高考物理一轮复习专题练习 专题二十四 气体实验定律的综合应用

专题二十四气体实验定律的综合应用基础巩固1.(多选)[2025·福建厦门一中模拟]如图所示是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景.打气前篮球内气体的压强为1.1atm,每次打入的气体的压强为1.0atm、体积为篮球容积的120,假设整个过程中篮球没有变形,不计气体的温度变化,球内气体可视为理想气体,则(A.打气后,球内每个气体分子对球内壁的作用力增大B.打气后,球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大C.打气6次后,球内气体的压强为1.4atmD.打气6次后,球内气体的压强为1.7atm2.[2025·北京一中模拟]为了行驶安全,汽车轮胎在冬季和夏季的胎压应有差异.按照行业标准,冬、夏两季的胎压分别为2.4atm和2.2atm.某地冬季路面的平均温度为7℃,夏季路面的平均温度为57℃.为了使胎压与标准一致,夏季来临时要给车胎放气.假设车胎密闭性良好,放气过程缓慢,且忽略放气前后车胎容积的变化.则放出的气体与胎内剩余气体分子数目的比值为 ()A.27 B.29 C.77607 3.[2025·河北保定模拟]氦气是惰性气体,有众多应用,如气球、深海潜水、低温技术、安全气囊等.工人师傅在压强为1.0×105Pa、温度为15℃生产氦气球的车间里,用一个压强为2.0×107Pa、体积为10L的氦气罐给气球充气,每个气球需要充入10L氦气,充气后压强等于1.0×105Pa.假设充气前后气球和氦气罐温度都与车间温度相同,氦气视为理想气体,不计充气过程的漏气和气球内原有气体,下列说法正确的是 ()A.一个氦气罐可以充出199个符合要求的气球,充气过程中氦气放热B.一个氦气罐可以充出199个符合要求的气球,充气过程中氦气吸热C.一个氦气罐可以充出398个符合要求的气球,充气过程中氦气放热D.一个氦气罐可以充出398个符合要求的气球,充气过程中氦气吸热4.(多选)[2025·湖北孝感模拟]内径均相同且均匀的T形细玻璃管竖直放置,管内有被水银封闭的理想气体Ⅰ和Ⅱ,竖直管上端与大气相通,各部分长度如图所示.已知环境温度为27℃,大气压强p0=76cmHg.现只对理想气体Ⅰ加热,不影响其他部分温度,直到竖直玻璃管中的水银与管口相平,此时()A.理想气体Ⅰ的温度为500KB.理想气体Ⅰ的温度为700KC.理想气体Ⅱ的长度变为9cmD.理想气体Ⅱ的长度变为6cm综合提升5.[2024·甘肃卷]如图所示,刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体,被隔板分成A、B两部分,隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连(忽略隔板厚度和弹簧体积).容器横截面积为S、长为2l.开始时系统处于平衡态,A、B体积均为Sl,压强均为p0,弹簧为原长.现将B中气体抽出一半,B的体积变为原来的34.整个过程系统温度保持不变,气体视为理想气体.求(1)抽气之后A、B的压强pA、pB.(2)弹簧的劲度系数k.6.[2025·四川成都模拟]中国的航天员计划2030年前登上月球,航天服的研发与实验要求极高,如图所示的航天服,假设工作时内部理想气体的压强小于大气压强,某次实验中,设航天服内气体压强为0.9p0,热力学温度为T0,已知大气压强为p0、热力学温度为T0,实验过程中航天服内气体的体积不变.(1)求将航天服内气体热力学温度升高多少,服内气体压强变成1.1p0;(2)将航天服的阀门打开,同时降低服内的温度,外界气体缓慢进入服内,直至内、外气体压强相等(等于大气压强),不再进气,若稳定后,服内气体的温度变为0.9T0,则进入气体的质量与原有气体质量之比为多少?拓展挑战7.[2024·山东卷]图甲为战国时期青铜汲酒器,根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器,如图乙所示.长柄顶部封闭,横截面积S1=1.0cm2,长度H=100.0cm,侧壁有一小孔A.储液罐的横截面积S2=90.0cm2、高度h=20.0cm,罐底有一小孔B.