训练70 专题突破：气体实验定律的综合应用-【红对勾讲与练·练习手册】2026年高考物理大一轮复习全新方案基础版

班级： 姓名： 训练70 专题突破：气体实验定律的综合应用（总分：0分） 基础巩固」 3.(10分)(2024·河北邯郸三模)如图所 示，一定质量的理想气体被封闭在密闭 1.(5分)如图所示，A、B是两个 面积不等的活塞，可以在水平 汽缸中，汽缸壁导热良好，活塞将气体 A 分隔成A、B上下两部分，活塞的质量 B 固定的两端开口的汽缸内无 摩擦地滑动，缸内密封的气体为理想气体。随着 M=1kg、面积为S=10cm2,可无摩擦 温度降低，下列描述气体状态变化的图像可能正 上下移动。当汽缸静止时活塞距汽缸底和顶的距 确的是 离均为h=10cm,上部分气体的压强pA=1.0× 10Pa,现让汽缸做自由落体运动，稳定时活塞离 汽缸底的距离hB是多少？（重力加速度大小g取 10m/s2) 得分 2.(10分)(2024·广东梅州三模)如图甲所示，空气 弹簧是在密封的容器中充入压缩空气，利用气体 的可压缩性实现其弹性作用的，广泛应用于商业 汽车、巴士、高铁及建筑物基座等的减震装置，具 有非线性、刚度随载荷而变、高频隔振和隔音性能 好等优点。空气弹簧的基本结构和原理如图乙所 示，在导热良好的汽缸和可自由滑动的活塞之间 密封着一定质量的空气（可视为理想气体），假设 活塞和重物的总质量为m=89kg,活塞的横截面 积为S=1×103m,汽缸内空气柱的高度为h= 10cm,外界温度保持不变，大气压强恒为。=1× 10Pa,重力加速度大小g取10m/s2,求： 得分 (1)初始状态时，汽缸内部气体的压强p1; (2)若将活塞和重物的总质量增加△m=1kg,则 此状态下稳定后汽缸中空气柱的高度h'及此时空 气弹簧的等效劲度系数k分别为多少？ 4.(10分)(2024·安徽淮北二模)如图甲所示，气动 避震通过充放气体来改变车身的高低，备受高档 轿车的青睐。其工作原理可以简化为图乙，在导 热良好的汽缸内用可自由滑动的面积为S=1X 10?m的活塞和砝码组合体封闭一定质量的气 体，活塞和砝码总质量为m=10kg。初始时，开关 阀门K关闭，此时汽缸内气体高度为h1=60cm。 已知外界大气压强p。=1.0×10Pa,重力加速度 g取10m/s2。外界环境温度不变，求：得分 (1)此时汽缸内气体压强p1; (横线下方不可作答) 441☐ 第十五章热学 (2)打开阀门K,充气装置向汽缸内充入压强p2= (1)如果保持温度不变，让玻璃管缓慢倾斜，当水 1.2×10Pa、体积V。=5.5×104m3的气体后， 银流出一半时，管口离地高度是多少？ 汽缸内气体高度h2。 (2)如果保持玻璃管竖直，给玻璃管缓慢加热，当 水银流出一半时，温度是多少？（热力学温度） 充气装置 L素养提升 5.(10分)(2024·河北秦皇岛三模)某火灾报警器的 原理图如图所示，竖直放置的玻璃试管中装入水 银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣 器工作发出响声。环境的热力学温度T,=300K 时，试管内封闭的空气柱（视为理想气体）的长度 7.(15分)(2023·湖北卷)如图所示，竖直放置在水 L1=25cm,水银柱上表面与导线端点的距离 平桌面上的左、右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横 截面积分别为S、2S,由体积可忽略的细管在底部 L2=5cm,管内水银柱的质量m=0.05kg,横截面 连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理 积S=0.1cm2,大气压强恒为po=1.0×10Pa, 想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧 重力加速度大小g取10m/s2,不考虑水银柱的形 相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H, 状变化。 