高中物理选修33气体压强专项练习题附答案.docx

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高中物理选修33气体压强专项练习题附答案

选修3-3气体压强计算专项练习

一、计算题

1、一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C.其状态变化过程的p﹣V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃．则：

①该气体在状态B和C时的温度分别为多少℃？

②该气体从状态A经B再到C的全过程中是吸热还是放热？

传递的热量是多少？

2、一定质量理想气体经历如图所示的A→B、B→C、C→A三个变化过程.TA＝300K.气体从C→A的过程中做功为100J.同时吸热250J.已知气体的内能与温度成正比。

求：

（i）气体处于C状态时的温度TC；

（ii）气体处于C状态时内能UC。

3、如图所示.一个内壁光滑的导热气缸竖直放置.内部封闭一定质量的理想气体.环境温度为27℃.现将一个质量为m=2kg的活塞缓慢放置在气缸口.活塞与气缸紧密接触且不漏气．已知活塞的横截面积为S=4.0×10﹣4m2.大气压强为P0=1.0×105Pa.重力加速度g取10m/s2.气缸高为h=0.3m.忽略活塞及气缸壁的厚度．

（i）求活塞静止时气缸内封闭气体的体积．

（ii）现在活塞上放置一个2kg的砝码.再让周围环境温度缓慢升高.

要使活塞再次回到气缸顶端.则环境温度应升高到多少摄氏度？

4、【2017·开封市高三第一次模拟】如图所示.一汽缸固定在水平地面上.通过活塞封闭有一定质量的理想气体.活塞与缸壁的摩擦可忽略不计.活塞的截面积S=100cm2.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接.在平台上有另一物块B.A、B的质量均为m=62.5kg.物块与平台间的动摩擦因数μ=0.8.两物块间距为d=10cm.开始时活塞距缸底L1=10cm.缸内气体压强p1等于外界大气压强p0=1×105Pa.温度t1=27℃.现对汽缸内的气体缓慢加热.（g=10m/s2）求：

①物块A开始移动时.汽缸内的温度；

②物块B开始移动时.汽缸内的温度.

5、如图所示.一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置.横截面积为S=2×10﹣3m2质量为m=4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体.此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm.在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环.气体的温度为300K.大气压强P0=1.0×105Pa．现将气缸竖直放置.如图所示.取g=10m/s2

求：

（1）活塞与气缸底部之间的距离；

（2）加热到675K时封闭气体的压强．

6、一个上下都与大气相通的直圆筒.内部横截面积为S=0.01m2.中间用两个活塞A和B封住一定质量的气体。

A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动.且不漏气。

A的质量不计.B的质量为M.并与一劲度系数为k=5×103N/m的较长的弹簧相连。

已知大气压p0=1×105Pa.平衡时两活塞之间的距离l0=0.6m.现用力压A.使之缓慢向下移动一段距离后.保持平衡。

此时用于压A的力F=500N。

求活塞A下移的距离。

7、如图所示.可沿气缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒形气缸分隔成A、B两部分。

活塞与气缸顶部有一弹簧相连。

当活塞位于气缸底部时弹簧恰好无形变。

开始时B内充有一定量的气体.A内是真空。

B部分高度为L1=0.10米、此时活塞受到的弹簧作用力与重力的大小相等。

现将整个装置倒置.达到新的平衡后B部分的高度L2等于多少?

