山东省版高考物理课时规范练42气体实验定律理想气体状态方程新人教版Word格式.docx

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在过程bc中气体体积不变,温度降低,内能减小,气体向外界放出热量;

在过程da中气体体积不变,温度升高,内能增加;

过程bc中气体温度降低的值等于过程da中气体温度升高的值,则两过程中内能的变化相同,即在过程bc中气体向外界放出的热量等于在过程da中气体从外界吸收的热量,选项E正确;

故选ACE。

2.

（2018·

山东德州下学期模拟）如图所示为农村家用液化气用完后罐装示意图,两个导热性能良好的完全相同的钢瓶,甲装有36L的液体和4L、6个大气压的高压气体;

乙内有一个大气压的40L气体（瓶内液化气用完后仍有少量残液,体积不计）;

现将甲瓶倒置按如图所示连接,将甲瓶内液体缓慢压装到乙瓶中。

（不计连接管道的长度和体积以及液体产生的压强）

（1）试分析在压装过程中随甲瓶内液体减少,甲内部气体内能如何变化?

钢瓶甲吸热还是放热?

（2）甲瓶最多可向乙瓶内压装多少液体?

答案

（1）不变　吸热　

（2）12.5L

解析

（1）甲瓶内液体缓慢压装到乙瓶中,甲瓶内气体的温度可认为不变,则内能不变;

体积变大,对外做功,则气体吸热。

（2）设甲内液体最多有xL进入乙瓶,乙瓶中气体灌装液体前,压强为p乙=1atm,体积为V1=40L;

灌装后体积最小为V乙'

=（40-x）L

此时乙瓶中压强与甲瓶中压强相等,均为p,

由等温变化可知:

p乙=V乙=pV乙'

甲瓶中气体气压为p甲=6atm,体积为V甲=4L,结束后压强为p,体积为V甲'

=（40+x）L;

由等温变化可得:

p甲V甲=pV甲'

联立解得x=12.5L。

3.（2018·

山东济南二模）汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故,太低又会造成油耗上升,某型号轮胎能在-40℃~90℃正常工作,为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5倍,最低胎压不低于1.6倍。

那么在t=20℃时给该轮胎充气,充气后的胎压在什么范围内比较合适?

（已知标准大气压为p0,轮胎的容积不变）

答案2.01p0≤p≤2.83p0

解析设充气后的最小胎压为pmin,最大胎压为pmax,充气后气体做等容变化,

当温度为-40℃时,即T1=233K时,压强为p1,根据查理定律可得,即,解得pmin=2.01p0;

当温度为90℃时,即T2=363K,压强为p2,根据查理定律可得,即,解得pmax=2.83p0。

所以2.01p0≤p≤2.83p0

4.

江西南昌三模）如图所示,开口向上的气缸C静置于水平桌面上,用一横截面积S=50cm2的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体,一轻绳一端系在活塞上,另一端跨过两个定滑轮连着一劲度系数k=2800N/m的竖直轻弹簧A,A下端系有一质量m=14kg的物块B。

开始时,缸内气体的温度t1=27℃,活塞到缸底的距离L1=120cm,弹簧恰好处于原长状态。

已知外界大气压强恒为p0=1.0×

105Pa,重力加速度g取10m/s2,不计一切摩擦。

现使缸内气体缓慢冷却,求:

（1）气缸内封闭气体的压强;

（2）气缸内封闭气体的温度。

答案

（1）p=0.72×

105Pa　

（2）t2=-66℃

解析

（1）当物体B离开地时,绳的拉力等于重力,此时气缸内封闭气体的压强为p=p0=0.72×

105Pa;

（2）弹簧伸长为x==5cm,

根据气态方程可得,

解得t2=-66℃。

点拨对于气体问题,关键是分析研究气体的状态参量,尤其是气体的压强,一般是通过活塞或者缸筒的受力情况列方程求解。

5.

山东日照校际联考）如图所示,竖直放置的U形管左端封闭,右端开口,左、右两管的横截面积均为2cm2,在左管内用水银封闭一段长为20cm、温度为27℃的空气柱（可看成理想气体）,左右两管水银面高度差为15cm,外界大气压为75cmHg。

（1）若向右管中缓慢注入水银,直至两管水银面相平,求在右管中注入水银的体积V（以cm3为单位）;

（2）在两管水银面相平后,缓慢升高气体的温度,直至封闭空气柱的长度为开始时的长度,求此时空气柱的温度T。

答案

（1）46cm3　

（2）415K

解析

（1）开始时左右两管水银面高度差为h=15cm,外界大气压p0=75cmHg

则封闭气体初始压强p1=p0-h=60cmHg

缓慢加入水银,等水银面相平后,封闭气体的压强p2=p0=75cmHg

封闭气体经历等温变化,开始时空气柱的长度l=20cm,设末状态空气柱的长度为l'

p1l=p2l'

l'

=16cm

加入水银的长度x=h+2（l-l'

）=23cm

解得加入水银的体积V=46cm3。

（2）空气柱的长度变为开始时的长度l时,左管水银面下降Δh=l-l'

=4cm

右管水银面会上升4cm,此时空气柱的压强

p3=h0+2Δh=83cm

初始温度T=300K,封闭气体从初始到最终,可以看成等容变化

由

解得T'

=415K。

6.

