高考物理期末一模联考新题精选分类解析专题22气体.docx
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高考物理期末一模联考新题精选分类解析专题22气体
二十二、气体
1(9分)(2013河南平顶山期末)两端开口、内表面光滑的U形管处于竖直平面内,如图所示,质量均为m=10kg的活塞A、B在外力作用下静止于左右管中同一高度h处,将管内空气封闭,此时管内外空气的压强均为p0=1.0×105Pa.左管和水平管横截面积S1=10cm2,右管横截面积S2=20cm2,水平管长为3h.现撤去外力让活塞在管中下降,求两活塞稳定后所处的高度.(活塞厚度均大于水平管直径,管内气体初末状态同温,g取10m/s2)
2.(9分)(2013江西省景德镇二模)如图所示,A、B气缸的长度均为60cm,截面积均为40cm2,C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞,D为阀门。
整个装置均由导热材料制成。
原来阀门关闭,A内有压强PA=2.4×105Pa的氧气.B内有压强PB=1.2×105Pa的氢气。
阀门打开后,活塞C向右移动,最后达到平衡.求:
Ⅰ.活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强;
Ⅱ.活塞C移动过程中B中气体是吸热还是放热(简要说明理由)。
(假定氧气和氢气均视为理想气体,连接气缸的管道体积可忽略)
3(9分)(2013年甘肃省五市联考)如图所示,在一端封闭的U形管中用
水银柱封一段空气柱L,当空气柱的温度为14℃时,左臂水银柱的长度h1=10cm,右臂水银柱长度h2=7cm,气柱长度L=15cm;将U形管放入100℃水中且状态稳定时,h1变为7cm。
分别写出空气柱在初末两个状态的气体参量,并求出末状态空气柱的压强和当时的大气压强(单位用cmHg)。
解析:
对于封闭的空气柱(设大气压强为p0)
初态:
p1=p0+h2-h1=(p0-3)cmHg
V1=LS=15S(cm3)
T1=287K(三个参量表达正确得3分,用长度表示体积的可以不扣分)
末态h1ˊ=7cm,h2ˊ=10cm,
故压强p2=p0+h2′-h1′=(p0+3)cmHg
V2=(L+3)S=18S(cm3)
T2=373K(三个参量表达正确得3分,用长度表示体积的可以不扣分)
由理想气体状态方程得p1V1/T1=p2V2/T2.(1分)
解得,大气压强为p0=72.25cmHg
在100℃水中时,空气柱压强为p2=75.25cmHg(2分
4.(10分)(2013上海市奉贤区期末)如图所示,底面积S=40cm2的圆柱形气缸C开口向上放置在水平地面上,内有一可自由移动的活塞封闭了一定质量的理想气体,不可伸长的细线一端系在质量为2kg活塞上,另一端跨过两个定滑轮提着质量为10kg的物体A。
开始时,温度t1=7℃,活塞到缸底的距离l1=10cm,物体A的底部离地h1=4cm。
已知外界大气压p0=1.0×105Pa不变,现对气缸内的气体缓慢加热直到A物体触地,试问:
(重力加速度g=l0m/s2)
(1)开始时气体的压强为多少Pa?
(2)当物体A刚触地时,气体的温度为多少℃?
5.(10分)(2013上海宝山区期末质检)如图所示,粗细均匀的U形管竖直放置,左端封闭,右端开口,左端用水银封闭着长l1=10cm的理想气体,当温度为27C时,两管水银面的高度差Δh=4cm。
设外界大气压为76cmHg,为了使左、右两管中的水银面相平,试问:
(1)若对封闭气体缓慢加热,温度需升高到多少C?
(2)若温度保持27C不变,需从右管的开口端再缓慢注入多少高度的水银柱?
