专题强化训练二 理想气体的综合性问题-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第三册）

专题强化训练二：理想气体的综合性问题 技巧归纳 一、关联气体问题 这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然没有气体交换，但其压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系是解决问题的关键，解决这类问题的一般方法： (1)分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末状态参量，根据状态方程列式求解． (2)认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系，并列出方程． (3)多个方程联立求解． 二、气体实验定律与理想气体状态方程的综合应用 解决该类问题的一般思路： (1)审清题意，确定研究对象． (2)分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程进而求出压强． (3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程． (4)多个方程联立求解．对求解的结果注意检验它们的合理性． 【精讲一】 1．如下图所示，一圆柱形气缸直立在水平地面上，内有质量不计的可上下移动的活塞，在距缸底高为2H0的缸口处有固定的卡环；使活塞不会从气缸中顶出，气缸壁和活塞都是不导热的，它们之间没有摩擦；活塞下方距缸底高为H0处还有一固定的可导热的隔板，将容器分为A、B两部分，A、B中各封闭同种的理想气体，开始时A、B中气体的温度均为27℃，压强等于外界大气压强p0，活塞距气缸底的高度为1.6H0，现通过B中的电热丝缓慢加热，则下列说法正确的是（　　） A．当B中气体的压强为1.5p0时，活塞距缸底的高度是2H0 B．当B中气体的压强为1.5p0时，活塞距缸底的高度是0.9H0 C．当A中气体的压强为1.2p0时，B中气体的温度是600K D．当A中气体的压强为1.2p0时，B中气体的温度是450K 【精练一】 2．在水平桌面上放置一水槽，质量为（不包括管内气体质量）的一薄壁玻璃管长、横截面积，整个管内封有压强为、温度为的一定质量的理想气体，现将玻璃管开口向下竖直插入27℃的水中，打开封口，会有一部分水进入玻璃管内，最终管内气体的温度同水温一致即27℃（不考虑水升温因素），玻璃管可以竖直地浮在水中（未没入水中）如图所示。已知大气压强，水的密度，重力加速度，热力学温度与摄氏温度间的关系为，则玻璃管内气柱的长度和玻璃管露出水面的高度分别为（　　） A．； B．； C．； D．； 3．如图所示是一种火炮的复位装置示意图，开炮时，炮管反冲带动连杆活塞使油压缩空气，此过程空气跟外界没有热传递，反冲结束后，被压缩的空气推动活塞使炮管复位，设开炮前封闭空气的压强为，热力学温度为，体积为，炮管反冲使空气的热力学温度为，体积压缩为，则反冲后空气的压强为（　　） A． B． C． D． 【精讲二】 4．中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K，最终降到300 K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。 【精练二】 5．如图所示，导热良好的薄壁气缸放在水平面上，用横截面积为S＝1.0×10－2m2的光滑薄活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞杆的另一端固定在墙上．此时活塞杆与墙刚好无挤压．外界大气压强p0＝1.0×105Pa．当环境温度为27℃时，密闭气体的体积为2.0×10－3m3． ①若固定气缸在水平面上，当环境温度缓慢升高到57℃时，气体压强为多少？ ②若气缸放在光滑水平面上不固定，当环境温度缓慢升高到57℃时，气缸移动了多少距离？ ③保持②的条件不变下，对气缸施加水平作用力，使缸内气体体积缓慢地恢复到原来数值，这时气缸受到的水平作用力多大？ 6．如图所示，粗细均匀的U形管竖直固定，左管上端封闭，右管上端开口且足够长，用两段水银封闭了A、B两部分理想气体，下方水银的左、右液面高度相差，右管上方的水银柱高cm，初状态环境的热力学温度为300K，A中气体的长度cm，外界大气压强恒为cmHg。现保持温度不变，在右管中缓慢注入高度cm的水银，此时下方水银左、右液面等高。然后给A中气体缓慢升温，使A中气体长度变为40cm，此时左管竖直部分仍有水银。求： （1）初始水银的左，右液面的高度差； （2）升温后的热力学温度T（结果保留三位有效数字）。 专题强化