得分 弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢 (1)求报警器刚好报警时试管内气体的热力学温 度T2; 添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降子H,左 (2)以试管口为圆心，在纸面内逆时针缓慢转动试 管，求刚好发生报警时，试管与竖直方向夹角的余 侧活塞上升。H。已知大气压强为p,重力加速 弦值。 度为g,汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹 簧始终在弹性限度内。求： 得分 (1)最终汽缸内气体的压强； (2)弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。 S ZZ7277777 6.(10分)(2024·河北沧州三模)如图所示，高为 H=1.0m的细玻璃管开口向上，竖直放置于水平 H 地面上，长度为？的水银柱密封一定质量的理想 气体，当温度T。=300K时，水银恰与管口齐平。 大气压强p。=75cmHg,则： 得分1 红对勾·讲与练 442 高三物理·基础版 ■8.Aa→b过程中，气体温度降低，体积 增大，分子运动的平均速率减小，分子 分布的密集程度减小，则单位时间内 与器壁单位面积碰撞的气体分子数减 少，故A正确：b→c过程中，气体体积 不变，温度升高，根据查理定律可知， 气体压强增大，故B错误；ca过程 中，气体温度不变，气体内能不变，气 体体积减小，外界对气体做功，根据热 力学第一定律可知，气体释放热量，且 外界对气体做的功等于气体向外界释 放的热量，故C错误；由理想气体状态 方程有P,V=V=D,,结合图 T。 T. T 像中的坐标值解得力。：p6:力。= 6:1:2,故D错误。 9.(1)0.5p。(2)0.6p。0.2kTo 解析：(1)从打开C到再次平衡时，容 器内的理想气体发生等温变化，根据 玻意耳定律得p。V。=力·2V。,解得此 时气体压强p=2p。=0.5p0。 (2)升高温度，理想气体发生等容变 化，根据查理定律得气=2T 解得压强为p'=1.2p=0.6p0 温度改变，理想气体的体积不变，则外 界既不对理想气体做功，理想气体也 不对外界做功，所以W=0, 根据热力学第一定律△U=Q十W, 可知气体吸收的热量为Q=△U 0.2kT0。 10.(1)2cm(2)1.5J 解析：(1)当环境温度缓慢上升，活塞 刚到达卡口处，此过程中封闭气体发 生等压膨胀，则有S T, 解得h2=2cm。 (2)环境温度由300K缓慢上升400K 过程，缸内气体分子内能正比于热力 北g度，则一三一，。三一1的 塞有pS十mg=p1S, 气体对外做功W=p1Sh2=0.12J, 根据热力学第一定律有△U=Q一 =0.5J,△U=U2-U1=3U U=,故U,=1.5。 11.(1)8cm(2)182℃19J 解析：(1)设该过程注入的水银高度 为△h,气体发生等温变化，则有 piS(2L-h-1)=p2SL, 又有p1=po十pgl=80cmHg,p2= p1十pg△h,解得△h=8cm。 (2)此过程为等压变化，设水银柱上 表面与左管口平齐时封闭气体温度为 T,则有S(2L-h-D_S(2L- ,又 T 有T1=273+t1=286K,解得T,= 455K,即t2=182℃。 在气体等压膨胀的过程中，W 一p1Sh=一8.32J,根据热力学第一 定律△U=Q十W,解得气体从外界吸 收的热量Q=19J。 558红对闪·讲与练·高三物理· 12.(1)不变变小(2)4×105m (3)14.4J 解析：(1)温度升高后，活塞缓慢上 升，受力不变，故封闭气体的压强不 F 支，根据p=S可知器壁单位面积所 受气体分子的平均作用力不变：由于 体积变大，故气体分子的数密度变小。 (2)气体发生等压变化，根据盖-吕萨 克定律有 。-V+l1S_V。-V+l,S Ti T, 解得V=4×105m3。 (3)整个过程中，外界对气体做功为 W=一p1S(l2-l1),对活塞受力分析有 p1S=mg十poS,解得W=-4.1J,根 据热力学第一定律△U=Q十W,其中 △U=10.3J,解得Q=14.4J,故气体 吸收的热量为14.4J。 训练70专题突破：气体实验 定律的综合应用 1.A随着温度降低，气体先做等压变 化，由于温度的降低，气体的体积减 小；当活塞A运动至汽缸连接处时，气 体体积达到最小；之后气体做等容变 化，随着温度的降低，气体的压强逐渐 减小。故A正确，B、C、D错误。 2.(1)9.9×105Pa (2)9.9cm1×10N/m 解析：(1)对活塞和重物受力分析，由 平衡条件可知pS十mg=p1S,解得 p1=9.9×105Pa。 (2)活塞和重物的总质量增大后，对活 塞和重物受力分析，由平衡条件可知 poS十（△m十m)g=p,S,解得p,= 1×10Pa,根据玻意耳定律可得 p1hS=p,h'S,解得h'=9.9cm,空气 △mg 弹簧的等效劲度系数为k=— 1×10'N/m。 40 3.3em 解析：汽缸静止时，由活塞受力平衡可 得Mg十pAS=pS,自由落体后，A、B 两部分气体的压强相等，设为p,气体 做等温变化，则pahS=p(2h一hB)S, 40 phS=phuS,联立解得hn=3cm。 4.(1)1.1×10Pa(2)66cm 解析：(1)对活塞和砝码整体，由平衡 条件有poS十mg=p1S,解得此时汽 缸内气体压强p1=1.1×105Pa。 (2)活塞和砝码稳定时，由平衡条件 知，汽缸内气体的压强仍为p1=1.1× 10Pa,对充入汽缸的气体和原有气 体，由理想气体状态方程得力1Sh1十 p,V。=pSh2,解得汽缸内气体高度 h2=66cm。 1 5.(1)360K(2) 解析：(1)从初始到刚好报警的过程 Vi V: 中，气你经等压变化，所以有不=T 基础版 由题意可知，初始时气体体积为V1= L1S,报警时，气体体积为V2=(L1十 L2)S,解得T2=360K。 (2)旋转过程，气体发生等温变化，则有 p1V1=pV2,初始时有p1S=g十 poS,末状态有力2S=p。S十ng cos9, 解得c0s9=立· 1 6.1号m(2)360K 解析：(1)设水银密度为p,没有倾斜 H 时，管内气体的压强p1=p。十2Pg, 令水银流出一半时，管与水平面的夹 角为日，则此时管内气体的压强力2= p。十pg sin日，气体发生等温变化，根 据玻意平定律有(H一号)S ,(H-)S,管口离地高度h Hsin 0,解得h=3m。 (2)保持玻璃管竖直，给玻璃管缓慢加 热，当水银流出一半时，气体压强= D)十名Pg,根据理想气体状态方程有 a(H)s(H-其)s 4 ，解得 T。 T T1=360K。 .18 、2pS2pS 7.(1)17p。(2)7开17g 解析：(1)对左、右汽缸内封闭的气体， 初态压强p1=po,体积V1=SH十 2SH=3SH,末态压强p2,体积 =s·2H+号H·2s-吕sn, 3 气体发生等温变化，根据玻意耳定律 18 可得p1V=pV,解得p:=17D (2)对左侧活塞受力分析可知p,S十 2poS ·立H=p,S,解得=7厅，设添 加沙子的质量为m,对右边活塞受力 分析可知mg十p。·2S=p2·2S,解 得m=2pS 17g 圳练71实验十九：用油膜法 估测油酸分子的大小 实验二十：探究等温情况下一定 质量气体压强与体积的关系 1.A1滴油酸酒精溶液中含有的纯油 酸的体积约为V=100×10mL= 2X1011m,故A正确；油膜的面积为S= 75×0.02×0.02m=0.03m,油酸分子 V2×10Ⅱ 的直径约为d=S=0.08m≈6.7× 10-°m,故B错误；若爽身粉撒得过 厚，会导致油酸薄膜不能充分散开，面 V 积偏小，根据d=S可知估测出的分