高考物理一輪復習課時練習 第15章第4練　專題強化：氣體實驗定律的綜合應用（含詳解）

1.(2023·江蘇南京市模擬)如圖所示，A、B是兩個面積不等的活塞，可以在水平固定的兩端開口的汽缸內(nèi)無摩擦地滑動，缸內(nèi)密封的氣體為理想氣體。隨著溫度降低，描述氣體狀態(tài)變化的圖像可能正確的是()2．(2023·山東聊城市二模)如圖甲所示，水平放置的汽缸被兩個活塞分為A、B、C三部分，C為真空，A、B中有理想氣體，A中氣體壓強p0＝1.0×105Pa，汽缸橫截面積SA＝2SB＝20cm2，兩個活塞總質(zhì)量為m，活塞到兩汽缸底部的距離均為d＝3cm，活塞之間用水平輕桿連接。現(xiàn)將汽缸順時針緩慢轉(zhuǎn)過90°，如圖乙所示(活塞未到汽缸連接處)，取重力加速度g＝10m/s2，若活塞移動的距離為1cm，氣體溫度保持不變，則活塞質(zhì)量m為()A．7.5kgB．15kgC．25kgD．30kg3.(2024·重慶市八中檢測)某種供水裝置工作原理如圖所示。由水泵將水壓入罐體，當罐內(nèi)氣體壓強增加到3p0時，水泵停止抽水。供水時罐內(nèi)水位下降，罐內(nèi)氣體壓強減小到1.5p0時，水泵重新啟動，可如此反復供水。罐容積為V0，第一次注水前罐內(nèi)氣體壓強等于外界大氣壓強p0，此時罐內(nèi)氣體體積與罐容積相等，注水、供水過程中罐內(nèi)氣體總質(zhì)量不變，罐內(nèi)氣體可視為理想氣體，忽略溫度變化。求：(1)水泵停止注水時罐內(nèi)氣體的體積V1；(2)當水的體積達到罐容積的40%，則此時罐內(nèi)氣體壓強p1。4.如圖所示，左側(cè)連有一橫截面積為S的大活塞的汽缸A通過細導管(容積可忽略)與汽缸B相連接，導管里面有一絕熱活塞(質(zhì)量可忽略)。大氣壓強為p0，大活塞的重力為eq\f(1,3)p0S，大活塞到汽缸A底部的距離為L。兩汽缸內(nèi)封閉有溫度為27℃的同種理想氣體。先將整個裝置順時針緩慢轉(zhuǎn)過90°，為使細導管中絕熱活塞位置不變，需要給汽缸B加熱。忽略一切摩擦，求：(1)汽缸A中活塞下降的距離；(2)汽缸B中氣體的最終溫度。5.(2023·江西贛州市興國平川中學聯(lián)考)某密閉容器壓力計的簡化原理圖如圖所示，粗細均勻的豎直U形玻璃管右側(cè)封閉著氣體A，左側(cè)與密閉容器相連，密閉容器中封閉著氣體B，U形管體積與密閉容器體積相比可以忽略不計。初始，所有封閉氣體的壓強均等于大氣壓p0＝75cmHg，U形管兩側(cè)的水銀柱液面恰好齊平，右側(cè)氣體A的長度L＝20cm。在密閉容器內(nèi)的氣體B被加熱一段時間后，觀察員發(fā)現(xiàn)U形玻璃管右側(cè)水銀液面上升了5cm。U形玻璃管右側(cè)始終處于恒溫箱中(圖中未畫出)，其封閉的氣體A可視為溫度始終不變。(1)求加熱后密閉容器內(nèi)氣體B的壓強；(2)若密閉容器內(nèi)的初始溫度T0＝300K，求加熱后密閉容器內(nèi)氣體B的溫度。6.(2023·貴州貴陽市二模)如圖所示，一豎直放置、上端開口且導熱良好的圓筒形汽缸高度為3h，汽缸內(nèi)部橫截面積為S。現(xiàn)將厚度不計的活塞保持水平狀態(tài)從汽缸上部輕放，穩(wěn)定時活塞距汽缸底部的距離為2h，已知外界大氣壓強恒為p0，環(huán)境溫度保持不變，汽缸不漏氣且不計活塞與汽缸之間的摩擦，重力加速度大小為g。(1)求活塞質(zhì)量；(2)若再將一個相同的活塞從汽缸上端輕放，求系統(tǒng)再次穩(wěn)定時上部的活塞距汽缸頂端的距離。7.(2024·湖南省湘東九校聯(lián)考)如圖所示，活塞將左側(cè)導熱汽缸分成容積均為V的A、B兩部分，汽缸A部分通過帶有閥門的細管與容積為eq\f(V,4)、導熱性能良好的汽缸C相連。開始時閥門關(guān)閉，A、B兩部分氣體的壓強分別為p0和1.5p0?，F(xiàn)將閥門打開，當活塞穩(wěn)定時，B的體積變?yōu)閑q\f(V,2)，然后再將閥門關(guān)閉。