设温度

不变。

8、

如图.上端开口的竖直气缸由大、小两个同轴圆筒组成.两圆筒中各有一个活塞.两活塞用刚性轻杆连接.两活塞间充有氧气.小活塞下方充有氮气。

已知：

大活塞的质量为2m.横截面积为2S.小活塞的质量为m.横截面积为S；两活塞间距为L；大活塞导热性能良好.气缸及小活塞绝热。

初始时氮气和气缸外大气的匀强均为

.大活塞与大圆筒底部相距

.两活塞与气缸壁之间的摩擦不计.重力加速度为g。

现通过电阻丝缓慢加热氮气。

求：

当小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐时.氮气的压强。

9、如图所示.导热的圆柱形气缸放置在水平桌而上.横截面积为S、质量为ml的活塞封闭着一定质量的气体（可视为理想气体）.活塞与气缸间无摩擦且不漏气．总质量为m2：

的砝码盘（含砝码）通过左侧竖直的细绳与活塞相连．当环境温度为T时.活塞离缸底的高度为h．现使环境温度缓慢降为

：

①当活塞再次平衡时.活塞离缸底的高度是多少？

②保持环境温度为

不变.在砝码盘中添加质量为△m的砝码时.

活塞返回到高度为h处.求大气压强p0．

9、

一定质量的理想气体被活塞封闭在圆筒形的金属气缸内.如题10

（2）图所示.活塞的质量为m=30Kg.横截面积为S=100cm2.活塞与气缸底之间用一轻弹簧连接.活塞可沿气缸壁无摩擦滑动且不漏气。

开始时使气缸水平放置.连接活塞和气缸底的弹簧处于自然长度l0=50cm。

经测量大气压强p0=1．0×105Pa.将气缸从水平位置缓慢地竖直立起.稳定后活塞下移

.整个过程外界温度不变。

求：

气缸竖直放置时的压强.并判断能否求解弹簧的劲度系数。

11、如图.上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管内有一部分水银封住密闭气体.横截面积分别为S1＝1cm2、S2＝2cm2.细管内水银长度为h1＝4cm.封闭气体长度为L＝6cm。

大气压强为p0＝76cmHg.气体初始温度为T1＝280K.上管足

够长。

（1）缓慢升高气体温度.求水银刚好全部进入粗管内时的温度T2；

（2）气体温度保持T2不变.为使封闭气体长度变为8cm.需向开口端注入的水银柱的体积为多少？

12、如图.一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱.中间有一段长为l2=25.0cm的水银柱.上部空气柱的长度l3=40.0cm．已知大气压强为P0=75.0cmHg．现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓缓往下推.使管下部空气柱长度变为

．假设活塞下推过程中没有漏气.试求：

（1）最后管下部空气的压强为多少cmHg？

（2）活塞下推的距离（cm）

13、如图所示.在长为L=57cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内.用4cm高的水银柱封闭着51cm长的理想气体.管内外气体的温度均为33℃.大气压强p0=76cmHg．

①若缓慢对玻璃管加热.当水银柱上表面与管口刚好相平时.求管中气体的温度；

②若保持管内温度始终为33℃.现将水银缓慢注入管中.

直到水银柱上表面与管口相平.求此时管中气体的压强．

14、如图所示.两端开口、粗细均匀的足够长的玻璃管插在水银槽中.管的上部有一定长度的水银.两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中。

开启上部连通左右水银的阀门A.当温度为300K平衡时水银的位置如图（h1＝h2＝5cm.L1＝50cm）.大气压为75cmHg。

求：

（1）右管内空气柱的长度L2；

（2）关闭阀门A.当温度升至405K时.左侧竖直管内气柱的长度L3。

15、如图1所示.左端封闭、内径相同的U形细玻璃管竖直放置.左管中封闭有长为L=20cm的空气柱.两管水银面相平.水银柱足够长．已知大气压强为p0=75cmHg．

（1）若将装置翻转180°.使U形细玻璃管竖直倒置（水银未溢出）.如图2所示．当管中水银静止时.求左管中空气柱的长度；

（2）若将图1中的阀门S打开.缓慢流出部分水银.然后关闭阀门S.右管水银面下降了H=35cm.求左管水银面下降的高度．

16、如图.在柱形容器中密闭有一定质量理想气体.一光滑导热活塞将容器分为A、B两部分.离气缸底部高为49cm处开有一小孔.与装有水银的U形管相连.容器顶端有一阀门K．先将阀门打开与大气相通.外界大气压等于p0=75cmHg.室温t0=27℃.稳定后U形管两边水银面的高度差为△h=25cm.此时活塞离容器底部为L=50cm．闭合阀门.使容器内温度降至﹣57℃.发现活塞下降.且U形管左管水银面比右管水银面高25cm．（U形管内径很小.活塞有一定质量.但不考虑厚度）求：

