（全国通用）高考物理第十三章微专题82气体实验定律的应用加练半小时（含解析）.docx

气体实验定律的应用方法点拨(1)注意找清初、末状态的三个状态参量(温度、体积、压强).(2)对变质量问题要注意研究对象的选取.(部分气体或全部气体)1.(2018湖北省孝感一中等五校联考)如图1所示，在两端封闭的均匀半圆(圆心为O)管道内封闭一定质量理想气体，管内有不计质量、可自由移动、绝热的活塞P，将管内气体分成两部分，OP与管道的水平直径的夹角45，其中两部分气体的温度均为T0300K，压强均为p01105Pa，现对活塞左侧气体缓慢加热，而保持活塞右侧气体温度不变，当活塞缓慢移到管道最低点时(不计摩擦)，求：图1(1)活塞右侧气体的压强；(2)活塞左侧气体的温度.2.如图2所示蹦蹦球是一种儿童健身玩具，小明同学在17的室内对蹦蹦球充气，已知两球的体积约为2L，充气前的气压为1atm，充气筒每次充入0.2L的气体，忽略蹦蹦球体积变化及充气过程中气体温度的变化，求：图2(1)充气多少次可以让气体压强增大至3atm；(2)室外温度达到了13，蹦蹦球拿到室外后，压强将变为多少.3.(2017山东省潍坊市一模)如图3所示，汽缸开口向下竖直放置，汽缸的总长度为L0.4m，开始时，厚度不计的活塞处于处，现将汽缸缓慢转动(转动过程中汽缸不漏气)，直到开口向上竖直放置，稳定时活塞离汽缸底部的距离为，已知汽缸的横截面积S10cm2，环境温度为T0270K保持不变，大气压强p01.02105Pa，重力加速度g取10m/s2.图3(1)求活塞质量；(2)缓慢加热汽缸内的气体，至活塞离汽缸底部的距离为，求此时气体的温度及此过程中气体对外做的功.4.(2018黑龙江省大庆市一检)如图4所示，竖直平面内有一粗细均匀的导热良好的直角形细玻璃管，A端封闭，C端开口，ABBCl0.平衡时，A、C端等高，管内水银柱如图1所示，管内水银柱总长度为l0，玻璃管AB内封闭有长为的空气柱，已知大气压强相当于高度为l0的水银柱产生的压强，环境温度为300K.(AB管内封入的空气可视为理想气体)图4(1)如果使玻璃管绕B点在竖直平面内逆时针缓慢地转动，并缓慢升高环境温度，求AB管水平时，若要保持AB管内空气柱的长度不变，则温度需要升高到多少？(2)如果使玻璃管绕B点在竖直平面内逆时针缓慢地转动，并保持环境温度不变，求AB管水平时，管内空气的压强为多少(水银密度为，重力加速度为g)?5.(2018华南师大附中三模)如图5所示，两个导热的圆筒底部有一条细短管连通，圆筒内装有长度为20cm的水银，K为阀门，处于关闭状态，左侧大圆筒的横截面积S1800cm2，水银面到圆筒顶部的高度H115cm，水银上方是空气，空气的压强p1100cmHg，室温t127.左侧圆筒中竖直放置一根托里拆利管，管的横截面积远小于两圆筒的横截面积，托里拆利管中水银上方有氮气，氮气柱的长度L120cm，水银柱的高度L270cm，右侧小圆筒的横截面积S2100cm2，一个活塞紧贴水银放置，已知大气压强p075cmHg.图5(1)若环境温度缓慢升高60，左侧圆筒内空气的压强变为多大？(2)在环境温度升高到60且保持不变时，用力控制右侧圆筒中活塞，打开阀门K，使活塞缓慢升高h140cm后固定，则托里拆利管中氮气柱的长度最终变为多大？(结果可以带根号)6.(2018河北省承德市联校联考)如图6所示，用导热性能良好的汽缸和活塞封闭一定质量的理想气体，活塞厚度及其与汽缸缸壁之间的摩擦力均不计，现将汽缸放置在光滑水平面上，活塞与水平轻弹簧连接，弹簧另一端固定在竖直墙壁上，已知汽缸的长度为2L，活塞的面积为S，此时封闭气体的压强为p0，活塞到缸口的距离恰为L，大气压强恒为p0，现用外力向左缓慢移动汽缸(该过程中气体温度不变)，当汽缸的位移为L时活塞到缸口的距离为L.