2020版高考物理課時(shí)檢測(cè)（七十六）氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程（重點(diǎn)突破課）.docx

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1、氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程 (重點(diǎn)突破課)1.(2018全國(guó)卷)在兩端封閉、粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣。當(dāng)U形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊空氣柱的長(zhǎng)度分別為l118.0 cm和l212.0 cm，左邊氣體的壓強(qiáng)為12.0 cmHg。現(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒(méi)有氣體從管的一邊通過(guò)水銀逸入另一邊。求U形管平放時(shí)兩邊空氣柱的長(zhǎng)度。在整個(gè)過(guò)程中，氣體溫度不變。解析：設(shè)U形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊氣體的壓強(qiáng)分別為p1和p2，由力的平衡條件有p1p2g(l1l2)U形管水平放置時(shí)，兩邊氣體壓強(qiáng)相等，設(shè)為p。此時(shí)原左、右兩邊空氣柱長(zhǎng)度分別變?yōu)閘1和l2

2、，如圖所示，顯然原左邊空氣柱的長(zhǎng)度將增加，右邊則減小，且兩邊空氣柱長(zhǎng)度的變化量大小相等l1l1l2l2由玻意耳定律有p1l1pl1p2l2pl2聯(lián)立解得l122.5 cm，l27.5 cm。答案：22.5 cm7.5 cm2.如圖所示，橫截面積為10 cm2的汽缸內(nèi)有a、b兩個(gè)輕質(zhì)的活塞，兩個(gè)活塞把汽缸內(nèi)的氣體分為A、B兩部分，A部分氣柱的長(zhǎng)度為30 cm，B部分氣柱的長(zhǎng)度是A部分氣柱長(zhǎng)度的一半，汽缸和活塞b是絕熱的。與活塞b相連的輕彈簧勁度系數(shù)為100 N/m，初始狀態(tài)A、B兩部分氣體的溫度均為27 ，活塞a剛好與汽缸口平齊，彈簧處于原長(zhǎng)。若在活塞a上放上一個(gè)質(zhì)量為2 kg 的重物，則活塞a

3、下降一段距離后靜止，然后對(duì)B部分氣體進(jìn)行緩慢加熱，使活塞a上升到再次與汽缸口平齊，則此時(shí)B部分氣體的溫度為多少攝氏度？(已知外界大氣壓強(qiáng)為p01105 Pa，重力加速度大小g10 m/s2)解析：對(duì)于A部分氣體，初態(tài)pA1105 Pa，VAL1S末態(tài)pAp01.2105 Pa根據(jù)玻意耳定律pAL1SpAL1S解得L125 cm即A部分氣柱長(zhǎng)度變?yōu)?5 cm活塞a返回原處，B部分氣體末狀態(tài)時(shí)氣柱長(zhǎng)為L(zhǎng)220 cm，此時(shí)彈簧要伸長(zhǎng)5 cm對(duì)活塞b有pASklpBS解得pB1.25105 Pa對(duì)于B部分氣體，初態(tài)pB1105 Pa，VBL2S，TB300 K末態(tài)pB1.25105 Pa，VBL2S根

4、據(jù)理想氣體狀態(tài)方程解得TB500 K，即tB227 。答案：227 3(2019安陽(yáng)模擬)如圖甲所示為“”形上端開(kāi)口的玻璃管，管內(nèi)有一部分水銀封住密閉氣體，管的上部足夠長(zhǎng)，圖中粗、細(xì)部分橫截面積分別為S12 cm2、S21 cm2。封閉氣體初始溫度為57 ，氣體長(zhǎng)度為L(zhǎng)22 cm，圖乙為對(duì)封閉氣體緩慢加熱過(guò)程中氣體壓強(qiáng)隨體積變化的圖線(xiàn)。求：(1)封閉氣體初始狀態(tài)的壓強(qiáng)；(2)若緩慢升高氣體溫度，升高至多少攝氏度方可將所有水銀全部壓入細(xì)管內(nèi)。解析：(1)初始狀態(tài)氣體體積V0S1L44 cm3根據(jù)p V圖像，p080 cmHg。(2)根據(jù)p V圖像，當(dāng)水銀全部壓入細(xì)管時(shí)，V48 cm3，p82 c

