2019高考物理二輪復(fù)習(xí)小題狂做專練（打包31套）.zip
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31 氣體實驗定律
一、解答題
1．【2018全國I卷】如圖，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸上部通過細(xì)管與裝有某種液體的容器相連，細(xì)管上有一閥門K。開始時，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0。 現(xiàn)將K打開，容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸，當(dāng)流入的液體體積為時，將K關(guān)閉，活塞平衡時其下方氣體的體積減小了，不計活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g。求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量。
2．【湖北、山東部分重點中學(xué)2019屆高三第一次聯(lián)考】如圖為“研究一定質(zhì)量氣體在體積不變的條件下，壓強(qiáng)變化與溫度變化的關(guān)系”的實驗裝置示意圖。粗細(xì)均勻的彎曲玻璃管A臂插入燒瓶中，B臂與玻璃管C下部用橡膠管連接，C管開口向上，一定質(zhì)量的理想氣體被水銀封閉于燒瓶內(nèi)。開始時，燒瓶中氣體溫度為300 K，B、C內(nèi)的水銀面等高。已知大氣壓強(qiáng)p0＝75 cmHg且保持不變，現(xiàn)對燒瓶中氣體緩慢加熱使其溫度變?yōu)?60 K。
(1)為保證氣體體積不變，C管應(yīng)該向哪移動？移動距離是多少？
(2)為保證氣體壓強(qiáng)不變，C管應(yīng)該向哪移動？說明理由。
3．【蘭州一中2019屆期中】如圖所示，一個質(zhì)量為m的T形活塞在汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的體積可忽略不計，距汽缸底部h0處連接一U形細(xì)管(管內(nèi)氣體體積可忽略)，初始時，封閉氣體溫度為T0，活塞水平部分距離汽缸底部1.4h0。現(xiàn)緩慢降低氣體的溫度，直到U形管中兩邊水銀面恰好相平，此時T形活塞的豎直部分與汽缸底部接觸。已知大氣壓強(qiáng)為p0，汽缸橫截面積為S，活塞豎直部分高為1.2h0，重力加速度為g。求：
(1)汽缸底部對T形活塞的支持力大?。?
(2)兩水銀面相平時氣體的溫度。
4．【濟(jì)寧2019屆調(diào)研】如圖所示，一個高為H＝60 cm，橫截面積S＝10 cm2的圓柱形豎直放置的導(dǎo)熱汽缸，開始活塞在汽缸最上方，將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，現(xiàn)在活塞上輕放一個質(zhì)量為5 kg的重物，待整個系統(tǒng)穩(wěn)定后，測得活塞與汽缸底部距離變?yōu)閔。已知外界大氣壓強(qiáng)始終為p0＝1×105 Pa，不計活塞質(zhì)量及其與汽缸之間的摩擦，取g＝10 m/s2。求：
(1)在此過程中被封閉氣體與外界交換的熱量；
(2)若開始環(huán)境溫度為27 ℃，現(xiàn)將汽缸開口朝上整體豎直放在87 ℃的熱水系統(tǒng)中，則穩(wěn)定后活塞與汽缸底部距離變?yōu)槎嗌伲?
5．【桂林市2019屆月考】如圖所示，一根粗細(xì)均勻的玻璃管長為L＝100 cm，下端封閉上端開口豎直放置，管內(nèi)有一段長為H＝25 cm的水銀柱封閉了一段長為L1＝40 cm的空氣柱。已知環(huán)境溫度為t＝27℃，熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系為T＝t＋273 K，大氣壓強(qiáng)為p0＝75 cmHg。
(1)如果將玻璃管緩緩放平（水銀不外溢），求玻璃管內(nèi)氣柱將變?yōu)槎嚅L（保留三位有效數(shù)字）？
(2)如果保持玻璃管口向上，緩慢升高管內(nèi)氣體溫度，當(dāng)溫度升高到多少攝氏度時，管內(nèi)水銀開始溢出？
6．【湖南師大附中2019屆月考】如圖所示，一水平放置的氣缸，由截面積不同的兩圓筒聯(lián)接而成?；钊鸄、B用一長為3l的剛性細(xì)桿連接，B與兩圓筒聯(lián)接處相距l(xiāng)＝1.0 m，它們可以在筒內(nèi)無摩擦地沿左右滑動。A、B的截面積分別為SA＝30 cm2、SB＝15 cm2，A、B之間封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，兩活塞外側(cè)(A的左方和B的右方)都是大氣，大氣壓強(qiáng)始終保持為p0＝1×105 Pa?；钊鸅的中心連一不能伸長的細(xì)線，細(xì)線的另一端固定在墻上．當(dāng)氣缸內(nèi)氣體溫度為T1＝540 K，活塞A、B的平衡位置如圖所示，此時細(xì)線中的張力為F1＝30 N。
