必考點(diǎn)16-氣體實(shí)驗(yàn)定律在氣缸、管類(lèi)和氣聯(lián)體模型中的應(yīng)用(人教版2019)(原卷版)

必考點(diǎn)16氣體實(shí)驗(yàn)定律在氣缸、管類(lèi)和氣聯(lián)體模型中的應(yīng)用題型一氣缸類(lèi)模型例題1汽缸豎直放于水平地面上，缸體質(zhì)量，活塞質(zhì)量，活塞橫截面積?；钌戏降钠變?nèi)封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，下方通過(guò)氣孔P與外界相通，大氣壓強(qiáng)?；钊旅媾c勁度系數(shù)的輕彈簧相連，當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度為12℃時(shí)彈簧為自然長(zhǎng)度，此時(shí)缸內(nèi)氣柱長(zhǎng)度。已知，g取，活塞不漏氣、與缸壁無(wú)摩擦，且始終未達(dá)到P孔。現(xiàn)給封閉氣體加熱，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．缸內(nèi)氣柱長(zhǎng)度時(shí)，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為B．當(dāng)缸內(nèi)氣柱長(zhǎng)度時(shí)，缸內(nèi)氣體溫度約為383KC．缸內(nèi)氣體溫度上升到522K以上，氣體將做等壓膨脹D．缸內(nèi)氣體溫度上升到437K以上，氣體將做等壓膨脹【解題技巧提煉】解決汽缸類(lèi)問(wèn)題的一般思路：(1)弄清題意，確定研究對(duì)象。一般研究對(duì)象分兩類(lèi)：一類(lèi)是熱學(xué)研究對(duì)象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類(lèi)是力學(xué)研究對(duì)象(汽缸、活塞或某系統(tǒng))。(2)分析清楚題目所述的物理過(guò)程，對(duì)熱學(xué)研究對(duì)象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過(guò)程，依據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程列出方程；對(duì)力學(xué)研究對(duì)象要正確地進(jìn)行受力分析，依據(jù)力學(xué)規(guī)律列出方程。(3)注意挖掘題目中的隱含條件，如幾何關(guān)系、體積關(guān)系等，列出輔助方程。(4)多個(gè)方程聯(lián)立求解。對(duì)求解的結(jié)果注意分析它們的合理性。題型二管類(lèi)模型例題2如圖所示，一根粗細(xì)相同、兩端開(kāi)口的直玻璃管豎直插入一水銀槽中，用一段長(zhǎng)為的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的空氣，空氣柱長(zhǎng)度H，空氣柱的下底面距水銀槽液面的距離為，下列說(shuō)法正確的（）A．增加環(huán)境溫度，穩(wěn)定后增加，空氣柱長(zhǎng)度H增加B．增加環(huán)境溫度，穩(wěn)定后不變，空氣柱長(zhǎng)度H增加C．緩慢豎直向下壓玻璃管一小段距離，穩(wěn)定后H變小，增加D．緩慢豎直向下壓玻璃管一小段距離，穩(wěn)定后H、均不變【解題技巧提煉】解答管類(lèi)問(wèn)題，關(guān)鍵是液柱封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算，求液柱封閉的氣體壓強(qiáng)時(shí)，一般以液柱為研究對(duì)象分析受力、列平衡方程，要注意：(1)液體因重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小為p＝ρgh(其中h為至液面的豎直高度)；(2)不要漏掉大氣壓強(qiáng)，同時(shí)又要盡可能平衡掉某些大氣的壓力；(3)有時(shí)可直接應(yīng)用連通器原理——連通器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強(qiáng)相等；(4)當(dāng)液體為水銀時(shí)，可靈活應(yīng)用壓強(qiáng)單位“cmHg”等，使計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)捷。題型三氣聯(lián)體模型例題3如圖所示，容器A、B中盛有氫氣和氧氣，用一段水平細(xì)玻璃管連通，管內(nèi)有一段水銀柱將兩種氣體隔開(kāi)。當(dāng)氫氣的溫度為10℃、氧氣的溫度為30℃時(shí)，水銀柱保持靜止。當(dāng)兩氣體均減少5℃時(shí)，水銀柱將怎樣移動(dòng)（）A．向B方移動(dòng) B．向A方移動(dòng) C．靜止不動(dòng) D．無(wú)法判斷【解題技巧提煉】處理氣聯(lián)體模型的技巧：(1)分析“兩團(tuán)氣”初狀態(tài)和末狀態(tài)的壓強(qiáng)關(guān)系。(2)分析“兩團(tuán)氣”的體積及其變化關(guān)系。(3)分析“兩團(tuán)氣”狀態(tài)參量的變化特點(diǎn)，選取合適的實(shí)驗(yàn)定律列方程。題型一氣缸類(lèi)模型1．