高中气体习题.docx

高中气体定律运用的习题【例题分析】 例1、如图，水银柱长度h=10cm，外界大气压强P0=76cm，求封闭气体的压强。解：取水银柱与外界大气交界面处的薄液片为研究对象，设管的截面积为S，则： (PA+Ph)S=P0S PA=P0Ph=7610=66(cmHg)例2、如图，一端封闭的U形管内封闭了一段气柱A，已知水银柱长度h=6cm，外界大气压强P0=76cmHg，求封闭气体A的压强。解：在图甲中根据液体压强的特点，加在a处的向上压强PA与加在h段水银柱上液面b向下的压强相等。取C处的液片进行分析得： P0=PA+Ph PA=P0Ph=766 =70(cmHg)在图乙中，加在a处的向下的压强PA与加在h段水银柱的下液面b处的向上的压强相等。取b处液片进行分析得： PA=P0+Ph PA=76+6=82(cmHg)说明：U型管问题中，要充分利用同种液体同一深度压强相等的特点，选取合适的较低液片进行分析，求压强。例3、如图，气缸横截面积为S，重力为G1的活塞在气缸中封一部分气体A。活塞与气缸无摩擦。一个竖直绳拴着活塞跨过两个定滑轮，另一端拴一个静止的重力为G2的物体，设大气压强为P0，求被封气体A的压强。解：本题必须对活塞进行受力分析来间接求气体A的压强。活塞受力图：根据平衡条件有： T+PAS=P0S+G1又 T=G2 PA=P0+(P0为大气压强)例4、上题中，若气缸中活塞下表面与水平面夹角为，如图，其余条件不变，求被封气体的压强。解：对活塞进行受力分析：此时活塞受到的被封气体压力是A气体压强与活塞倾斜面面积的乘积PAScos，且活塞要受到气缸壁的支持力N。正交分解PAScos，根据活塞平衡条件有： 由得： PA=P0+ 例5、如图所示，横截面积为S的粗细均匀的一端封闭一端开口的直玻璃管，内有长为h的水银柱封有一部分气体A，玻璃管在竖直方向有向下的加速度a，设水银的密度为，大气压压强为P0，求被封气体的压强。解：对水银柱进行受力分析，列动力学方程根据牛顿第二定律： PAS+GP0S=maM为水银柱质量，则m=hS G=ghS则PAS+ghSP0S=hSa PA=P0+h(ag)例6、如图，托里折利实验装置中，玻璃管长l=1米，玻璃管截面积S=1cm2,外界大气压强P0=75cmHg，玻璃管中混入V=2cm3气体，求水银柱的高度h。解：以混入的2cm3的气体为研究对象初状态：P1=P0=75cmHg V1=V=2cm3末状态：P2=P0Ph=(75h)cmHg V2=(lh)S=(100h)cm3 根据玻马定律：P1V1=P2V2 752=(75h)(100h) h2175h+7350=0 h=70cm或h=105cm(舍去)例7、如图，一根一端封闭的玻璃管开口向下，竖直插入足足够深的水银槽中，管上端封闭了一段空气，管外大气压强为75cmHg，测得L=45cm，h=15cm，保持气体温度不变，则要使管内外水银面相平，封闭端应下移多少厘米？解：设封闭端下移xcm，以管中气体为研究对象初态：P1=P0Ph=7515=60cmHg V1=(Lh)S=30S末态：P2=75cmHg V2=(Lx)S=(45x)S根据玻马定律：P1V1=P2V2 6030S=75(45x)S 45x=24 x=21cm例8、如图，一只容器容积为V，内盛空气压强为P，用气筒来抽容器中的空气，每抽一次可抽出体积为V(气筒的容积)的气体则抽3次后容器中压强为多少？(设气体温度不变)解：抽气过程中上提手柄，则阀K1打开，阀K2闭合，下压手柄则阀K1闭合，阀K2打开。第一次抽气时，初态：P，V 末态：P1，V+V根据玻马定律：PV=P1(V+V) 第二次抽气，初态：P1，V 末态：P2，V+V同理：第三次抽气：P2V=P3(V+V) P3=P可知第n次抽气后，Pn=P例9、一圆筒形气缸静止在地面上，如图所示，气缸质量为m1，活塞(连手柄)质量为m2，气缸内截面积为S，大气压强P0，平衡时气缸内容积为V，现用手握住活塞手柄缓慢上提，设气缸足够长，且整个过程是等温过程，不计气缸内气体重力及活塞与气缸壁的摩擦，求气缸恰好提离地面时，活塞上移的距离。解：未提气缸前活塞(含手柄)处于平衡状态： P1S=P0S+m2g P1=P0+气缸刚提离地面时，对气缸进行受力分析，气缸受力平衡： P2S+m1g=P0S P2=P0设活塞上移x米，以气缸中气体为研究对象，则 初态：P1，V 末态：P2，(V+xS)根据玻马定律： x=例10、一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，长L=38.0厘米，用一段h=19.0cm的水银柱将一部分空气，封闭在细玻璃管里，当玻璃管开口向上竖直放置时，如图甲所示，管内空气柱l=15.0cm，大气压强P0=76cmHg，那么当玻璃管开口向下竖直放置时，如图乙所示，管内空气的长度该是多少？(全过程等温) 解：这种问题要考虑水银柱是否有溢出，假设水银无溢出，则水银柱长度不改变，利用玻马定律： P1V1=P2V2 (P0+Ph)l1S=(P0+Ph) l2S (76=19)15=(7619)l2 l2=25.0cm显然不符合题意，因为l2+h=25.0+19.0=44.0cm38.0cm说明有水银溢出。设开口向下时留有水银柱长度为x，则有(P0+Ph) l1S=(P0x)(Lx)S (76+19)15S=(76x)(38x)S x=14.7cm l=Lx=3814.7=23.3cm例11、下列说法正确的是( )A、一定质量的气体作等容变化时，气体的压强与温度成反比B、一定质量的气体作等容变化时，气体温度每升高1，增加的压强为它原来压强的C、一定质量的气体，在等容变化中，气体压强的变化量与温度的变化量成正比D、由查理定理可知，气体等容变化时，气体温度从t1升至t2时，气体的压强解析：气体在作等容变化时，温度越高，压强越大，故A错。温度变化1，其压强变化量为该气体在0时压强的，而不是原压强的，故B、D错。由查理定律，可得，即pT。故C对。例12、如图两端封闭，均匀粗细，竖直放置的玻璃管内有一长为h的水银柱，将管内气体分为两个部分，已知，若使两部分气体同时升高相同温度，管内水银柱将如何移动。解：假设先使水银柱不移动，则两部分气体的状态变化为等容变化对段气柱初态：p0T0，末态p1T1据查理定有：(p1为压强增量，T为温度的升高量)则同理可得：T1T2且p0p0php0p2p1即水银柱将向上移动例13、A、B两容器分别装有同种气体，它们用