专题19 理想气体-【大题精做】冲刺2023年高考物理大题突破+限时集训（全国通用）

专题19 理想气体 【例题】（2023·江西·统考二模）如图所示，容器壁厚度不计、导热性能良好的圆柱形容器，一端封闭、另一端开口，若将容器开口向下竖直缓慢插入到水中某一位置，容器能够漂浮在水面上；再将容器继续缓慢下压，可在水面下某位置保持悬浮状态。已知容器底面积为S、长为L、质量为m，大气压强为、水的密度为、重力加速度大小为g，整个过程中环境温度始终不变，求： （ⅰ）容器漂浮时水进入容器的长度x； （ⅱ）容器悬浮时容器内外水面的高度差h。 1．压强的计算 （1）被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为Pa. （2）水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph或p＝p0－ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg. 2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程 （1）若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解． （2）若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解． 3．关联气体问题 解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解． 4．气体的“三定律、一方程” 玻意耳定律：p1V1＝p2V2 查理定律：＝或＝ 盖—吕萨克定律：＝或＝ 理想气体状态方程：＝或＝C. 【变式训练】（2023·四川·统考二模）如图所示，绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于桌面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦，两活塞之间与大气相通，汽缸B活塞面积为汽缸A活塞面积的2倍。两汽缸内装有理想气体，两活塞处于平衡状态，汽缸A的体积为，压强为，温度为，汽缸B的体积为，缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的2倍。设环境温度始终保持不变，汽缸A中活塞不会脱离汽缸A，已知大气压为。求： （1）加热前B汽缸中气体的压强； （2）加热达到稳定后汽缸A中气体的体积。 1．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，竖直固定的大圆筒由上面的细圆筒和下面的粗圆筒两部分组成，粗圆筒的内径是细筒内径的4倍，细圆筒足够长。粗圆筒中放有A、B两个活塞，活塞A的重力及与筒壁间的摩擦忽略不计。活塞A的上方装有水银，活塞A、B间封有一定质量的空气（可视为理想气体）。初始时，用外力向上托住活塞B使之处于平衡状态，水银上表面与粗筒上端相平，空气柱长，水银深。现使活塞B缓慢上移，直至有一半质量的水银被推入细圆筒中。假设在整个过程中空气柱的温度不变，大气压强p。相当于的水银柱产生的压强，求： （1）细圆筒中水银柱的高度； （2）封闭气体的压强； （3）活塞B上移的距离。 2．（2023·全国·高三专题练习）高血压是最常见的心血管疾病之一，也是导致脑卒中、冠心病、心力衰竭等疾病的重要危险因素。某人某次用如图所示的水银血压计测量血压时，先向袖带内充入气体，充气后袖带内的气体体积为、压强为，然后缓慢放气，当袖带内气体体积变为时，气体的压强刚好与大气压强相等。设大气压强为，放气过程中温度保持不变。 （1）简要说明缓慢放气过程中袖带内气体是吸热还是放热； （2）求袖带内剩余气体的质量与放出气体的质量之比。 3．（2023·河南·统考二模）大气层是地球最外部包围着海洋和陆地的气体圈层，可分为对流层、平流层和高层大气，厚度在1000千米以上，与液体中的压强类似，地球表面的大气压可认为是对流层空气受到地球的引力而产生的。地球可看作半径的均质球体，测得地球表面的大气压，空气的平均分子量为29，对流层空气的平均密度，已知阿伏加德罗常数，取重力加速度大小，求： （1）对流层的厚度h（保留两位有效数字）； （2）对流层空气分子间的平均距离d（保留一位有效数字）。 4．（2023·辽宁·模拟预测）如图所示，导热气缸质量为M，高度为L，气缸开口处小于活塞大小，活塞质量忽略不计，用细线系在活塞上并悬挂在天花板上，气缸内封闭着一定质量的理想气体（质量远小于气缸的质量），活塞与气缸间接触良好且无摩擦，活塞的面积为S，不计活塞和气缸的厚度，环境大气压为，环境温度为，初始时刻活塞处于离缸口一半的位置，重力加速度为g（题中已知量的单位均为国际单位制）。 （1）如果给气缸加热，使缸内气体温度缓慢升高，让活塞恰好到达气缸开口处，则理想气体的温度应该为多少； （2）如果在气缸底部施加一个缓慢变大且竖直向下的外力F，则当外力F为多大时才能使活塞恰好回到气缸开口处。 5．（2023·广东·模拟预测）2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服有一定伸缩性，能封闭一定的气体，提供人体生存的气压。王亚平先在节点舱（出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，航天服内密闭气体的体积