(取二位小数)
解:
(2)气体作等温变化
,
,
6、(2013上海市嘉定区期末)如图所示,两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中,管的上部有一定长度的水银,两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中。
开启上部连通左右水银的阀门A,当温度为300K平衡时水银的位置如图(h1=h2=5cm,L1=50cm,),大气压为75cmHg。
求:
(1)右管内气柱的长度L2。
(2)关闭阀门A,当温度升至405K时,左侧竖直管内气柱的长度L3。
(2)设玻璃管截面积S,由理想气体状态方程
…………3分
L3=60cm…………2分
7.(10分)(2013上海市金山区期末)底面积S=40cm2、高l0=15cm的圆柱形气缸开口向上放置在水平地面上,开口处两侧有挡板,如图所示。
缸内有一可自由移动的质量为2kg活塞封闭了一定质量的理想气体,不可伸长的细线一端系在活塞上,另一端跨过两个定滑轮提着质量为10kg的物体A。
开始时,气体温度t1=7℃,活塞到缸底的距离l1=10cm,物体A的底部离地h1=4cm,对气缸内的气体缓慢加热使活塞缓慢上升。
已知大气压p0=1.0×105Pa,试求:
(1)物体A刚触地时,气体的温度;
(2)活塞恰好到达气缸顶部时,气体的温度。
(2)活塞恰好到顶部时,P3=P0+
=…=1.05×105Pa(2分)
V3=l0S,T3=?
根据理想气体状态方程,
=
(2分)
代入数据,得T3=551.25K,
即t2=278.25℃
8.(10分)(2013上海市长宁区期末)如图,粗细均匀的U形管左端封闭,右端开口,两竖直管长均为50cm,水平管长20cm,大气压强P0=76cmHg.左管内有一段8cm长水银封住长为30cm长的空气柱,现将开口端接上带有压强传感器的抽气机向外抽气,使左管内气体温度保持不变而右管内压强缓缓降到40cmHg,求此时U形管左端被封闭气柱的长度.
解:
P1=(P0-8)=76-8=68cmHg(2分)
V1=30Scm3
假设水银柱全部进入水平管
这时左管压强为P′=40cmHg,(2分)
P′V′=P1V1,(3分)
40V′=68×30S
解得V′=51S,即l′=51cm(1分)
由于51cm>竖直管长50cm,即水银柱全部处于水平管内,所以假设成立,
此时U形管左端气柱长度为51cm.(2分)
9.(2013上海市松江区期末)如图(a)所示,一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置,横截面积为S=2
×10-3m2、质量为m=4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体,此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm,在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环,气体的温度为300K,大气压强P0=1.0×105Pa。
现将气缸竖直放置,如图(b)所示,取g=10m/s2。
求:
(1)活塞与气缸底部之间的距离;
(2)加热到675K时封闭气体的压强。
10、(10分)(2013上海市青浦区期末)横截面积分别为SA=2.0×10-3m2、SB=1.0×10-3m2的汽缸A、B竖直放置,底部用细管连通,用质量分别为mA=4.0kg、mB=2.0kg的活塞封闭一定质量的气体,气缸A中有定位卡。
当气体温度为27℃时,活塞A恰与定位卡环接触,此时封闭气体的体积为V0=300mL,外界大气压强为P0=1.0×105Pa。
(g=10m/s2)
(1)当将气体温度缓慢升高到57℃时,封闭气体的体积多大?
(2)保持气体的温度57℃不变,用力缓慢压活塞B,使气体体积恢复到V0,求此时封闭气体的压强多大?
11(2013南通第一次调研)如图所示,用导热性能良好的气缸和活塞封闭一定质量的理想气体,气体的体积V1=8.0×10﹣3m3,温度T1=4.0×102K.现使外界环境温度缓慢降低至T2,此过程中气体放出热量7.0×102J,内能减少了5.0×102J.不计活塞的质量及活塞与气缸间的摩擦,外界大气压强p0=1.0×105Pa.求T2的值.
