2012年3月高考物理 模拟联考题精选解析 21气体（教师版）

用心 爱心 专心1 气体气体 1 9 分 2012 年 3 月河南焦作一模 如图所示 粗细均匀的U形管竖直放置 左端封 闭 右端开口 左端用水银封闭着长L 10cm 的理想气体 当温度为 27 C 时 两管水银面 的高度差 h 2cm 设外界大气压为 1 0 105Pa 即 75cmHg 为了使左 右两管中的水 银面相平 求 若对封闭气体缓慢加热 温度需升高到多少 C 若温度保持 27 C 不变 需从右管的开口端再缓慢注入多少 高度的水银柱 1 9 分 解 解 根据理想气体状态方程 1 122 12 pVp V TT 2 分 2 9 分 2012 年 3 月陕西渭南市质检 如图 15 所示 一导热良好的气缸放置在水平平台 上 活塞质量为 10kg 横截面积 50cm2 厚度 1cm 气缸全长 21cm 气缸质量 20kg 大气 压强为 1 105Pa 当温度为 7 时 活塞封闭的气柱长 10cm 现将气缸倒过来放置 活塞 下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通 g取 10m s2 求稳定后气柱多长 2 解 设气缸倒置前后被封闭气体的压强分别为p1和p2 气柱 长度分别为L1和L2 4 分 5 10 1 2 10 Pa mg pp s 5 20 0 8 10 Pa mg pp s 倒置过程为等温变化 由玻意耳定律可得p1L1 p2L2 用心 爱心 专心2 5 分 1 21 2 15cm p LL p 3 9 分 2013 年 3 月吉林二模 气缸长为 L 1m 气缸的厚度可忽略不计 固定在 水平面上 气缸中有横截面积为 S 100cm2的光滑活塞 活塞封闭了一定质量的理想气 体 当温度为 t 27 大气压为 p0 1 105Pa 时 气柱长度为 L0 0 4m 现缓慢拉动活 塞 拉力最大值为 F 500N 求 如果温度保持不变 能否将活塞从气缸中拉出 保持拉力最大值不变 气缸中气体温度至少为多少摄氏度 时 才能将活塞从气缸中拉出 3 解 设 L 有足够长 F 达到最大值时活塞仍在气缸中 设 此时气柱长 L2 气体 p2 根据活塞受力平衡 有 p2 p0 F s 5 104pa 2 分 4 2012 年 3 月山东德州一模 如图所示 在长为l 57 cm 的一端封 闭 另一端开口向上的竖直玻璃管内 用 4 cm 高的水银柱封闭着 51 cm 长的理想气体 管内外气体的温度相同 现将水银缓慢地注入管中 直到水银面与管口相平 大气压强 P0 276cmHg 求此时管中封闭气体的压强 此过程封闭气体 填 吸热 或 放热 内能 填 增大 减小 或 不变 4 解 设玻璃管的横截面积为 S 水银柱与管口相平时水银柱高为 H 则 初状态时 p1 p0 ph 80cmHg V1 51S 注满水银后 p2 p0 pH 76 H cmHg V2 57 H S 由玻意耳定律 p1 V1 p1 V2 用心 爱心 专心3 代入数据解得 p2 85cmHg 此过程封闭气体放热 内能不变 5 2012 年 3 月山东烟台一模 一定质量理想气体的p V 图象如图所示 其中ab为等容过程 bc为等压过程 ca为等温过程 已知气体在状态a时的温度Ta 300K 在状态 b 时的体积Vb 22 4L 求 气体在状态c时的体积Vc 试比较气体由状态b到状态c过程从外界吸收的热量Q与对外做功W的大小关系 并简要说明理由 5 解 气体c a等温变化 根据玻 意尔定律得 paVa pcVc 1 分 又a b为等容过程 所以Va Vb 22 4L 解得Vc 67 2L 1 分 c ba c aa P Vp P VP 气体由状态b到状态c为等压过程 由盖吕萨克定律可知体积增大时温度升高 所 以气体内能 U增大 由于b c气体对外做功 W为负值 气体吸收热量 Q为正值 由 热力学第一定律得可知 气体吸收热量Q大于气体对外做的功 2 分 WQU 6 9 分 20122012 年年 3 3 月江西省六校联考月江西省六校联考 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 该气体在状态 B C 时的温度分别为多少 该气体从状态 A 到状态 C 的过程中是吸热 还是放热 传递的热量是多少 6 9 分 解析 对于理想气体 A B 由 得TB 100K A A p T B B p T 该气体在状态 B 时的温度为 tB 100 273 173 3 分 B C 由 得TC 300K B B V T C C V T 该气体在状态 C 时的温度为tC 300 273 27 3 分 用心 爱心 专心4 8 2012 年 3 月山东威海一模 一定质量的理想气体 经过如图所示的由 A 经 B 