滑動一段距離后，兩部分氣體各自再次達(dá)到平衡態(tài)時，它們的體積分別為Va、Vb，溫度分別為Ta、Tb。下列說法正確的是()AVaVb，TaTb BVaVb，TaTbCVaVb，TaTb DVaTbD解除鎖定前，兩部分氣體溫度相同，體積相同，由pVnRT可知b部分氣體壓強(qiáng)大，故活塞左移，平衡時VaTb，D項(xiàng)正確。3(2020山東泰安市模擬)現(xiàn)有一個容積為400 L

3、的醫(yī)用氧氣罐，內(nèi)部氣體可視為理想氣體，壓強(qiáng)為15 MPa，為了使用方便，用一批相同規(guī)格的小型氧氣瓶(瓶內(nèi)視為真空)進(jìn)行分裝，發(fā)現(xiàn)恰好能裝滿40個小氧氣瓶，分裝完成后原醫(yī)用氧氣罐及每個小氧氣瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)均為3 MPa，不考慮分裝過程中溫度的變化，則每個小氧氣瓶的容積為()A20 L B40 L C50 L D60 LB設(shè)每個小氧氣瓶的容積為V0，以醫(yī)用氧氣罐中所有氧氣為研究對象，初態(tài)：p115 MPa，V1400 L；末態(tài)：p23 MPa，V240V0400 L；因?yàn)椴豢紤]溫度變化，由玻意耳定律有：p1V1p2V2，代入數(shù)據(jù)得V040 L，B正確。4(2021湖北宜昌質(zhì)檢)為了更方便監(jiān)控高溫鍋

4、爐外壁的溫度變化，在鍋爐的外壁上鑲嵌一個導(dǎo)熱性能良好的汽缸，汽缸內(nèi)氣體溫度可視為與鍋爐外壁溫度相等。如圖所示，汽缸開口向上，用質(zhì)量m1 kg的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞橫截面積S1 cm2。當(dāng)汽缸內(nèi)溫度為300 K時，活塞與汽缸底間距為L，活塞上部距活塞L處有一用輕質(zhì)繩懸掛的重物M，當(dāng)繩上拉力為零時，警報器報警。已知大氣壓強(qiáng)p01.0105 Pa，活塞與器壁之間摩擦可忽略，g取10 m/s2。則：(1)當(dāng)活塞剛剛碰到重物時，鍋爐外壁溫度為多少？(2)若鍋爐外壁的安全溫度為900 K，那么重物的質(zhì)量應(yīng)是多少？解析(1)活塞上升過程為等壓變化，則V1LSV22LS，eq f(V1,T1)eq

5、 f(V2,T2)得T2600 K。(2)活塞碰到重物后到繩上的拉力為零是等容過程，設(shè)重物質(zhì)量為M則p2Sp0Smg，p3Sp0S(mM)geq f(p2,T2)eq f(p3,T3)，可得M1 kg。答案(1)600 K(2)1 kg5有些功能性固體形狀不規(guī)則，而且不可以浸入液體中，但又要測量其體積，于是發(fā)明家設(shè)計(jì)了如圖所示的測量工具。K為密封性良好的氣閥，容器C、玻璃管A、球形容器B相通，其中容器C與管A總體積為V0，B下端玻璃管連接軟性U形管并與右端瓶狀玻璃管連通。從D管上端倒入適量水銀，打開氣閥K，調(diào)節(jié)D使得左端水銀面位于n處，然后關(guān)閉氣閥K，調(diào)節(jié)D，使得左端水銀面位于m處，此時左、右

6、兩端水銀面高度差為h1；打開氣閥K，放入不規(guī)則固體，再次調(diào)節(jié)D，使得左端水銀面在n處，然后再關(guān)閉氣閥K，調(diào)節(jié)D使得左端水銀面在m處，此時左右兩端水銀面高度差為h2。至此，請嘗試計(jì)算得到不規(guī)則固體的體積V。(整個操作過程中忽略溫度變化)解析設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，球形容器B的體積為VB，第一次關(guān)閉氣閥K，以封閉氣體為研究對象，運(yùn)用玻意耳定律，有：p0(V0VB)(p0p1)V0整理得p0VBp1V0，其中p1水銀gh1放入不規(guī)則固體后，第二次關(guān)閉氣閥，以此時封閉氣體為研究對象，同理有：p0(V0VVB)(p0p2)(V0V)整理得p0VBp2(V0V)，其中p2水銀gh2由得到Veq f(p2p1V0

