2020版高考物理课时检测（七十六）气体实验定律和理想气体状态方程（重点突破课）.docx

气体实验定律和理想气体状态方程 (重点突破课)1.(2018·全国卷)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l118.0 cm和l212.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。解析：设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2，由力的平衡条件有p1p2g(l1l2)U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p。此时原左、右两边空气柱长度分别变为l1和l2，如图所示，显然原左边空气柱的长度将增加，右边则减小，且两边空气柱长度的变化量大小相等l1l1l2l2由玻意耳定律有p1l1pl1p2l2pl2联立解得l122.5 cm，l27.5 cm。答案：22.5 cm7.5 cm2.如图所示，横截面积为10 cm2的汽缸内有a、b两个轻质的活塞，两个活塞把汽缸内的气体分为A、B两部分，A部分气柱的长度为30 cm，B部分气柱的长度是A部分气柱长度的一半，汽缸和活塞b是绝热的。与活塞b相连的轻弹簧劲度系数为100 N/m，初始状态A、B两部分气体的温度均为27 ，活塞a刚好与汽缸口平齐，弹簧处于原长。若在活塞a上放上一个质量为2 kg 的重物，则活塞a下降一段距离后静止，然后对B部分气体进行缓慢加热，使活塞a上升到再次与汽缸口平齐，则此时B部分气体的温度为多少摄氏度？(已知外界大气压强为p01×105 Pa，重力加速度大小g10 m/s2)解析：对于A部分气体，初态pA1×105 Pa，VAL1S末态pAp01.2×105 Pa根据玻意耳定律pAL1SpAL1S解得L125 cm即A部分气柱长度变为25 cm活塞a返回原处，B部分气体末状态时气柱长为L220 cm，此时弹簧要伸长5 cm对活塞b有pASklpBS解得pB1.25×105 Pa对于B部分气体，初态pB1×105 Pa，VBL2S，TB300 K末态pB1.25×105 Pa，VBL2S根据理想气体状态方程解得TB500 K，即tB227 。答案：227 3(2019·安阳模拟)如图甲所示为“”形上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，管的上部足够长，图中粗、细部分横截面积分别为S12 cm2、S21 cm2。封闭气体初始温度为57 ，气体长度为L22 cm，图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线。求：(1)封闭气体初始状态的压强；(2)若缓慢升高气体温度，升高至多少摄氏度方可将所有水银全部压入细管内。解析：(1)初始状态气体体积V0S1L44 cm3根据p ­V图像，p080 cmHg。(2)根据p ­V图像，当水银全部压入细管时，V48 cm3，p82 cmHg根据理想气体状态方程，T057 330 K解得：T369 K，即t96 。答案：(1)80 cmHg(2)96 4.如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27 时，被封闭的理想气体气柱长L1为20 cm，水银上表面与导线下端的距离L2为5 cm。(1)当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？(2)如果大气压降低，试分析说明该报警器的报警温度会如何变化。解析：(1)若使报警器报警，则温度升高水银柱上升，电路导通，被封闭气柱做等压变化，由盖吕萨克定律，解得：T2375 K，即t2102 。(2)由玻意耳定律知，同样温度下，大气压降低则被封闭气柱变长，即V1变大，而报警器报警时的V2不变，由可知，T2变小，即报警温度降低。答案：(1)102 (2)降低5.如图所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体的温度为T1时活塞上升了h。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与汽缸间的摩擦。(1)求温度为T1时气体的压强；(2)现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加沙粒。当添加沙粒的质量为m0时，活塞恰好回到原来位置，求此时气体的温度。解析：(1)设气体压强为p1，由平衡条件知：p1Smgp0S解得：p1p0。(2)设温度为T1时气体为初态，活塞回到原位置时为末态，则有初态：压强p1p0，温度T1，体积V12hS末态：压强p2p0，温度T2，体积V2hS由理想气体的状态方程有：解得：T2T1。答案：(1)p0(2)T16(2017·全国卷)一热气球体积为V，内部充有温度为Ta的热空气，气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g。(1)求该热气球所受浮力的大小；(2)求该热气球内空气所受的重力；(3)设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量。解析：(1)设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为0在温度为T时的体积为VT，密度为(T)由盖吕萨克定律得联立式得(T)0气球所受的浮力为F(Tb)gV联立式得FVg0。(2)气球内热空气所受的重力为G(Ta)Vg联立式得GVg0。(3)设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件得mgFGm0g联立式得mV0T0m0。答案：(1)Vg0(2)Vg0(3)V0T0m0