5、mHg根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，T057 330 K解得：T369 K，即t96 。答案：(1)80 cmHg(2)96 4.如圖所示為一簡(jiǎn)易火災(zāi)報(bào)警裝置，其原理是：豎直放置的試管中裝有水銀，當(dāng)溫度升高時(shí)，水銀柱上升，使電路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警的響聲。27 時(shí)，被封閉的理想氣體氣柱長(zhǎng)L1為20 cm，水銀上表面與導(dǎo)線(xiàn)下端的距離L2為5 cm。(1)當(dāng)溫度達(dá)到多少攝氏度時(shí)，報(bào)警器會(huì)報(bào)警？(2)如果大氣壓降低，試分析說(shuō)明該報(bào)警器的報(bào)警溫度會(huì)如何變化。解析：(1)若使報(bào)警器報(bào)警，則溫度升高水銀柱上升，電路導(dǎo)通，被封閉氣柱做等壓變化，由蓋呂薩克定律，解得：T2375 K，即t2102 。(2)由玻意耳定律

6、知，同樣溫度下，大氣壓降低則被封閉氣柱變長(zhǎng)，即V1變大，而報(bào)警器報(bào)警時(shí)的V2不變，由可知，T2變小，即報(bào)警溫度降低。答案：(1)102 (2)降低5.如圖所示，一圓柱形絕熱汽缸豎直放置，通過(guò)絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體。活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與容器底部相距h。現(xiàn)通過(guò)電熱絲緩慢加熱氣體，當(dāng)氣體的溫度為T(mén)1時(shí)活塞上升了h。已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計(jì)活塞與汽缸間的摩擦。(1)求溫度為T(mén)1時(shí)氣體的壓強(qiáng)；(2)現(xiàn)停止對(duì)氣體加熱，同時(shí)在活塞上緩慢添加沙粒。當(dāng)添加沙粒的質(zhì)量為m0時(shí)，活塞恰好回到原來(lái)位置，求此時(shí)氣體的溫度。解析：(1)設(shè)氣體壓強(qiáng)為p1，由平衡條件知：p1Smgp0S

7、解得：p1p0。(2)設(shè)溫度為T(mén)1時(shí)氣體為初態(tài)，活塞回到原位置時(shí)為末態(tài)，則有初態(tài)：壓強(qiáng)p1p0，溫度T1，體積V12hS末態(tài)：壓強(qiáng)p2p0，溫度T2，體積V2hS由理想氣體的狀態(tài)方程有：解得：T2T1。答案：(1)p0(2)T16(2017全國(guó)卷)一熱氣球體積為V，內(nèi)部充有溫度為T(mén)a的熱空氣，氣球外冷空氣的溫度為T(mén)b。已知空氣在1個(gè)大氣壓、溫度T0時(shí)的密度為0，該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個(gè)大氣壓，重力加速度大小為g。(1)求該熱氣球所受浮力的大?。?2)求該熱氣球內(nèi)空氣所受的重力；(3)設(shè)充氣前熱氣球的質(zhì)量為m0，求充氣后它還能托起的最大質(zhì)量。解析：(1)設(shè)1個(gè)大氣壓下質(zhì)量為m的空氣在溫度為T(mén)0時(shí)的體積為V0，密度為0在溫度為T(mén)時(shí)的體積為VT，密度為(T)由蓋呂薩克定律得聯(lián)立式得(T)0氣球所受的浮力為F(Tb)gV聯(lián)立式得FVg0。(2)氣球內(nèi)熱空氣所受的重力為G(Ta)Vg聯(lián)立式得GVg0。(3)設(shè)該氣球還能托起的最大質(zhì)量為m，由力的平衡條件得mgFGm0g聯(lián)立式得mV0T0m0。答案：(1)Vg0(2)Vg0(3)V0T0m0