第一章专题强化练2　气体实验定律的综合应用练习（Word含解析）

第1章　分子动理论与气体实验定律
第5节　气体实验定律
专题强化练2　气体实验定律的综合应用
非选择题
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2020山东实验中学高三模拟,)如图所示,一水平放置的薄壁圆柱形容器内壁光滑,长为L,底面直径为D,其右端中心处开有一圆孔。一定质量的理想气体被活塞封闭在容器内,器壁导热良好,活塞可沿容器内壁自由滑动,活塞质量、厚度均不计。开始时气体温度为300 K,活塞与容器底部相距L,现对气体缓慢加热,已知外界大气压强为p0,求温度为600 K时气体的压强。
2.(2020安徽十校联盟高三下线上自主联合检测,)如图所示,粗细均匀的U形玻璃管,左侧管开口向上,右侧管口封闭,管内用水银封闭了一段气体,右管中封闭气柱高h1=8 cm,左、右液面高度差Δh=4 cm,右管中水银柱的长度大于4 cm,大气压等于76 cmHg,环境温度为27 ℃。
(1)若对封闭气体缓慢加热,使左管中水银液面与右管上端对齐,求气体应升高的温度;
(2)若在左管中缓慢倒入水银,使右管中气柱高度变为h3=7 cm,求倒入水银柱的长度。(用分数表示)
3.(2021福建厦门集美中学高二期中,)竖直平面内有一内径处处等同的直角形细玻璃管,A端封闭,C端开口,AB段处于水平状态,AB段玻璃管和BC段玻璃管长度均为25 cm。将竖直管BC灌满水银,使气体封闭在水平管内,此时被封闭气体长度为19 cm,各部分尺寸如图所示,此时气体温度T1=300 K,外界大气压强p0=75 cmHg。现缓慢加热封闭气体,使AB段的水银恰好排空,求:
(1)此时气体温度T2;
(2)此后再让气体温度缓慢降至初始温度T1,A端封闭气体的长度L3是多长
4.(2020山西运城高三下4月一模,)如图所示,U形玻璃细管竖直放置,水平细管与U形玻璃细管底部相连通,各部分细管内径相同。U形管左管上端封有长20 cm的理想气体B,右管上端开口并与大气相通,此时U形玻璃管左、右两侧水银面恰好相平,水银面距U形玻璃管底部为25 cm。水平细管内用小活塞封有长10 cm的理想气体A。已知外界大气压强为75 cmHg,忽略环境温度的变化。现将活塞缓慢向左拉,使B气柱长度为25 cm,求:
(1)左、右管中水银面的高度差是多大
(2)理想气体A的气柱长度为多少
5.(2020山东青岛高三模拟,)如图所示,用两个质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞将开口向下竖直悬挂的导热气缸内的理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分,当在活塞A下方悬挂重物后,整个装置处于静止状态,此时Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l0。已知环境温度、大气压强p0均保持不变,且满足5mg=p0S,g为重力加速度,不计一切摩擦。当取走物体后,两活塞重新恢复平衡,活塞A上升的高度为l0,求悬挂重物的质量。
6.(2021安徽安庆高三期末,)如图,某气压式喷壶容积为2 L,壶内气压比外界大气压至少高0.5×105 Pa,才能将壶内的水呈雾状喷出。现向壶内注入1.5 L水,拧紧壶盖后向壶内打气,每打一次都把体积为50 mL、压强与外界大气压相同的空气打进壶内。外界大气压强p0=1.0×105 Pa,环境温度为27 ℃。壶内出水细管和打气管的体积不计,忽略壶内水的蒸发。
(1)忽略打气过程中壶内气温的变化,要使水呈雾状喷出,求至少需要打气的次数;
(2)某次打气后壶内气压为2.0×105 Pa,在阳光照射下,壶内气温升高了15 ℃,求此时壶内的气压。
7.(2020河北衡水中学高三五调,)如图所示,T形活塞将绝热气缸内的气体分隔成A、B两部分,活塞左、右两侧横截面积分别为S1、S2,活塞与气缸两端的距离均为L,气缸上有a、b、c三个小孔与大气连通,现将a、b两孔用细管(容积不计)连接。已知大气压强为p0,环境温度为T0,活塞与缸壁间无摩擦。
(1)若用钉子将活塞固定,然后将缸内气体缓慢加热到T1,求此时缸内气体的压强;
(2)若气体温度仍为T0,拔掉钉子,然后改变缸内气体温度,发现活塞向右缓慢移动了ΔL的距离(活塞移动过程中不会经过小孔),则气体温度升高还是降低 变化了多少
