人教版高中物理选择性必修第3册 第二章 气体、固体和液体 专题强化练5 理想气体状态方程的理解与应用.docVIP

第二章气体、固体和液体

专题强化练5理想气体状态方程的理解与应用

一、选择题

1.(2019江苏扬州中学高二月考,)如图所示,一定质量的理想气体,从状态1变化到状态2,气体温度变化情况是()

A.逐渐升高 B.逐渐降低

C.不变 D.先升高后降低

2.(2020黑龙江哈尔滨三中高二下月考,)如图所示,一定质量的理想气体用质量为M的活塞封闭在容器中,活塞与容器间光滑接触,在图中三种稳定状态下的温度分别为T1、T2、T3,体积分别为V1、V2、V3且V1V2=V3,则T1、T2、T3的大小关系为()

A.T1=T2=T3B.T1T2T3

C.T1T2T3D.T1T2=T3

3.(2020河南林州一中高二下调研,)一圆筒形真空容器,在筒顶系着的轻弹簧下挂一质量不计的活塞,弹簧处于自然长度时,活塞正好触及筒底,如图所示。在活塞下方注入一定质量的理想气体,当温度为T时,气柱高为h,则当温度为T时,气柱高为()

A.ThT

C.hTT

二、非选择题

4.(2020河南洛阳八所重点高中高二下联考,)如图所示,汽缸开口向上固定在水平面上,其横截面积为S,内壁光滑,A、B为距离汽缸底部h2处的等高限位装置,限位装置上装有压力传感器,可探测活塞对限位装置的压力大小。活塞质量为m,在汽缸内封闭了一段高为h1、温度为T1的理想气体。对汽缸内气体缓缓降温,已知重力加速度为g,大气压强为p0,变化过程中活塞始终保持水平状态。求:

(1)当活塞刚好与限位装置接触(无弹力)时,汽缸内气体的温度T2;

(2)当A、B处压力传感器的示数之和为2mg时,汽缸内气体的温度T3。深度解析

5.(2020吉林长春二中高二下月考,)如图所示,容积V0=90cm3的金属球形容器内封闭有一定质量的理想气体,与竖直放置、粗细均匀且足够长的U形玻璃管连通,当环境温度为27℃时,U形玻璃管左侧水银面比右侧水银面高出h1=16cm,水银柱上方空气柱长h0=20cm,现在对金属球形容器缓慢加热。已知大气压强p0=76cmHg,U形玻璃管的横截面积S=0.5cm2。

(1)加热到多少摄氏度时,两边水银柱液面在同一水平面上?

(2)当加热到多少摄氏度时,U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出h=24cm?(此时左管中还有水银)

6.(2020河南创新发展联盟高二下联考,)如图所示,竖直放置的粗细均匀的U形管,横截面积S=5cm2,左侧管长l=25cm且封闭了一定质量的理想气体,右管足够长且管口开口,初始时左右两管水银面高度相等,高度h=10cm,已知周围环境温度T0=300K,大气压强p0=75cmHg。

(1)现对左侧密闭气体缓慢加热,直至两管水银面形成10cm的高度差,求密闭气体的温度T1;

(2)在保持第(1)问密闭气体温度为T1不变的情况下,从右侧管口缓慢加入水银,使得左侧管内气体恢复最初的体积,求加入的水银的体积V。(结果均保留三位有效数字)

7.(2020四川泸县高三模拟,)如图所示,在柱形容器中密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,离汽缸底部高为45cm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=75cmHg,室温T0=300K,稳定后U形管两边水银面的高度差Δh=15cm,此时活塞离容器底部的高度L=50cm。闭合阀门,仅使容器内A部分气体的温度降至240K,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。

答案全解全析

1.B根据理想气体的状态方程pVT=C,得p=CTV,则p-

2.B设三种稳定状态下气体的压强分别为p1、p2、p3,以活塞为研究对象,三种稳定状态下分别有Mg+p0S=p1S,p0S+Mg=p2S,p0S+Mg+mg=p3S,可以得出p1=p2p3;根据理想气体的状态方程p1V1T1=p2V2T2=p3V3T3,由V1V2得T1T2

3.C设弹簧的劲度系数为k,S为容器的横截面积;当气柱高为h时,弹簧弹力f=kh,由此产生的压强为fS=khS,此时封闭气体的压强为khS;取封闭的气体为研究对象,初状态为T,hS,khS;末状态为T,hS,khS;由理想气体的状态方程有

4.答案(1)h2T1h

解析(1)当活塞刚好与限位装置接触时,活塞对限位装置的压力为零,降温过程中气体压强不变,根据盖-吕萨克定律有h1ST1=h2

(2)初始状态时,对活塞受力分析可知p0S+mg=p1S

当压力传感器的示数为2mg时,对活塞受力分析可知

p0S+mg