（1）此时活塞离容器底部高度L′；

（2）整个柱形容器的高度H．

17、如图所示.U形管右管横截面积为左管2倍.管内水银在左管内封闭了一段长为26cm、温度为280K的空气柱.左右两管水银面高度差为36cm.大气压为76cmHg．现向右管缓慢补充水银．

①若保持左管内气体的温度不变.当左管空气柱长度变为20cm时.左管内气体的压强为多大？

②在①条件下.停止补充水银.若给左管的气体加热.

使管内气柱长度恢复到26cm.则左管内气体的温度为多少？

18、如图所示.一根两端开口、横截面积为S=2cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定（插入水银槽中的部分足够深）．管中有一个质量不计的光滑活塞.活塞下封闭着长L=21cm的气柱.气体的温度为t1=7℃.外界大气压取P0=1.0×105Pa（相当于75cm高的汞柱的压强）．

（1）若在活塞上放一个质量为m=0.1kg的砝码.保持气体的温度t1不变.则平衡后气柱为多长？

（g=10m/s2）

（2）若保持砝码的质量不变.对气体加热.使其温度升高到t2=77℃.此时气柱为多长？

（3）若在

（2）过程中.气体吸收的热量为10J.则气体的内能增加多少？

19、如图.粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口.管内有一段水银柱.右管内气体柱长为39cm.中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm。

先将口B封闭.再将左管竖直插入水银槽中.设整个过程温度不变.稳定后右管内水银

面比中管内水银面高2cm.求：

（1）稳定后右管内的气体压强p；

（2）左管A

端插入水银槽的深度h。

（大气压强p0＝76cmHg）

20、如图.在柱形容器中密闭有一定质量气体.一具有质量的光滑导热活塞将容器分为A、B两部分.离气缸底部高为49cm处开有一小孔.与U形水银管相连.容器顶端有一阀门K。

先将阀门打开与大气相通.外界大气压等于p0＝75cmHg.室温t0＝27°C.稳定后U形管两边水银面的高度差为Δh＝25cm.此时活塞离容器底部为L＝50cm。

闭合阀门.使容器内温度降至－57°C.发现U形管左管水银面比右管水银面高25cm。

求：

（1）此时活塞离容器底部高度L′；

（2）整个柱形容器的高度H。

21、 （2013上海徐汇区期末）如图所示.竖直放置的均匀细U型试管.左侧管长LOA＝30cm.右管足够长且管口开口.初始时左管内被水银封闭的空气柱长20cm.气体温度为27°C.左右两管水银面等高。

已知大气压强为

p0＝75cmHg.

（1）现对左侧封闭气体加热.直至两侧水银面形成10cm长的高度差.则此时气体的温度为多少摄氏度？

（2）保持此时温度不变.从右侧管口缓慢加入水银.则至少加入多少长度的水银.可以使得左侧管内气体恢复最初的

长度？

22、如图.竖直平面内有一直角形内径相同的细玻璃管.A端封闭.C端开口.AB=BC=

.且此时A、C端等高。

平街时.管内水银总长度为

.玻璃管AB内封闭有长为

的空气柱。

已知大气压强为

汞柱高。

如果使玻璃管绕B点在竖直平面内顺时针缓慢地转动至BC管水平.求此时AB管内气体的压强为多少汞柱高?

管内封入的气体可视为理想气体且温度不变。

23、如图所示.装有水银的细U形管与巨大的密封气罐A相连.导热性能均良好.左端封闭有一段空气柱.气温为－23℃时.空气柱长为62cm.右端水银面比左端低40cm．当气温升到27℃时.U形管两边高度差增加了4cm.则气罐内气体在－23℃时的压强为是多少cmHg？

24、如图所示.截面均匀的U形玻璃细管两端都开口.玻璃管足够长.管内有两段水银柱封闭着一段空气柱.若气柱温度是270C时.空气柱在U形管的左侧.A、B两点之间封闭着的空气柱长为15cm.U形管底边长CD=10cm.AC高为

5cm。

已知此时的大气压强为75cmHg。

（1）若保持气体的温度不变.从U形管左侧管口处缓慢地再注入25cm长的水银柱.

