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1、习题课气体实验定律的综合应用(时间：60分钟)题组一相关联的两部分气体问题1如图5所示，两端密封，下部装有水银，上部为空气柱的U形管，静止时，管内水银面的高度差为h，当U形管作自由落体运动时，h将()A增大C不变图5B减小D不能判断答案A解析U形管自由落体时，水银柱不再产生压强，故右边气体压强减小，体积增加，左边气体压强增大，体积减小，所以h增大2(2014新课标节选)如图6，两气缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热，其余部分均绝热，两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方有氮气，活塞a
2、上方有氧气，当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7且平衡时，活塞离气缸顶的距离是气1缸高度的4，活塞b在气缸正中间V14V0248V0T1T2图6(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度1(2)继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的16时，求氧气的压强4答案(1)320K(2)3P0解析(1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气经历等压过程，设气缸A的容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，气缸B的容积为V0/4，31V0731V24V04V0V0V1V2由式和题给数据得T2320K
3、(2)活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞1上升的距离是气缸高度的16时活塞a上方的氧气经历等温过程，设氧气初态体积为V1，压强为P1；末态体积为V2，压强为P2，由题给数据和玻意耳定律有13V14V0，P1P0，V216V0P1V1P2V2由式得4P23P0题组二液柱移动问题的判断3(双选)如图7所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则()图7A弯管左管内外水银面的高度差为hB若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大C若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升D若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升答案AD解
4、析被封闭气体的压强按右边计算为pp0ph，按左边算也为pp0ph，故左管内外水银面的高度差为h，A正确；气体的压强不变，温度不变，故体积不变，B、C均错；压强不变，温度升高，体积增大，右管中水银柱沿管壁上升，D正确4两个容器A、B，用截面均匀的水平细玻璃管连通，如图8所示，A、B所装气体的温度分别为17和27，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高10，则水银柱将()A向右移动C不动图8B向左移动D条件不足，不能确定答案A解析假设水银柱不动，A、B气体都做等容变化：T1A由pTp知pT，因为TApB，所以水银柱向右移动5如图9所示，一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集
5、热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0，经过太阳曝晒，气体温度由T0300K升至T1350K.T0T1所以此时气体的压强p1T1p0300p06p0.可得V2p106V077.图9(1)求此时气体的压强；(2)保持T1350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值76答案(1)6p0(2)7解析(1)由题意知，气体体积不变，由查理定律得p0p1T35070(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V2，由玻意耳定律可得p1V0p0V2pV70所以集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为V066V06用打气筒将1atm
6、的空气打进自行车胎内，如果打气筒容积V500cm3，轮胎容积V3L，原来压强p1.5atm.现要使轮胎内压强为p4atm，问用这个打气筒要打气几次？(设打气过程中空气的温度不变)()A5次C15次B10次D20次答案C解析因为温度不变，可应用玻意耳定律的分态气态方程求解pVnp1VpV，代入数据得15atm3Ln1atm0.5L4atm3L，解得n15，故答案选C.7钢瓶中装有一定质量的气体，现在用两种方法抽钢瓶中的气体：第一种方法是用小抽气机，每次抽出1L气体，共抽取三次；第二种方法是用大抽气机，一次抽取3L气体这两种抽法中，抽取气体质量较大的是()A第一种抽法B第二种抽法C两种抽法抽出的气
7、体质量一样大D无法判定答案A解析设初态气体压强为p0，抽出气体后压强变为p，对气体状态变化应用玻意耳定律，则第一种抽法：p0Vp1(V1)，VVV1V；同理p2p1V1p0(1Vp1p0)2；三次抽完后的压强p3：p3Vp0(1V)3.第二种抽法：p0Vp(V3)，得pp0VV3.比较可知：p3p0()1V0V3V3ppV.即第一种抽法抽出气体后，剩余气体的压强小，即抽出的气体质量大题组四气体图象与图象的转换8(双选)一定质量理想气体，状态变化过程如图10(pV)中ABC图线所示，其中BC为一段双曲线若将这一状态变化过程表示在下图中的pT图或VT图上，其中正确的是()图10答案AC9一定质量的
8、理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图11所示，V-T和p-T图各记录了其部分变化过程，试求：解析(1)由理想气体的状态方程T11T22，代入数据，得V23m3图11(1)温度为600K时气体的体积；(2)在V-T图象上将温度从400K升高到600K的变化过程补充完整答案见解析pVpV12(2)如图题组五气缸类问题10(双选)如图12所示，在光滑的水平面上，有一个内外壁都光滑的气缸，气缸的质量为M，气缸内有一质量为m(mp2CV1V2图12Bp1p2DV1p2，由玻意耳定律得V1V2.故选项A、D正确11如图13所示，竖直的弹簧支持着一倒立气缸内的活塞，使气缸悬空而静止设活塞与缸壁间无摩擦，可
9、以在缸内自由移动缸壁导热性良好，缸内气体的温度能与外界大气温度相同下列结论中正确的是()图13A若外界大气压增大，则弹簧的压缩量将会增大一些B若外界大气压增大，则气缸的上底面距地面的高度将增大C若外界气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将减小D若外界气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大答案D解析外界大气压增大时，气体体积减小，但对于整个系统，弹簧的弹力恒等于系统的总重量，弹簧的形变量不变12如图14所示，圆柱形气缸倒置在水平粗糙地面上，气缸内被活塞封闭有一定质量的空气气缸质量为M10kg，缸壁厚度不计，活塞质量m5.0kg，其圆面积S50cm2，与缸壁摩擦不计，在缸内气体温度为27时，活塞刚好与地面接触并对地面无压力，现设法使缸内气体温度升高，问：当缸内气体温度升高到多少摄氏度时，气缸对地面恰好无压力？(大气压强P0105Pa，g取10m/s2)图14答案127解析当温度T1(27327)K300K时，活塞对地面无压力，列平衡方程：mgp1Smgp0S，解得p1p0S105Pa5105103Pa0.9105Pa，若温度p升高，气体压强增大，气缸恰对地面无压力时，列平衡方程：2Sp0SMg，Pa1.2105Pa.根据查理定律T1T2，10解得p2p0Mg/s105Pa50104pp12300273t得0.91051.2105，所以t127.