7、,p2)eq f(h2h1V0,h2)。答案eq f(h2h1V0,h2)6(20218省市?？己颖?“天問1號”的發(fā)射開啟了我國探測火星的征程。設(shè)想將圖中所示的粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、右端封閉有一定質(zhì)量理想氣體的“U”形管帶往火星表面。“U”形管在地球和火星表面某時某地豎直放置時的相關(guān)參數(shù)如表所示。地球火星重力加速度g0.38環(huán)境溫度T地300 KT火280 K大氣壓強(qiáng)p地76.0 cmHgp火封閉氣柱長度l地19.0 cml火56.0 cm水銀柱高度差h地73.0 cmh火求：(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(1)火星表面高1 m的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)相當(dāng)于地球表面多高水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。已知水銀13.610

8、3 kg/m3，水1.0103(2)火星表面的大氣壓強(qiáng)p火。解析(1)根據(jù)液體壓強(qiáng)公式pgh得水銀0.38gh0水代入數(shù)據(jù)解得h5.2 m。(2)封閉氣體在地表p1水銀g(hp地h地)3水銀g，V1l地S，T1300 K在火星表面p2p火水銀0.38gh火p火水銀0.38gh地2(l火lV2l火S，T2280 K根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有eq f(p1V1,T1)eq f(p2V2,T2)聯(lián)立解得p火0.57水銀g0.57 cmHg。答案(1)5.2 m(2)0.57 cmHg7如圖所示，一質(zhì)量M2 kg、高H0.6 m、橫截面積S5 cm2的汽缸開口向下靜置于水平地面上，汽缸內(nèi)通過一質(zhì)量m1 k

9、g、厚度不計(jì)的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體。活塞下方連接一勁度系數(shù)k300 N/m的輕質(zhì)彈簧。開始時活塞處于汽缸的正中間位置，彈簧的下端恰好觸地且彈簧處于原長，缸內(nèi)封閉氣體的溫度T1300 K，汽缸開口處的內(nèi)壁上有一小孔與外界大氣相通，大氣壓強(qiáng)恒為p01105 Pa，不計(jì)活塞與汽缸內(nèi)壁間的摩擦。重力加速度g取10 m/s2?，F(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)被封閉的氣體，求：(1)開始時缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)p1與汽缸剛好離地時封閉氣體的壓強(qiáng)p2。(2)汽缸口離地面高度h0.1 m時，被封閉氣體的溫度T。解析(1)由活塞的平衡有p1Smgp0S得p18104 Pa由汽缸平衡有p2Sp0SMg得p21.4105 Pa。(

10、2)設(shè)汽缸內(nèi)氣體溫度為T2時汽缸剛好離地，活塞向下移動的距離為x。對汽缸與活塞整體有Mgmgkx得x0.1 m對缸內(nèi)封閉氣體，由理想氣體狀態(tài)方程有eq f(p1f(H,2)S,T1)eq f(p2blc(rc)(avs4alco1(f(H,2)x)S,T2)可得T2700 K從缸口剛要離地到缸口與地面高度為h0.1 m過程中，缸內(nèi)氣體做等壓變化，由蓋呂薩克定律有eq f(blc(rc)(avs4alco1(f(H,2)x)S,T2)eq f(blc(rc)(avs4alco1(f(H,2)xh)S,T)解得T875 K。答案(1)8104 Pa1.4105 Pa(2)875 K8(2021江西

11、協(xié)作體模擬)中學(xué)物理課上一種演示氣體定律的有趣儀器哈勃瓶，如圖所示，它是一個底部開有圓孔，瓶頸很短、導(dǎo)熱性能良好的平底大燒瓶。在一次實(shí)驗(yàn)中，體積V1 L的瓶內(nèi)塞有一氣球，氣球的吹氣口反扣在瓶口上，瓶底的圓孔上配有一個橫截面積S2 cm2的輕質(zhì)橡皮塞，橡皮塞與玻璃瓶間的最大靜摩擦力fm60 N。瓶內(nèi)由氣球和輕質(zhì)橡皮塞封閉一定質(zhì)量的氣體，不計(jì)實(shí)驗(yàn)開始前氣球中的少量氣體和氣球膜厚度，向氣球中緩慢打氣，假設(shè)氣球緩慢膨脹過程中氣球內(nèi)、外氣壓近似相等。已知：實(shí)驗(yàn)室溫度T290 K恒定，環(huán)境空氣密度1.20 kg/m3，壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p01105 Pa。求：(1)橡皮塞被彈出時瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。(2)為了使橡皮塞被彈出，需要向氣球內(nèi)打入空氣的質(zhì)量。解析(1)對瓶塞受力分析得pSp0Sfm解得pp0eq