则管内空气柱长度为多少？

某同学是这样解的：

对AB部分气体.初态p1=100cmHg.V1=15Scm3.末态p2=125cmHg.V2=LScm3.

则由玻意耳定律p1V1=p2V2解得管内空气柱长度L=12cm。

以上解法是否正确.请作出判断并说明理由.如不正确则还须求出此时管内空气柱的实际长度为多少？

（3）为了使这段空气柱长度恢复到15cm.且回到A、B两点之间.可以向U形管中再注入一些水银.且改变气体的温度。

问：

应从哪一侧管口注入多长的水银柱？

气体的温度变为多少？

25、如图所示.两水平放置的导热气缸其底部由管道连通.轻质活塞a、b用钢性轻杆相连.可在气缸内无摩擦地移动.两活塞横截面积分别为Sa和Sb.且Sb=2Sa。

缸内封有一定质量的气体.系统平衡时.活塞a、b到缸底的距离均为L.已知大气压强为p0.环境温度为T0.忽略管道中的气体体积。

求：

（1）缸中密闭气体的压强；

（2）若活塞在外力作用下向左移动

.稳定后密闭气体的压强；

（3）若环境温度升高到

.活塞移动的距离。

26、

如图所示.两个绝热、光滑、不漏气的活塞A和B将气缸内的理想气体分隔成甲、乙两部分.气缸的横截面积为S=500cm2。

开始时.甲、乙两部分气体的压强均为1atm（标准大气压）、温度均为27℃.甲的体积为V1=20L.乙的体积为V2=10L。

现保持甲气体温度不变而使乙气体升温到127℃。

若要使活塞B仍停在原位置.则活塞A应向右推多大距离?

27、一内壁光滑体积为V的绝热气缸固定在水平地面上.绝热光滑活塞厚度不计.刚开始时处于气缸的中间位置.活塞两侧封闭相同质量的相同理想气体．初始状态两侧温度T0=300K.压强为P0．若活塞左侧气缸内电热丝通电.温度升高到T=600K.试求左侧气缸的压强与体积．

27、

如图.两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置.汽缸底部和顶部均有细管连通.顶部的细管带有阀门K.两汽缸的容积均为

.汽缸中各有一个绝热活塞（质量不同.厚度可忽略）．开始时K关闭.两活塞下方和右活塞上方充有气体（可视为理想气体）.压强分别为

和

；左活塞在汽缸正中间.其上方为真空；右活塞上方气体体积为

.现使汽缸底与一恒温热源接触.平衡后左活塞升至汽缸顶部.且与顶部刚好没有接触；然后打开K.经过一段时间.重新达到平衡．已知外界温度为T0.不计活塞与汽缸壁间的摩擦．

求：

（1）恒温热源的温度T；

（2）重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积Vx.

29、喷雾器内有10L水.上部封闭有latm的空气2L。

关闭喷雾阀门.用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L（设外界环境温度一定.空气可看作理想气体）。

（1）当水面上方气体温度与外界沮度相等时.求气体压强.并从徽观上解释气体压强变化的原因。

（2）打开喷雾阀门.喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀.此过程气体是吸热还是放热？

简要说明理由。

30、如图所示.在以加速度a做加速运动的小车上.用质量为m的活塞将气体封闭在气缸内.外界大气压强为p0.活塞截面积为S.不计活塞与气缸间的摩擦.则气缸内气体的压强是多少？

31、容积为2L的烧瓶.在压强为1.0×105Pa时.用塞子塞住.此时温度为27℃.当把它加热到127℃时.塞子被打开了.稍过一会儿.重新把盖子塞好.停止加热并使它逐渐降温到27℃.求：