已知A、B、C內(nèi)為同種理想氣體，細管及活塞的體積均可忽略，外界溫度保持不變，活塞與汽缸之間的摩擦力不計。求：(1)閥門打開后活塞穩(wěn)定時，A部分氣體的壓強pA；(2)活塞穩(wěn)定后，C中剩余氣體的質(zhì)量M2與最初C中氣體質(zhì)量M0之比。第4練專題強化：氣體實驗定律的綜合應用1．A[隨著溫度降低，氣體先做等壓變化，由于溫度的降低，氣體的體積減小。當活塞A運動至汽缸連接處時，氣體體積達到最小。之后氣體做等容變化，隨著溫度的降低，氣體的壓強逐漸減小，故A正確，B、C、D錯誤。]2．B[設汽缸水平放置時，B中氣體壓強為p1，則有p1SB＝p0SA，解得p1＝2p0＝2.0×105Pa設汽缸豎直放置時，A中氣體壓強為p0′，B中氣體壓強為p1′，根據(jù)玻意耳定律可得p0dSA＝p0′(d＋Δd)SA，p1dSB＝p1′(d－Δd)SB解得p0′＝eq\f(p0d,d＋Δd)＝0.75×105Pa，p1′＝eq\f(p1d,d－Δd)＝3.0×105Pa根據(jù)活塞受力平衡可得mg＋p0′SA＝p1′SB，解得m＝15kg，故選B。]3．(1)eq\f(1,3)V0(2)eq\f(5,3)p0解析(1)對罐內(nèi)所封氣體，根據(jù)玻意耳定律有p0V0＝3p0V1，解得V1＝eq\f(1,3)V0(2)當水的體積達到罐容積的40%，則此時罐內(nèi)氣體的體積為V2＝0.6V0根據(jù)玻意耳定律有p0V0＝p1V2，壓強p1＝eq\f(5,3)p0。4．(1)eq\f(L,4)(2)400K(或127℃)解析(1)旋轉(zhuǎn)前后，汽缸A中的壓強分別為pA＝p0，pA′＝p0＋eq\f(1,3)p0＝eq\f(4,3)p0對汽缸A分析，根據(jù)玻意耳定律有pALS＝pA′L′S，汽缸A中活塞下降的距離d＝L－L′，解得d＝eq\f(L,4)(2)對汽缸B中氣體進行分析，末狀態(tài)壓強pB′＝pA′＝eq\f(4,3)p0根據(jù)查理定律有eq\f(pB,TB)＝eq\f(pB′,TB′)，其中pB＝pA＝p0，解得TB′＝400K，即127℃。5．(1)110cmHg(2)440K(或167℃)解析(1)設U形管的橫截面積為S，右側(cè)氣體A做等溫變化，有p0V0＝p1V1，其中V0＝LS，V1＝(L－h(huán))S解得p1＝100cmHg加熱后密閉容器內(nèi)氣體B的壓強pB＝100cmHg＋5×2cmHg＝110cmHg(2)密閉容器內(nèi)氣體B做等容變化，有eq\f(p0,T0)＝eq\f(pB,TB)解得TB＝440K，即167℃。6．(1)eq\f(p0S,2g)(2)eq\f(5,6)h解析(1)活塞穩(wěn)定時，汽缸內(nèi)氣體壓強p1＝eq\f(mg,S)＋p0從放上活塞到活塞穩(wěn)定，由玻意耳定律得p0·3hS＝p1·2hS聯(lián)立解得活塞質(zhì)量m＝eq\f(p0S,2g)，p1＝eq\f(3,2)p0(2)若再將一個相同的活塞從汽缸上端輕放，設系統(tǒng)再次穩(wěn)定時上部的活塞距汽缸頂端的距離為x，則由玻意耳定律得p0hS＝p1h1S可得上方密封氣體的高度h1＝eq\f(2,3)h對下方密封氣體，系統(tǒng)穩(wěn)定時的氣體壓強為p2＝eq\f(mg,S)＋p1＝2p0再由玻意耳定律得p0·3hS＝p2h2S可得下方密封氣體的高度h2＝eq\f(3,2)h又由h1＋h2＋x＝h＋2h解得x＝eq\f(5,6)h。7．(1)2.5p0(2)eq\f(5,27)解析(1)初始時對活塞有p0S＋mg＝1.5p0S，得到mg＝0.5p0S打開閥門后，活塞穩(wěn)定時，對B氣體有1.5p0·V＝pB·eq\f(V,2)，解得pB＝3p0對活塞受力分析有pAS＋mg＝pBS，解得pA＝2.5p0(2)設未打開閥門前，C氣體的壓強為pC0，對A、C兩部分氣體整體有p0·V＋pC0·eq\f(V,4)＝