第一章专题强化练4　关联气体的状态变化问题练习（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4　关联气体的状态变化问题
非选择题
1.(2020河北武邑中学高三模拟,)如图所示,绝热圆筒水平放置,圆筒内有一绝热活塞C,活塞的长度是圆筒长的,活塞的中心与圆筒中心重合,整个装置置于温度恒为300 K、压强恒为1.0×105 Pa的大气中。现用导热材料A、B封闭圆筒的两端,然后把圆筒左端放入一温度恒定的密闭热源中,并保持圆筒水平,发现活塞缓慢向右移动。当活塞移动距离等于活塞长度的时,活塞保持静止。不计活塞与圆筒内壁间的摩擦,求:
(1)右端气体此时的压强;
(2)热源的温度。
2.(2020四川泸县高三模拟,)如图所示,在柱形容器中封闭有一定质量的气体,一光滑绝热活塞(质量不可忽略但厚度可忽略)将容器分为A、B两部分,离气缸底部高为45 cm处开有一小孔,与U形水银管相连,容器顶端有一阀门K。先将阀门打开与大气相通,外界大气压p0=75 cmHg,室温T0=300 K,稳定后U形管两边水银面的高度差Δh=15 cm,此时活塞离容器底部的高度L=50 cm。闭合阀门,仅使容器内A部分气体的温度降至240 K,稳定后U形管左右两管水银面相平。不计U形管内气体体积。求:
(1)U形管左、右两管水银面相平时,活塞离容器底部的高度;
(2)整个柱形容器的高度。
3.(2021山东泰安英雄山中学高二期中,)如图所示,均匀薄壁U形管竖直放置,左管竖直部分高度大于30 cm且上端封闭,右管上端开口且足够长,用两段水银封闭了A、B两部分理想气体,下方水银左右液面等高,右管上方的水银柱高h=4 cm,初状态温度为27 ℃,A气体长度l1=15 cm,大气压强p0=76 cmHg。现使整个装置缓慢升温,当下方水银的左右液面高度相差Δl=10 cm时,保持温度不变,再向右管中缓慢注入水银,使A中气柱长度回到15 cm。求:
(1)升温后保持不变的温度是多少摄氏度
(2)右管中再注入的水银高度是多少
4.(2021安徽黄山高三期末,)如图所示,可自由移动的活塞将密闭的气缸分为体积相等的上下两部分A和B。初始状态时,A、B中气体的温度都是800 K,B中气体的压强为1.25×105 Pa,活塞质量m=2.5 kg,气缸内横截面积S=10 cm2,气缸和活塞都是由绝热的材料制成。现保持B中气体温度不变,设法缓慢降低A中气体的温度,使A中气体体积变为原来的,若不计活塞与气缸壁之间的摩擦,g取10 m/s2,求降温后A中气体的温度。
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4　关联气体的状态变化问题
非选择题
1.答案　(1)1.25×105 Pa　(2)450 K
解析　(1)设圆筒长为L,横截面积为S,对右侧气体,初态:pB=1.0×105 Pa;VB=LS
末态:pB'(未知);VB'=(-)LS
由玻意耳定律;pBVB=pB'VB'
解得:pB'=1.25×105 Pa
(2)对左侧气体,初态:pA=1.0×105 Pa;TA=300 K;VA=LS
末态:pA'=pB'=1.25×105 Pa;TA'(未知);VA'=(+)LS
由理想气体状态方程:=
得到:TA'=450 K
2.答案　(1)48 cm　(2)58 cm
解析　(1)对A部分气体,由理想气体的状态方程可知:=
代入数据得到=
解得lA=48 cm
(2)B部分气体做等温变化,则有:pBVB=pB'VB'
代入数据得到:75 cmHg×lB=(75 cmHg-15 cmHg)(lB+50 cm-48 cm)
解得lB=8 cm
则整个柱形容器的高度为58 cm。
3.答案　(1)177 ℃　(2)40 cm
解析　(1)设U形管横截面积为S,缓慢升温过程中,对A中气体分析
初态:V1=l1S,p1=p0+h=80 cmHg;T1=(27+273) K=300 K
末状态:V2=S,p2=p0+h+Δl
由理想气体状态方程得=
代入数据解得T2=450 K,则t2=177 ℃
(2)对A气体分析,初末状态体积相同,T3=T2
末态压强p3=p0+h+Δh
由查理定律得=
代入数据解得Δh=40 cm
即再加入的水银高40 cm。
4.答案　450 K
解析　根据题意,A中气体体积变为原来的,则B中气体体积V'B为原来体积VB的
即V'B=VB
根据玻意耳定律知pBVB=p'BV'B
即1.25×105 Pa×VB=p'B×VB
解得降温后B中气体的压强p'B=1×105 Pa
对A中气体,初态pA=pB-=1×105 Pa
末态p'A=p'B-=0.75×105 Pa
由理想气体状态方程,有
=
解得T'=450 K