如圖所示，勁度系數(shù)k=500N/m的豎直彈簧下端固定在水平地面上，上端與一活塞相連，導(dǎo)熱良好的汽缸內(nèi)被活塞密封了一定質(zhì)量的理想氣體，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知汽缸質(zhì)量，汽缸底面積，大氣壓強(qiáng)，此時(shí)活塞離汽缸底部的距離?，F(xiàn)在汽缸頂部加一質(zhì)量的重物。忽略汽缸壁厚度以及活塞與汽缸之間的摩擦力，汽缸下端離地足夠高，環(huán)境溫度保持不變，g取。求：（1）汽缸穩(wěn)定時(shí)活塞離汽缸底部的距離？（2）汽缸穩(wěn)定時(shí)下降的距離。題型二管類(lèi)模型2．如圖所示，粗細(xì)均勻、兩端封閉的玻璃管內(nèi)，長(zhǎng)為h的水銀柱將內(nèi)部的理想氣體分隔成A、B兩段，當(dāng)玻璃管水平靜置時(shí)，A、B的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)、2L，且A的壓強(qiáng)等于（水銀的密度為，重力加速度大小為g）。當(dāng)玻璃管如圖乙所示豎直靜置時(shí)，求A段氣體的壓強(qiáng)。（已知管內(nèi)各處溫度相等且不變，計(jì)算結(jié)果可以帶根號(hào)）題型三氣聯(lián)體模型3．如圖所示，將一氣缸豎直放置在水平面上，大氣壓強(qiáng)為P0=1×105Pa，氣缸壁是導(dǎo)熱的，兩個(gè)導(dǎo)熱活塞A和B將氣缸分隔為1、2兩氣室，達(dá)到平衡時(shí)1、2兩氣室高度分別為10cm，5cm，活塞A質(zhì)量為2kg，活塞B質(zhì)量為3kg，活塞A、B的橫截面積皆為S=1×10-3m2活塞的厚度均不計(jì)，不計(jì)一切摩擦，取g=10m/s2。（1）求氣體1、氣體2的壓強(qiáng)；（2）在室溫不變的條件下，將氣缸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，將氣缸倒立在水平面上，再次平衡后求氣體1、氣體2的壓強(qiáng)。（A、B活塞一直在氣缸內(nèi)不脫出）。1．汽缸長(zhǎng)為（汽缸厚度可忽略不計(jì)），固定在水平面上，汽缸中有橫截面積為的光滑活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，已知當(dāng)溫度為，大氣壓強(qiáng)為時(shí)，氣柱長(zhǎng)為。現(xiàn)用水平拉力向右緩慢拉動(dòng)活塞。（1）若拉動(dòng)活塞過(guò)程中溫度保持，求活塞到達(dá)缸口時(shí)缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)；（2）若汽缸、活塞絕熱，拉動(dòng)活塞到達(dá)缸口時(shí)拉力大小為，求此時(shí)缸內(nèi)氣體溫度。2．如圖所示，汽缸中封閉著溫度為127℃的空氣，一重物用繩索經(jīng)滑輪跟缸中活塞相連接，且處于平衡狀態(tài)，這時(shí)活塞離汽缸底的高度為10cm，如果缸內(nèi)空氣的溫度變?yōu)?7℃，取，求重物將上升的高度是多少？3．如圖所示，一端封閉，長(zhǎng)度L0=110cm的豎直玻璃管內(nèi)有一段長(zhǎng)L1=25cm的水銀柱，封閉了一定量的理想氣體，密封氣柱的長(zhǎng)度L=82.5cm，大氣壓強(qiáng)為p0=75cmHg，若氣體溫度保持不變的條件下，從玻璃管上端緩慢注入水銀，直到注滿玻璃管，封閉氣體不漏氣。求注入水銀高度為多少厘米？此時(shí)氣體壓強(qiáng)為多少？4．一根一端封閉的玻璃管豎直放置，內(nèi)有一段高的水銀柱，當(dāng)溫度為，封閉空氣柱長(zhǎng)為，則（外界大氣壓相當(dāng)于高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，?。?）如圖甲所示，若玻璃管足夠長(zhǎng)，緩慢地將管轉(zhuǎn)至水平，求此時(shí)封閉氣柱的長(zhǎng)度（此過(guò)程中氣體溫度不變）；（2）如圖乙所示，若玻璃管長(zhǎng)，溫度至少升到多少開(kāi)爾文時(shí)，水銀柱會(huì)全部從管中溢出？5．如圖，容積均為的氣缸A、B下端有細(xì)管（容積可忽略）連通，閥門(mén)位于細(xì)管的中部，A、B的頂部各有一閥門(mén)、，B中有一可自由滑動(dòng)的活塞（質(zhì)量、體積均可忽略）。初始時(shí)，三個(gè)閥門(mén)均打開(kāi)，活塞在B的底部；關(guān)閉、，通過(guò)給汽缸打氣。每次可以打進(jìn)氣壓為，體積為的空氣，已知室溫為27℃，大氣壓為，汽缸導(dǎo)熱，（1）要使A缸的氣體壓強(qiáng)增大到，應(yīng)打氣多少次？（2）打開(kāi)并緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20℃，求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng)。6．如圖所示，左端封閉右端開(kāi)口、內(nèi)徑相同的U形細(xì)玻璃管豎直放置，左管中封閉有長(zhǎng)L=20cm的空氣柱，兩管水銀面相平，水銀柱足夠長(zhǎng)，已知大氣壓強(qiáng)p0=75cmHg，初始時(shí)封閉氣體的熱力學(xué)溫度T1=300K?，F(xiàn)將下端閥門(mén)S打開(kāi)，緩慢流出部分水銀，然后關(guān)閉閥門(mén)S，左管水銀面下降的高度。（1）求右