湖南郴州第二次质量监测）如图所示,开口向上的气缸C静置于水平桌面上,用一横截面积S=50cm2、质量M=5kg的活塞封闭了一定质量的理想气体,一轻绳一端系在活塞上,另一端跨过两个定滑轮连着一质量m=15kg的物块A,开始时,用手托住物块,使轻绳刚好伸直,物块A距离地面的高度为20cm。

缸内气体的温度t1=27℃,活塞到缸底的距离L1=16cm。

105Pa,g取10m/s2,不计一切摩擦。

现缓慢释放物块,一段时间后,系统处于稳定状态（活塞未离开气缸）求:

（1）稳定时活塞离气缸底的高度h1;

（2）稳定后将缸内气体的温度缓慢冷却到-63℃时,活塞离汽缸底的高度h2。

答案

（1）h1=22cm　

（2）h2=15.4cm

解析

（1）活塞受力平衡可得:

p1S=p0S+Mg

V1=L1S,由以上两式解得:

p1=1.1×

105Pa

放手后稳定活塞离汽缸的高度为h1,V2=h1S

活塞受力平衡可得:

p2S+mg=p0S+Mg,解得:

p2=0.8×

发生等容变化有p1V1=p2V2,代入数据解得:

h1=22cm;

（2）气体的温度冷却到-63℃时稳定时活塞离汽缸的高度为h2,此时V3=h2S,T3=63+273K=210K

V2=h1S,T2=27+273K=300K

发生等压变化,代入数据解得:

h2=15.4cm。

7.

湖南益阳调研）如图所示,两个大小、形状都相同的气缸开口相对固定于水平地面上,气缸A绝热,装有能加热气体的电阻丝,气缸B导热性良好,两个完全相同的厚度不计的绝热活塞用轻杆相连,分别置于两个气缸中,每个气缸与活塞间均封有一定质量的理想气体,活塞与气缸间无摩擦且不漏气,最初两气缸内气体体积均为V0,温度均为T0。

现对气缸A中气体加热,使其体积缓慢增大为原来的1.2倍,环境温度保持T0不变,求:

（1）气缸A中气体的温度;

（2）若气缸A中电热丝释放的热量为Q,活塞对外做功为W,比较Q与W的大小并说明原因。

答案

（1）1.5T0　

（2）Q>

W,原因见解析

解析

（1）由于是用轻杆连接,两部分气体压强相等,设初态为压强为p0,体积为V0,

气缸B中气体初末状态温度相等,由玻意耳定律得

p0V0=0.8pBV0　pB=1.25p0

对气缸A中气体,由理想气体状态方程得

　TA=1.5T0。

（2）气缸A中气体温度升高,内能增加,由热力学第一定律可知Q>

W。

8.

重庆调研）如图所示,水平固定放置的气缸,由截面积不同的两圆筒连接而成。

活塞A、B面积分别为2S和S,活塞A、B用长为2l的细直杆连接,活塞与筒壁气密性好且摩擦不计。

现活塞间密闭有一定质量的理想气体,两活塞外侧（A的左方和B的右方）都是大气,大气压强始终保持为p0,当气缸內气体温度为T0时,活塞B与两圆筒连接处的距离为l且处于静止状态。

（1）现使气缸内气体温度缓慢下降,活塞A刚刚缓慢右移到两圆筒连接处时,求密闭气体的温度T1;

（2）若气缸内气体温度缓慢下降至,求细直杆对活塞的弹力大小F。

答案

（1）T0　

（2）

解析

（1）由题可知,气缸内气体温度缓慢下降时,气体压强为p0保持不变,初态体积:

V0=2Sl+Sl=3Sl;

末态体积:

V2=2Sl

由等压变化:

解得T1=T0

（2）若气缸内气体温度缓慢下降至,气体发生等容变化,故气体压强p2,

有

p2=p0

细直杆对活塞的弹力大小为F=。

9.

河北石家庄质量检测）如图所示,粗细均匀的U形管竖直放置,左管上端封闭,右管上端开口,下端正中开口处有一开关K,K关闭,管中装有水银,左右两管中的水银面在同一水平线上,左管中的空气柱长度L1=21cm。

控制开关K缓慢放出一些水银,使左管液面比右管液面高h1=25cm时关闭开关K。

已知大气压强p0=75cmHg,环境温度不变。

（1）求放出水银后左管空气柱的长度L2;

（2）放出这些水银后,再从右管口缓慢注入水银,使得右管液面比左管液面高h2=15cm,求需在右管中加入的水银柱长度H。

答案

（1）31.5cm　

（2）68cm

解析

（1）设U形管的横截面积为S,水银的密度为ρ。

根据玻意耳定律有:

p0L1S=（p0-ρgh1）L2S

解得:

L2=31.5cm

（2）设此时左管中空气柱的长度为L3

p0L1S=（p0+ρgh3）L3S

由几何关系可知:

H=2（L2-L3）+h1+h2

解得H=68cm。

10.（2018·

湖北八市3月联考）如图甲所示,有一“上”形、粗细均匀的玻璃管,开口端竖直向上放置,水平管的两端封闭有理想气体A与B,气柱长度都是22cm,中间水银柱总长为12cm。

现将水银全部推进水平管后封闭管道接口处,并把水平管转成竖直方向,如图乙所示,为了使A、B两部分气体一样长,把B气体的一端单独放进恒温热水中加热,试问热水的温度应控制为多少?

（已知外界大气压强为76cmHg,气温275K）

答案312.5K

解析玻璃管开口向上时,AB两部分气体的初状态pA=pB=80cmHg,LA=LB=22cm,T=275K

将水银全部推进水平管时pA1=pB1,LA1=LB1=20cm

对A气体,由玻意耳实验定律:

pALA=pA1LA1

解得pA1=88cmHg

对于最终状态的B气体pB2=pA1+12cmHg=100cmHg

由理想气体状态方程

解得热水的温度T2=312.5K。