答案全解全析
第1章　分子动理论与气体实验定律
第5节　气体实验定律
专题强化练2　气体实验定律的综合应用
非选择题
1.答案　
解析　初始时,V0=,T0=300 K,活塞移动时气体做等压变化,当活塞刚到达最右端时,V1=LS;
由盖—吕萨克定律可知=
解得T1=450 K
活塞滑至最右端后,气体做等容变化,初状态:T1=450 K,p1=p0;末状态:T2=600 K,p2。
由查理定律有=
解得p2=
2.答案　(1)195 K　(2) cm
解析　(1)开始时,封闭气体压强为p1=p0+4 cmHg=80 cmHg
设封闭气体加热至温度为T2时,左管中水银液面与右管上端对齐,这时右管中气柱高为h2=12 cm,此时封闭气体的压强p2=p0+12 cmHg=88 cmHg
设玻璃管的横截面积为S,根据理想气体状态方程有=
解得T2=495 K;
即气体的温度升高了ΔT=T2-T1=195 K;
(2)设倒入水银柱的长为L cm,封闭气体的压强为p3=p0+(2+L) cmHg=(78+L) cmHg
气体发生等温变化,则p1h1S=p3h3S
解得L= cm
即倒入的水银柱的长为 cm。
3.答案　(1)394.7 K　(2)20 cm
解析　(1)以cmHg为压强单位,设玻璃管横截面积为S,在AB段水银排空的过程中气体压强不变
L1=19 cm,L2=25 cm,T1=300 K
由盖—吕萨克定律可知=
解得:T2=394.7 K
(2)当温度又降为初始温度时,与开始时的状态相比是做等温变化,设此时BC管中水银柱长L3,A端封闭气体的压强为
p3=(75+L3) cmHg
开始时气体压强为:p1=(75+25) cmHg=100 cmHg
由玻意耳定律得:p3SL3=p1SL1
代入数据求得L3=20 cm
4.答案　(1)15 cm　(2)12.5 cm
解析　(1)设玻璃管横截面积为S,活塞缓慢向左移动的过程中,气体B做等温变化
初态:压强pB1=75 cmHg,体积VB1=20 cm×S,
末态:压强pB2,体积VB2=25 cm×S,
根据玻意耳定律可得:pB1VB1=pB2VB2
解得:pB2=60 cmHg
可得左、右管中水银面的高度差Δh=(75-60)cm=15 cm
(2)活塞被缓慢地向左拉的过程中,气体A做等温变化
初态:压强pA1=(75+25)cmHg=100 cmHg,体积VA1=10 cm×S,
末态:压强pA2=(75+5)cmHg=80 cmHg,体积VA2=LA2S
根据玻意耳定律可得:pA1VA1=pA2VA2
解得理想气体A的气柱长度:LA2=12.5 cm
5.答案　2m
解析　设重物的质量为m',对气体Ⅰ分析,初状态的压强为
p1=p0-
末状态的压强为p1'=p0-=p0
由玻意耳定律有p1l0S=p1'l1S
对气体Ⅱ分析,初状态p2=p1-
末状态p2'=p1'-=p0
由玻意耳定律有p2l0S=p2'l2S
A活塞上升的高度Δl=(l0-l1)+(l0-l2)=l0
联立解得m'=2m。
6.答案　(1)5　(2)2.1×105 Pa
解析　(1)初始时壶内气体的体积为
V=2.0 L-1.5 L=0.5 L
要使水呈雾状喷出,壶内气压需达到
p=1.5×105 Pa
每次打气的气体体积ΔV=0.05 L,设打气的次数为n,由玻意耳定律得
p0(V+nΔV)=pV
代入数据得n=5,故至少需要打气5次;
(2)初始时壶内温度T1=300 K,气体压强p1=2.0×105 Pa,在阳光照射下,壶内温度升高到T2=315 K,此时壶内气体的压强设为p2,由查理定律得=
代入数据得p2=2.1×105 Pa
7.答案　(1) 　(2)升高　
解析　(1)A、B内气体相通,初状态压强为p0。由于钉子将活塞固定,气体体积不变,由查理定律可知,=
解得p1=
(2)设A、B中气体压强为p,温度改变前对活塞受力分析,有pS1=pS2+p0(S1-S2),即当A、B中气体压强与外界大气压相等时,活塞受力平衡。温度改变,活塞受力不平衡,所以活塞向右移动,移动ΔL后活塞停止,此时活塞受力平衡,即A、B中气体压强等于p0,A、B中气体做等压变化,活塞向右移动,气体体积增大,而气体压强不变,由=C(常量)可知,气体温度升高。
由=
解得T=T0+T0
所以温度变化了ΔT=