2020版高考物理第十四章第3课时气体实验定律的应用限时规范训练（含解析）新人教版 5页

气体实验定律的应用[基础巩固题组](20分钟，50分)1.一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列说法中正确的是(　　)A．A→B温度升高，体积不变B．B→C压强不变，体积变大C．C→D压强变小，体积变小D．B状态的温度最高，C状态的体积最大解析：选A.在pT图象中斜率的倒数反映气体的体积，所以VA＝VB＞VD＞VC，故选项B、C、D均错．2．如图所示为一定质量理想气体的体积V与温度T的关系图象，它由状态A经等温过程到状态B，再经等容过程到状态C.设A、B、C状态对应的压强分别为pA、pB、pC，则下列关系式中正确的是(　　)A．pA＜pB，pB＜pC　　　　　B．pA＞pB，pB＝pCC．pA＞pB，pB＜pCD．pA＝pB，pB＞pC解析：选A.由＝常量得：A到B过程，T不变，体积减小，则压强增大，所以pA＜pB；B经等容过程到C，V不变，温度升高，则压强增大，即pB＜pC，所以A正确．3．某压缩式喷雾器储液桶的容量是5.7×10－3m3.往桶内倒入4.2×10－3m3的药液后开始打气，打气过程中药液不会向外喷出．如果每次能打进2.5×10－4m3的空气，要使喷雾器内药液能全部喷完，且整个过程中温度不变，则需要打气的次数是(　　)A．16次B．17次C．20次D．21次解析：选B.设大气压强为p，由玻意耳定律，npV0＋pΔV＝pV，V0＝2.5×10－4m3，ΔV＝5.7×10－3m3－4.2×10－3m3＝1.5×10－3m3，V＝5.7×10－3m3，解得n＝16.8次≈17次，选项B正确．4．一氧气瓶的容积为0.08m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36m3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．解析：设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为V2.n根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2①重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为V3＝V2－V1②设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0，则有p2V3＝p0V0③设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV，则氧气可用的天数为N＝V0/ΔV④联立①②③④式，并代入数据得N＝4(天)⑤答案：4天5．(2018·高考全国卷Ⅰ)如图所示，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0.现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g.求流入汽缸内液体的质量．解析：设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得p0＝p1V1①p0＝p2V2②由已知条件得V1＝＋－＝V③V2＝－＝④设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得p2S＝p1S＋mg⑤联立以上各式得m＝⑥答案：n[能力提升题组](25分钟，50分)1．一个篮球的容积是2.5L，用打气筒给篮球打气时，每次把105Pa的空气打进去125cm3.如果在打气前篮球内的空气压强也是105Pa，那么打30次以后篮球内的空气压强是多少？(设打气过程中气体温度不变)解析：令V2为篮球的容积，V1为30次所充空气的体积及篮球的容积之和，则V1＝V2＋nΔV＝2.5L＋30×0.125L＝6.25L由于整个过程中空气质量不变、温度不变，可用玻意耳定律求解，即有p1V1＝p2V2解得p2＝＝Pa＝2.5×105Pa.答案：2.5×105Pa2．(2019·河北四市调研)如图，横截面积相等的绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦，两汽缸内都装有理想气体，初始时体积均为V0、温度为T0且压强相等，缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强变为原来的1.5倍，设环境温度始终保持不变，求汽缸A中气体的体积VA和温度TA.解析：设初态压强为p0，对汽缸A加热后A、B压强相等：pB＝1.5p0B中气体始、末状态温度相等，由玻意耳定律得：p0V0＝1.5p0VB2V0＝VA＋VB解得VA＝V0.对A部分气体，由理想气体状态方程得：＝解得TA＝2T0.答案：V0　2T03．(2018·高考全国卷Ⅲ)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0cm和l2＝12.0cm.左边气体的压n强为12.0cmHg.现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．解析：设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2.U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气柱长度分别变为l1′和l2′.由力的平衡条件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)①式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小．由玻意耳定律有p1l1＝pl1′②p2l2＝pl2′③两边气柱长度的变化量大小相等l1′－l1＝l2－l2′④由①②③④式和题给条件得l1′＝22.5cm⑤l2′＝7.5cm⑥答案：22.5cm　7.5cm4．(2019·沈阳模拟)如图所示，内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上，汽缸内被活塞封有一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，质量和厚度都不计，活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起，弹簧处于原长，已知周围环境温度为T0，大气压强恒为p0，弹簧的劲度系数k＝(S为活塞横截面积)，原长为l0，一段时间后，环境温度降低，在活塞上施加一水平向右的压力，使活塞缓慢向右移动，当压力增大到某一值时保持恒定，此时活塞向右移动了0.2l0，缸内气体压强为1.1p0.(1)求此时缸内气体的温度T1；(2)对汽缸加热，使气体温度缓慢升高，当活塞移动到距汽缸底部1.2l0时，求此时缸内气体的温度T2.解析：(1)汽缸内的气体，初态时：压强为p0，体积为V0＝Sl0，温度为T0末态时：压强为p1＝1.1p0，体积为V1＝S(l0－0.2l0)由理想气体状态方程得：n＝解得：T1＝0.88T0.(2)当活塞移动到距汽缸底部1.2l0时，体积为V2＝1.2Sl0，设气体压强为p2，由理想气体状态方程得：＝此时活塞受力平衡方程为：p0S＋F－p2S＋k(1.2l0－l0)＝0当活塞向右移动0.2l0后压力F保持恒定，活塞受力平衡p0S＋F－1.1p0S－k(0.2l0)＝0解得：T2＝1.8T0.答案：(1)0.88T0　(2)1.8T0