解析:
设温度降低至T2时气体的体积为V2,则
外界对气体做功
(1分)
由热力学第一定律ΔU=W+Q(1分)
解得V2=6.0×10-3m3(1分)
由等压变化有
(1分)
解得T2=3.0×102K(1分)
12.(6分)(2013上海市金山区期末)某同学用烧瓶与玻璃管等器材制作了如图所示的简易测温装置,他用一小滴水银(即忽略水银产生的压强)封闭一定质量的气体,并将竖直管如图细分100个等分刻度。
该同学将两天的数据记录在下表内。
观察时间
第一天
第二天
6:
00
8:
00
10:
00
12:
00
6:
00
8:
00
10:
00
实际温度(°C)
8
10
11
13
8
10
12
水银滴所在刻度
24
34
39
49
21
30
39
(1)由第一天数据推断,该测温装置能测量的最高温度为________°C。
(2)(多选)发现第二天与第一天在同温下水银滴所在刻度不一致,分析产生此现象的原因可能是()
(A)外界大气压变大(B)外界大气压变小
(C)烧瓶内气体质量减小(D)测量时整个装置倾斜
答案:
(1)23.2℃
(2)AC
解析:
第二天与第一天在同温下水银滴所在刻度不一致,分析产生此现象的原因可能是外界大气压变大,也可能是烧瓶内气体质量减小,选项AC正确。
13(9分)(2013银川一中期末)物理学家帕平发明了高压锅,高压锅与普通锅不同,锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧,加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈,所以锅盖与锅体之间不会漏气,在锅盖中间有一排气孔,上面再套上类似砝码的限压阀,将排气孔堵住.当加热高压锅,锅内气体压强增加到一定程度时,气体就把限压阀顶起来,这时蒸气就从排气孔向外排出.由于高压锅内的压强大,温度高,食物容易煮烂.若已知排气孔的直径为0.3cm,外界大气压为1.0×105Pa,温度为20℃,要使高压锅内的温度达到120℃,则限压阀的质量应为多少?
(g取10m/s2)
14(9分)(2013河南开封一模)如图所示,一圆柱形绝热容器竖直放置,通过绝热活塞封闭着摄氏温度为t1的理想气体,活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h,现通过电热丝给气体加热一段时间,使其温度上升到t2,若这段时间内气体吸收的热量为Q,已知大气压强为p0,重力加速度为g,求:
(i)气体的压强.
(ii)这段时间内活塞上升的距离是多少?
(iii)这段时间内气体的内能如何变化,变化了多少?
【命题意图】此题考查气体实验定律及其相关知识。
解析:
(i)分析活塞受力,根据平衡条件,mg+p0S=pS,
解得气体的压强p=p0+mg/S.
(ii)设温度为t2时,活塞与容器底部相距h2,因为气体做等压变化,盖·吕萨克定律,
=
V1=h1S,V2=h2S,T1=273+t1,T2=273+t2,
得:
h2=
h1,
这段时间内活塞上升的距离是△h=h2-h1=
h1。
(iii)气体对外做功
W=pS·△h=(p0+mg/S)S·
h1=(p0S+mg)h1·
由热力学第一定律可知这段时间内气体的内能减少
△E=Q-W=Q-(p0S+mg)h1·
.
15.(2013江苏南京盐城一模))如图所示,一弹簧竖直悬挂气缸的活塞,使气缸悬空静止,活塞与气缸间无摩擦,缸壁导热性能良好。
已知气缸重为G,活塞截面积为S,外界大气压强为p0,环境温度为T,活塞与筒底间的距离为d,当温度升高ΔT时,求:
(1)活塞与筒底间的距离变化量;
(2)此过程中气体对外做的功。
解析:
①此过程是等压变化:
,
=
,
所以
②气体压强
所以
16.(10分)(2013上海徐汇区期末)如图所示,竖直放置的均匀细U型试管,左侧管长LOA=30cm,右管足够长且管口开口,初始时左管内被水银封闭的空气柱长20cm,气体温度为27°C,左右两管水银面等高。
已知大气压强为p0=75cmHg.
(1)现对左侧封闭气体加热,直至两侧水银面形成10cm长的高度差.则此时气体的温度为多少摄氏度?
(2)保持此时温度不变,从右侧管口缓慢加入水银,则至少加入多少长度的水银,可以使得左侧管内气体恢复最初的长度?
解析.(10分)
17.(10分)(2013上海松江区期末)如图(a)所示,一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置,横截面积为S=2×10-3m2、质量为m=4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体,此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm,在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环,气体的温度为300K,大气压强P0=1.0×105Pa。
现将气缸竖直放置
,如图(b)所示,取g=10m/s2。
求:
(1)活塞与气缸底部之间的距离;
(2)加热到675K时封闭气体的压强。
解:
(1)V1=24SV2=L2S
由等温变化p1V1=p2V2,V=LS,
得L2=20cm。
(4分)
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