汲液时,将汲液器竖直浸入液体,液体从孔B进入,空气由孔A排出;当内外液面相平时,长柄浸入液面部分的长度为x;堵住孔A,缓慢地将汲液器竖直提出液面,储液罐内刚好储满液体.已知液体密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度大小g取10m/s2,大气压p0=1.0×105Pa.整个过程温度保持不变,空气可视为理想气体,忽略器壁厚度.(1)求x;(2)松开孔A,从外界进入压强为p0、体积为V的空气,使满储液罐中液体缓缓流出,堵住孔A,稳定后罐中恰好剩余一半的液体,求V.8.[2025·山东淄博模拟]如图所示,体积为V的汽缸由导热性能良好的材料制成,面积为S的活塞将汽缸的空气分成体积相等的上下两部分,汽缸上部通过单向阀门K(气体只能进汽缸,不能出汽缸)与一打气筒相连.开始时汽缸内上部分空气的压强为p0,现用打气筒向容器内打气.已知打气筒每次能打入压强为p0、体积为V10的空气,当打气n次后,稳定时汽缸上下部分的空气体积之比为9∶1,活塞重力G=14p0S,空气视为理想气体,外界温度恒定,不计活塞与汽缸间的摩擦.求:(1)当打气n次活塞稳定后,下部分空气的压强;(2)打气筒向容器内打气次数n.

答案解析1.BC[解析]打气后,由于气体的温度不变,所以分子平均动能不变,球内每个气体分子对球内壁的平均作用力不变,并且球内每个气体分子对球内壁的作用力不一定增大,A错误;打气后,球内气体的压强变大,则球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大,B正确;打气6次后,由玻意耳定律可得p1V0+p0×6×120V0=pV0,解得p=1.4atm,C正确,D错误2.A[解析]根据pV=nRT,得n=pVRT,气体体积不变,R为常数,放气前后气体物质的量之比n1n2=p1T2p2T1=2.4×3303.B[解析]根据玻意耳定律可得p1V=p0(V+nV),解得n=199,充气过程中氦气温度不变,内能不变,体积变大,对外做功,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,ΔU=0,W<0,则氦气吸热,故选B.4.BC[解析]以理想气体Ⅱ为研究对象,初状态有p1=p0+14cmHg=90cmHg,V1=L1S,末状态有p2=p0+24cmHg=100cmHg,V2=L2S,根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2,L2=p1L1p2=90×10100cm=9cm,C正确,D错误;以理想气体Ⅰ为研究对象,初状态有p1'=p0+14cmHg=90cmHg,V1'=L1'S,T1=300K,末状态有p2'=p0+24cmHg=100cmHg,V2'=L2'S,其中L1'=10cm,L2'=(10+10+1)cm=21cm,根据p1'V1'T1=p2'V2'5.(1)45p023p0[解析](1)抽气前两部分的体积为V=Sl,对A分析,抽气后VA=2V-34V=5根据玻意耳定律得p0V=pA·54解得pA=45p对B分析,若压强不变的情况下抽去一半的气体,则体积变为原来的一半,即VB=12V,p0·12V=pB·3解得pB=23p(2)由题意可知,弹簧的压缩量为l4,对活塞受力分析有pAS=pB根据胡克定律得F=kl联立得k=86.(1)29T0(2)19∶[解析](1)由等容变化规律可得0.9p0解得ΔT=29T(2)假设气体在进入过程的压强始终为0.9p0,温度始终为T0,设航天服内原有的气体体积为V0,进入气体的体积为ΔV则气体的总体积为V=V0+ΔV当V变成V0,0.9p0变成p0,T0变成0.9T0时,由理想气体状态方程可得0.9p0进入气体的质量与原有质量之比为η=Δ综合解得η=19∶817.(1)2cm(2)8.92×10-4m3[解析](1)在缓慢地将汲液器竖直提出液面的过程中,封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律有p1(H-x)S1=p2HS1根据题意可知p1=p0,p2+ρgh=p0联立解得x=2cm(2)对新进入的气体和原有的气体整体分析,由玻意耳定律有p0V+p2HS1=p3H又p3+ρg·h2=p联立解得V=8.92×10-4m38.(1)6.25p0(2)49次[