(1)現(xiàn)使氣缸內(nèi)氣體溫度由初始的540 K緩慢下降，溫度降為多少時活塞開始向右移動？
(2)繼續(xù)使氣缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，溫度降為多少時活塞A剛剛右移到兩圓筒聯(lián)接處？
答案與解析
1．【解析】設(shè)活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為V1，壓強(qiáng)為p1；下方氣體的體積為V2，壓強(qiáng)為p2，在活塞下移的過程中，活塞上下方氣體的溫度均保持不變。由玻意耳定律得①
②
由已知條件得③
④
設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m，由力的平衡條件得 ⑤
聯(lián)立以上各式得⑥
2．【解析】（1）由條件可知，氣體做等容變化。
由查理定律：p0300k=p360k
可得：P=90cmHg
因此最終穩(wěn)定后，左側(cè)液柱應(yīng)該比右側(cè)液柱高15cm，即C端上移15cm。
（2）若氣體做等壓變化，則氣體體積膨脹，B端液面下移，穩(wěn)定后C與B液面相平，即C端應(yīng)向下移動。
3．【解析】(1)由U形管兩邊的液面相平可知
P0S+mg=P0S+FN
FN=mg。
(2)初態(tài)時，P1=P0+mgS，V1=1.4h0S，T1=T0；末態(tài)時，P2=P0，V2=1.2h0S
由理想氣體狀態(tài)方程得，P1V1T1=P2V2T2
解得，T2=6p0ST07p0S+mg。
4．【解析】(1)封閉氣體發(fā)生等溫變化，氣體初狀態(tài)的壓強(qiáng)為p1＝p0＝1.0×105Pa，
氣體末狀態(tài)的壓強(qiáng)為p2=p0+mgs
根據(jù)玻意耳定律得p1HS＝p2hS
得:h＝0.40m
外界對氣體做功W＝(p0S＋mg)(H－h(huán))
根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU＝W＋Q＝0
解得:Q＝-30J，即放出30J熱量.
(2)氣體發(fā)生等壓變化，得:shT=sh1T1
代入數(shù)據(jù)可得h1＝0.48m.
5．【解析】（1）以玻璃管內(nèi)封閉氣體為研究對象，設(shè)玻璃管橫截面積為S，
初態(tài)壓強(qiáng)為：P1=P0+H=75+25=100cmHg，V1=L1S=40S
倒轉(zhuǎn)后壓強(qiáng)為：P2=P0=75cmHg，V2=L2S
由玻意耳定律可得：P1V1=P2V2
解得：L2=53.3cm
（2）保持玻璃管口向上，緩慢升高管內(nèi)氣體溫度，，當(dāng)水銀柱與管口相平時，管中氣柱長為：L3=L-H=100-25cm=75cm ，體積為：V3=L3S=75S
由于氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋-呂薩克定律可得：V1T1=V3T3
已知T1=273+27=300K，V1=40S
代入數(shù)據(jù)解得：T3=562.5K，t=289.5℃
6．【解析】(1)設(shè)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p1，F(xiàn)1為細(xì)線中的張力，則活塞A、B及細(xì)桿這個整體的平衡條件為：
p0SA-p1SA+p1SB-p0SB+F1=0
解得：p1=p0+F1SA-SB=1.2×105pa
只要?dú)怏w壓強(qiáng)p1>p0，細(xì)線就會拉直且有拉力，活塞就不會移動.當(dāng)氣缸內(nèi)氣體等容變化，溫度下降使壓強(qiáng)降到p0時，細(xì)線拉力變?yōu)榱?，再降溫時活塞開始向右移動，設(shè)此時溫度為T2，壓強(qiáng)為p2=p0
由查理定律：p1T1=p2T2
代入數(shù)據(jù)得：T2=450K.
(2)再降溫細(xì)線松了，要平衡必有氣體壓強(qiáng)：p=p0，是等壓降溫過程，活塞右移，氣體體積相應(yīng)減少，當(dāng)A到達(dá)兩圓筒連接處時，溫度為T3
由蓋-呂薩克定律：V2T2=V3T3，2SAl+SBlT2=3SBlT3，
代入數(shù)據(jù)得：T1=270K。
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上傳時間：2019-12-30
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