到 C 的状态变化 设状态 A 的 温度为 400K 求 状态 C 的温度 Tc 为多少 K 如果由 A 经 B 到 C 的状态变化的整个过程中 气体对 外做了 400J 的功 气体的内能增加了 20J 则这个过 程气体是吸收热量还是放出热量 其数值为多少 8 解 由理想气体状态方程 AA A p V T CC C p V T 解得状态 C 的温度 Tc 320K 由热力学第一定律 U Q W 解得 Q 420J 气体吸收热量 9 2012 年 3 月山东潍坊模拟 一同学利用注射器测量气温 其装置 如图所示 在注射器内封闭一定质量的气体后 将注射器竖直置予冰水 混合物中 稳定后 利用注射器上的容积刻度读出封闭气体的体积 用心 爱心 专心5 V1 30mL 取走冰水混合物 待封闭气体与气温达到平衡后 读出此时封闭气体的体积 V2 32mL 不计活塞与注射器筒间的摩擦 室内气压保持不变 求 室温是多少摄氏度 封闭气体的温度从零摄氏度变化到室温的过程中 内能如何变化 它从室内吸收或放出 的热量与内能变化量是什么关系 9 解析 由V1 T1 V2 T2解得T2 291 2K 室温 t T2 273K 18 2 内能增加 由热力学第一定律可知 封闭气体从外界吸收的热量大于其内能的变化量 10 8 分 2012 年海南琼海一模 如图所示 大气压强为p0 气缸水平固定 开有小孔 的薄隔板将其分为A B两部分 光滑活塞可自由移动 初始时气缸内被封闭气体温度 T A B两部分容积相同 加热气体 使A B两部分体积之比为 1 2 1 气体应加热到多少温度 2 将活塞向左推动 把B部分气体全部压入A中 气体温度变 为 2T 求此时气体压强 10 解 1 AB 体积之比 1 2 设A的容积V 则初状态 AB 总体积 2V 末状态总体积 3V 等压变化 2V T 3V T1 解得 T1 3 2T 2 由理想气体状态方程 p0 2V T p2 V 2T 解得 p2 4p0 12 2012 年 3 月青岛市高三一模 图示水平放置的 A B 气缸的长度和截面积均 为 20 cm 和 10 cm2 C 是可在气缸内无摩擦滑动的 厚度不计的活塞 D 为阀门 整个 装置均由导热材料制成 开始阀门关闭 A 内有压强为 pA 2 0 105 Pa 的氮气 B 内 有压强为pB 1 2 105 Pa 的氧气 阀门打开后 活塞 C 向右移动 最后达到平衡 试 求活塞 C 移动的距离及平衡后 B 中气体的压强 用心 爱心 专心6 13 10 分 上海市复旦 交大 华师大附中 2012 年 3 月高三下学期 3 校联考 图 中质量为 mA的圆柱形气缸 A 位于水平地面 气缸内有一面积 S 5 00 10 3m2 质量 mB 10 0kg 的活塞 B 把一定质量的气体封闭在气缸内 气体的 质量比气缸的质量小得多 活塞与气缸的摩擦不计 大气压强 p0 1 00 105Pa 活塞 B 经跨过定滑轮的轻绳与质量为 mC 20 0kg 的圆桶 C 相连 当活塞处于平衡时 气缸内的气柱长为 L 4 L 为气缸的深度 它比 活塞的厚度大得多 g 取 10m s2 1 求这时气缸内封闭气体的压强 2 现在徐徐向 C 桶内倒入细砂粒 若气缸 A 能离开地面 则气缸 A 的质量应满足什 么条件 13 解 1 由gmSpgmSp BC 01 得 p1 8 104pa 2 分 2 取汽缸内气柱长为 L 4 的平衡态为状态 1 汽缸被缓慢提离地面的 平衡态为状态 2 则 211 4 Lp L p 3 分 其中 SpgmSp A02 2 分 得 p1 2 104pa 1 分 代入数据化简得 2 1050 L L mA 由于 L2最大等于 L 故若想轻绳能把汽缸 A 提离地面 汽缸的质量应满足条件 40 A mkg 2 分 14 9 分 2012 年 3 月江西南昌一模 某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程 用心 爱心 专心7 中 在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了 而手表没有受到任 何撞击 该手表出厂时给出的参数为 27 时表内气体压强为 1 0 105Pa 常温下的大 气压强值 当内 外压强差超过 6 0 l04Pa 时表盘玻璃将爆裂 当时登山运动员携带的 温度计的读数是 21 表内气体体积的变化可忽略不计 1 通过计算判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂 2 当时外界的大气压强为多少 15 2012 年 3 月江苏三校联考 如图所示 一直立汽缸用一质量为m的活塞封闭一定 量的理想气体 活塞横截面积为S 汽缸内壁光滑且缸壁导热良好 开始时活塞被螺栓 K 固定 现