（1）塞子打开前的最大压强

（2）27℃时剩余空气的压强．

32、容器内装有1kg的氧气.开始时.氧气压强为1.0×106Pa.温度为57℃.因为漏气.经过一段时间后.容器内氧气压强变为原来的

.温度降为27℃.求漏掉多少千克氧气？

33、某压缩式喷雾器储液桶的容量为5.7×10﹣3m3往桶内倒入4.2×10﹣3m3的药液后开始打气.打气过程中药液不会向外喷出.如图所示．如果每次能打进2.5×10﹣4m3的空气.要使喷雾器内空气的压强达4atm.应打气几次？

这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完？

（设大气压强为1atm）

33、用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便.但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸。

我们通常用的可乐易拉罐容积V＝355mL。

假设在室温（17℃）罐内装有0.9V的饮料.剩余空间充满CO2气体.气体压强为1atm。

若易拉罐承受的压强为1.2atm.则保存温度不能超过多少？

34、有一块防水仪表.密封性能良好.表内外压强差超过6.0x10

4Pa时表盘玻璃将爆裂。

某运动员携带此表攀登珠峰.山下温度为27℃.表内气压为l.0x10

5Pa；登上珠峰时.表盘玻璃发生爆裂.此时山上气温为－23℃。

表内气体体积的变化可忽略不计。

分析说明表盘玻璃是向外还是向内爆裂.并求山顶大气压强是多少？

（结果保留两位有效数字）

36、为适应太空环境.去太空旅行的航天员都要穿航天服．航天服有一套生命系统.为航天员提供合适温度、氧气和气压.让航天员在太空中如同在地面上一样．假如在地面上航天服内气压为1.0×105Pa.气体体积为2L.到达太空后由于外部气压低.航天服急剧膨胀.内部气体体积变为4L.使航天服达到最大体积．若航天服内气体的温度不变.将航天服视为封闭系统．

