适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第15章热学第3讲专题提升气体实验定律的综合应用.docVIP

第3讲专题提升:气体试验定律的综合应用

基础对点练

题组一玻璃管液柱模型

1.如图所示,两端开口的U形玻璃管竖直放置,其右侧水银柱之间封住一段高h=5cm的空气柱。空气柱下方的水银面与玻璃管左侧水银面的高度差也为h。已知大气压强与75cm水银柱产生的压强相同,空气柱中的气体可视为志向气体,四周环境温度保持不变,玻璃管的导热性良好且玻璃管粗细匀整,水银的密度为ρ。下列说法正确的是()

A.右侧玻璃管中空气柱上方的水银柱高度小于5cm

B.封闭空气柱中气体的压强与70cm水银柱产生的压强相同

C.从玻璃管右侧管口缓慢注入少量水银,空气柱的压强确定变大

D.从玻璃管左侧管口缓慢注入少量水银,空气柱的压强确定变大

2.如图所示,内径相同,导热良好的“T”形细玻璃管上端开口,下端、右端封闭,管中用水银封闭着A、B两部分志向气体,各部分长度如图。已知大气压强p0与76cm水银柱产生的压强相同,设外界温度不变,重力加速度为g。现沿管壁向竖直管缓慢灌入确定量的水银,水银的密度为ρ,B部分气体长度缩短1cm,则灌入水银后B部分气体的压强为()

A.77cm·ρg B.86cm·ρg

C.88cm·ρg D.90cm·ρg

题组二汽缸活塞模型

3.(多选)(2024广东汕尾华中师范高校海丰附属学校校考)有人设计了一款健身器材如图所示,确定质量的志向气体密封在导热良好的容器中,容器上有刻度,容器内装有一可上下移动的活塞,活塞的面积为0.01m2,厚度可以忽视,人们可以运用上方的把手拉动活塞达到熬炼身体的目的,已知在熬炼时,器材下方固定在地面上防止容器离开地面,活塞初始高度为30cm,当地大气压强为1.0×105Pa,活塞、把手和连接杆的质量都可忽视,不计活塞与容器间的摩擦,外界气温不变。下列说法正确的是()

A.当用500N的力往上拉,稳定时活塞高度为60cm

B.当用500N的力往下压,稳定时活塞高度为15cm

C.若要使活塞稳定在120cm高度处,则拉力应为1000N

D.若要使活塞稳定在120cm高度处,则拉力应为750N

4.(2024辽宁葫芦岛二模)如图甲所示,一水平固定放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成,汽缸中活塞Ⅰ与活塞Ⅱ之间封闭有确定量的志向气体,两活塞用长度为2L、不行伸长的轻质细线连接,活塞Ⅱ恰好位于汽缸的粗细缸连接处,此时细线拉直且无张力。现把汽缸竖直放置,如图乙所示,活塞Ⅰ在上方,稳定后活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸的粗细缸连接处的距离均为L。已知活塞Ⅰ与活塞Ⅱ的质量分别为2m、m,面积分别为2S、S,重力加速度大小为g,大气压强和环境温度保持不变,忽视活塞与汽缸壁的摩擦,汽缸不漏气,汽缸与活塞导热性良好,不计细线的体积。求:大气压强和图乙状态时细线上的拉力。

综合提升练

5.(2024贵州贵阳模拟)如图所示,两个导热良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ的高度均为h、底面积相同,其顶部分别有阀门K1、K2,下端用有阀门K3的细管(容积可忽视)连通,Ⅱ中有密封良好且可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽视),初始时,三个阀门均打开,活塞在Ⅱ的底部。现关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使Ⅰ中气体的压强达到大气压p0的1.5倍时关闭K1。已知环境温度为T0。

(1)保持K1关闭,同时打开K2、K3,求活塞稳定时的位置;

(2)在(1)状态下,再缓慢使环境温度上升到1.6T0,求此时缸内气体的压强。

6.气体弹簧是车辆上常用的一种减震装置,其简化结构如图所示。直立圆柱形密闭汽缸导热良好,横截面积为S的活塞通过连杆与车轮轴连接,初始时汽缸内密闭一段长度为L0,压强为p1的志向气体,汽缸与活塞间的摩擦忽视不计,车辆载重时相当于在汽缸顶部增加一个物体A,稳定时汽缸下降了0.75L0,气体温度保持不变。

(1)求物体A的重力大小;

(2)假如大气压强为p0,为使汽缸升到原位置,求需向汽缸内充入与汽缸温度相同大气的体积。

参考答案

第3讲专题提升:气体试验定律的综合应用

1.C解析同一液面压强相等,则封闭气体的压强为p=ρg(h1+h2)=80cm·ρg,所以右侧玻璃管中空气柱上方的水银柱高度等于5cm,故A、B错误;从玻璃管右侧管口缓慢注入少量水银,右侧水银柱的长度增加,水银柱对空气柱产生的压强增大,则空气柱的压强确定变大,故C正确;从玻璃管左侧管口缓慢注入少量水银,右侧水银柱的长度不变,气体做等压变更,即空气柱的压强不变,故D错误。

2.C解析设玻璃管的横截面积为S,初始状态下,气体B的压强pB=p0+10cm·ρg=86cm·ρg

由玻意耳定律有pBSlB=pBSlB,又lB-lB=1cm,解得pB=88cm·ρg,故选C。

3.AD解析容器导热良好,说明容