图6(1)求弹簧的劲度系数k；(2)若在上述条件下保持汽缸静止，缓慢降低外界温度，使活塞距离缸口仍为L，则此时气体温度与原来温度之比为多大？7.(2017山东省枣庄市一模)如图7所示，两端开口的U形管粗细均匀，左右两管竖直，底部的直管水平.水银柱的长度如图中标注所示，水平管内两段空气柱a、b的长度分别为10cm、5cm.在左管内缓慢注入一定量的水银，稳定后右管的水银面比原来升高了h10cm.已知大气压强p076cmHg，求向左管注入的水银柱长度.图7答案精析1.(1)1.5105Pa(2)900K解析(1)对于管道右侧气体，因为气体发生等温变化，由玻意耳定律有p0V1p2V2，V2V1，解得p21.5105Pa；(2)对于管道左侧气体，根据理想气体状态方程有，解得V22V1，当活塞P移动到最低点时，对活塞P受力分析可知两部分气体的压强p2p2，解得T900K.2.(1)20次(2)2.7atm解析(1)设充气n次可以让气体压强增大至3atm，据题知充气过程中气体发生等温变化，以蹦蹦球内原来的气体和所充的气体整体为研究对象，由玻意耳定律得：p1(VnV)p2V代入数据解得n20(次).(2)当温度变化，气体发生等容变化，由查理定律得：，可得p3p23atm2.7atm.3.(1)3.4kg(2)540K13.6J解析(1)设转动之前，汽缸内气体压强为p1，转动后，气体压强为p2，活塞质量为m，可得p1p0，p2p0由玻意耳定律得p1Sp2S，联立解得m3.4kg(2)缓慢加热气体，气体做等压变化，由盖吕萨克定律得解得T540K气体体积增大，气体对外做功，由Wp2V解得W13.6J4.(1)450K(2)1.4l0g解析(1)设AB管水平时管内气体压强p1p0g，由题意可知：AB管内气体做等容变化，由查理定律得，解得T450K；(2)解法一设AB管水平时，CB管内水银柱下降长度为x，由玻意耳定律得：对AB管中密闭气体p0SS，解得xl0，所以AB管内气体的压强为pp0g，解得pl0g1.4l0g.解法二设AB管水平时，BC管内水银柱长度为x，AB管长l0，水银柱总长l0，所以末态体积为xS，对AB中密闭气体由玻意耳定律得p0S(p0gx)xS，解得xl0，所以AB管内气体的压强为pp0xg，解得pl0g1.4l0g.5.(1)120cmHg(2)18.6cm解析(1)设升温后左侧大圆筒空气的压强变为p2，因阀门关闭，大圆筒内空气做等容变化，根据查理定律有，代入数据解得p2120cmHg；(2)阀门打开并控制活塞缓慢上升h1时，因左侧大圆筒中空气的压强大于外界大气压强，左侧大圆筒水银面下降高度设为h2，有：S2h1S1h2，可得h25cm，同时，左侧大圆筒中的空气做等温变化，设空气高度变为HHh2120cm，空气的压强变为p3，根据玻意耳定律有p2HS1p3HS1，代入数据解得p3115cmHg，设托里拆利管中密封氮气柱的横截面积为S，最终长度为Lx，其初始压强为pL1，最终压强为pLx，根据理想气体状态方程有，其中pL1100cmHg70cmHg30cmHg，pLx115cmHg(20705Lx) cmHg(20Lx) cmHg，解得氮气柱的最终长度为Lx(210) cm18.6cm.6.(1)(2)解析(1)以汽缸内气体为研究对象，气体发生等温变化，气体初、末状态的参量：p1p0，V1LS，V2SLS，由玻意耳定律得p1V1p2V2，即p0LSp2LS，解得p2p0，此时弹簧的伸长量为L，对活塞受力分析，由平衡条件有p2Skxp0S，即p0SkLp0S，解得k；(2)活塞到缸口距离为L时，弹簧的伸长量为L，此时气体的压强p3p0，气体初状态的状态参量为p1p0，T1T0，由查理定律得，则.7.21.5cm解析设初状态a、b两部分空气柱的压强均为p1，由题意知：p190cmHg因右管水银面升高的高度10cm12cm，故b空气柱仍在水平直管内.设末状态a、b两部分空气柱的压强均为p2，