①求此时航天服内的气体压强；

②若开启航天服封闭系统向航天服内充气.使航天服内的气压恢复到9.0×104Pa.则需补充1.0×105Pa的等温气体多少升？

参考答案

一、计算题

1、答案：

①B、C时的温度分别为177℃.27℃

②A到状态C的过程中放热．

2、解析：

（i）C状态的温度TC＝150K  （ii）UC＝150J   

3、答案：

（i）活塞静止时气缸内封闭气体的体积为

（ii）现在活塞上放置一个2kg的砝码.再让周围环境温度缓慢升高.要使活塞再次回到气缸顶端.则环境温度应升高到327摄氏度

4、①

②

5、答：

（1）活塞与气缸底部之间的距离为20cm；

（2）加热到675K时封闭气体的压强1.5×105pa．

6、    l=0.3m （2分）

7、　　L2＝2L1＝0.2米、　⑥

8、 

9、答：

①当活塞再次平衡时.活塞离缸底的高度是

；

②大气压强p0为

10、设竖直位置缸内气体的压强为P.由波意耳定律有

 （Pa）

11、解：

（1）T2＝455K 

（2）此时水银柱的液面高度差h3＝97.5－76＝21.5cm

注入的水银柱体积V注＝（21.5－3）×2＝37cm3 

12、答：

（1）最后管下部空气的压强为125cmHg；

（2）活塞下推的距离为15cm．

13、答：

①若缓慢对玻璃管加热.当水银柱上表面与管口刚好相平时.管中气体的温度是318K；

②若保持管内温度始终为33℃.现将水银缓慢注入管中.直到水银柱上表面与管口相平.此时管中气体的压强是85cmHg．

14、答案：

（1）50cm　

（2）60cm

15、答：

（1）左管中空气柱的长度为20cm或37.5cm

（2）左管水银面下降的高度为10cm

16、答：

（1）此时活塞离容器底部高度L′=48cm；

（2）整个柱形容器的高度H=75cm

17、答：

①当左管空气柱长度变为20cm时.左管内气体的压强为52cmHg；

②使管内气柱长度恢复到26cm.则左管内气体的温度为427K．

18、答：

（1）若在活塞上放一个质量为m=0.1kg的砝码.保持气体的温度t1不变.则平衡后气柱为20cm

（2）若保持砝码的质量不变.对气体加热.使其温度升高到t2=77℃.此时气柱为25cm．

（3）若在

（2）过程中.气体吸收的热量为10J.则气体的内能增加8.95J

19、

（1）插入水银槽后右管内气体：

由玻意耳定律得：

p0l0S＝p（l0－Dh/2）S.

所以p＝78cmHg；

（2）左管插入水银槽深度h＝l＋Dh/2－l’＋h1＝7cm。

20、

（1）U形管内两边水银面的高度差为Δh＝25cm

    A中气体pA1＝p0＋pΔh＝75＋25＝100cmHg

    B中为大气.所以活塞产生的压强p塞＝25cmHg（1分）

闭合阀门后.两部分气体温度降低.压强均减小且A处降低较多.活塞会下移（1分）

设此时U形管表示的是A中压强.pA2＝p0－pΔh＝75－25＝50cmHg（1分）

对A中气体 

.解得LA2＝72cm＞49cm

假设不成立。

说明此时U形管表示的应该是B中压强

pB2＝50cmHg（1分）

则A中气体压强   pA2＝pB2＋p塞＝50＋25＝75cmHg（1分）

对A中气体 

（1分） 解得LA2＝48cm（1分）

活塞离容器底部高度L′＝LA2＝48cm

（判断、讨论共2分.得出48cm的解题过程共3分）

（2）对B中气体 

（1分）

（1分）.解得H＝75cm（2分）

21、

22、解答：

  即：

（汞柱高）   

23、答案：

P1＝140cmHg

24、解：

（1）不正确。

 因为ACE段水银柱总长只有45cm.所以在左侧缓慢加入25cm长水银柱后.左侧竖直管中只可能保留45cm长的水银柱。

故末状态的压强不为125cmHg。

已知 p1=100cmHg.V1=15S.T1=300K；p2=（75+45）cmHg=120cmHg.V2=l2S     

p1V1=p2V2得   L2=12.5cm                            

（2）由水银柱的平衡条件可知向右侧注入25cm长的水银柱才能使空气柱回到A、B之间。

这时空气柱的压强为p3=（75+50）cmHg=125cmHg   由查理定律

      得 T3=375K  

25、

26、答案：

 x=0.1m ……………………………………………………………（1分）

27、答：

左侧气缸的压强为

P0；体积为

．

28、

29、【解析】

（l）设气体初态压强为

.体积为

；末态压强为

.体积为

.由玻意耳定律

 代人数据得 

（2）吸热。

气体对外做功而内能不变．根据热力学第一定律可知气体吸热。

30、 以活塞为研究对象.受力情况如图5所示.由牛顿第二定律有

pS-p0S=ma所以  p=p0+Ma/S

31、答：

（1）塞子打开前的最大压强1.33×105Pa

（2）27℃时剩余空气的压强7.5×104Pa

32、答：

漏掉0.34千克氧气．

33、答：

应打气18次.这个压强能使喷雾器内的药液全部喷完

34、

35、解：

表内气体初态压强、温度为：

、

 ……1分

其末态的温度为：

 …………………………1分

有查理定律有：

   …………………………………………2分

解得山顶上表内气体压强为：

  …………………………………1分

若表盘是向内爆裂.则山上气压为：

△

 …………1分

因为山上气压小于山脚下气压.故向内爆裂是不可能的.所以.表盘是向外爆裂。

……2分

山上大气压强为：

△

  …………2分

36、答：

①此时航天服内的气体压强5×104Pa

②若开启航天服封闭系统向航天服内充气.使航天服内的气压恢复到9.0×104Pa.则需补充1.0×105Pa的等温气体为1.6L