2026届高考物理一轮复习专题练习 专题二十四　气体实验定律的综合应用

专题二十四　气体实验定律的综合应用 基础巩固 1.(多选)[2025·福建厦门一中模拟] 如图所示是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景.打气前篮球内气体的压强为1.1 atm,每次打入的气体的压强为1.0 atm、体积为篮球容积的,假设整个过程中篮球没有变形,不计气体的温度变化,球内气体可视为理想气体,则(　) A.打气后,球内每个气体分子对球内壁的作用力增大 B.打气后,球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大 C.打气6次后,球内气体的压强为1.4 atm D.打气6次后,球内气体的压强为1.7 atm 2.[2025·北京一中模拟] 为了行驶安全,汽车轮胎在冬季和夏季的胎压应有差异.按照行业标准,冬、夏两季的胎压分别为2.4 atm和2.2 atm.某地冬季路面的平均温度为7 ℃,夏季路面的平均温度为57 ℃.为了使胎压与标准一致,夏季来临时要给车胎放气.假设车胎密闭性良好,放气过程缓慢,且忽略放气前后车胎容积的变化.则放出的气体与胎内剩余气体分子数目的比值为 (　) A. B. C. D. 3.[2025·河北保定模拟] 氦气是惰性气体,有众多应用,如气球、深海潜水、低温技术、安全气囊等.工人师傅在压强为1.0×105 Pa、温度为15 ℃生产氦气球的车间里,用一个压强为2.0×107 Pa、体积为10 L的氦气罐给气球充气,每个气球需要充入10 L氦气,充气后压强等于1.0×105 Pa.假设充气前后气球和氦气罐温度都与车间温度相同,氦气视为理想气体,不计充气过程的漏气和气球内原有气体,下列说法正确的是 (　) A.一个氦气罐可以充出199个符合要求的气球,充气过程中氦气放热 B.一个氦气罐可以充出199个符合要求的气球,充气过程中氦气吸热 C.一个氦气罐可以充出398个符合要求的气球,充气过程中氦气放热 D.一个氦气罐可以充出398个符合要求的气球,充气过程中氦气吸热 4.(多选)[2025·湖北孝感模拟] 内径均相同且均匀的T形细玻璃管竖直放置,管内有被水银封闭的理想气体 Ⅰ 和 Ⅱ ,竖直管上端与大气相通,各部分长度如图所示.已知环境温度为27 ℃,大气压强p0=76 cmHg.现只对理想气体 Ⅰ 加热,不影响其他部分温度,直到竖直玻璃管中的水银与管口相平,此时(　) A.理想气体 Ⅰ 的温度为500 K B.理想气体 Ⅰ 的温度为700 K C.理想气体 Ⅱ 的长度变为9 cm D.理想气体 Ⅱ 的长度变为6 cm 综合提升 5.[2024·甘肃卷] 如图所示,刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体,被隔板分成A、B两部分,隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连(忽略隔板厚度和弹簧体积).容器横截面积为S、长为2l.开始时系统处于平衡态,A、B体积均为Sl,压强均为p0,弹簧为原长.现将B中气体抽出一半,B的体积变为原来的.整个过程系统温度保持不变,气体视为理想气体.求: (1)抽气之后A、B的压强pA、pB. (2)弹簧的劲度系数k. 6.[2025·四川成都模拟] 中国的航天员计划2030年前登上月球,航天服的研发与实验要求极高,如图所示的航天服,假设工作时内部理想气体的压强小于大气压强,某次实验中,设航天服内气体压强为0.9p0,热力学温度为T0,已知大气压强为p0、热力学温度为T0,实验过程中航天服内气体的体积不变. (1)求将航天服内气体热力学温度升高多少,服内气体压强变成1.1p0; (2)将航天服的阀门打开,同时降低服内的温度,外界气体缓慢进入服内,直至内、外气体压强相等(等于大气压强),不再进气,若稳定后,服内气体的温度变为0.9T0,则进入气体的质量与原有气体质量之比为多少? 拓展挑战 7.[2024·山东卷] 图甲为战国时期青铜汲酒器,根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器,如图乙所示.长柄顶部封闭,横截面积S1=1.0 cm2,长度H=100.0 cm,侧壁有一小孔A.储液罐的横截面积S2=90.0 cm2、高度h=20.0 cm,罐底有一小孔B.汲液时,将汲液器竖直浸入液体,液体从孔B进入,空气由孔A排出;当内外液面相平时,长柄浸入液面部分的长度为x;堵住孔A,缓慢地将汲液器竖直提出液面,储液罐内刚好储满液体.已知液体密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度大小g取10 m/s2,大气压p0=1.0×105 Pa.整个过程温度保持不变,空气可视为理想气体,忽略器壁厚度. (1)求x; (2)松开孔A,从外界进入压强为p0、体积为V的空气,使满储液罐中液体缓缓流出,堵住孔A,稳定后罐中恰好剩余一半的液体,求V. 8.[2025·山东淄博模拟] 如图所示,体积为V的汽缸由导热性能良好的材料制成,面积为S的活塞将汽缸的空气分成体积相等的上下两部分,汽缸上部通过单向阀门K(气体只能进汽缸,不能出汽缸)与一打气筒相连.开始时汽缸内上部分空气的压强为p0,现用打气筒向容器内打气.已知打气筒每次能打入压强为p0、体积为的空气,当打气n次后,稳定时汽缸上下部分的空气体积之比为9∶1,活塞重力G=p0S,空气视为理想气体,外界温度恒定,不计活塞与汽缸间的摩擦.求: (1)当打气n次活塞稳定后,下部分空气的压强; (2)打气筒向容器内打气次数n. 答案解析 1.BC　[解析] 打气后,由于气体的温度不变,所以分子平均动能不变,球内每个气体分子对球内壁的平均作用力不变,并且球内每个气体分子对球内壁的作用力不一定增大,A错误;打气后,球内气体的压强变大,则球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大,B正确;打气6次后,由玻意耳定律可得p1V0+p0×6×V0=pV0,解得p=1.4 atm,C正确,D错误. 2.A　[解析] 根据pV=nRT,得n=,气体体积不变,R为常数,放气前后气体物质的量之比===,物质的量之比即为分子数之比,故放出的气体与胎内剩余气体分子数目的比值为,故选A. 3.B　[解析] 根据玻意耳定律可得p1V=p0(V+nV),解得n=199,充气过程中氦气温度不变,内能不变,体积变大,对外做功,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,ΔU=0,W<0,则氦气吸热,故选B. 4.BC　[解析] 以理想气体Ⅱ为研究对象,初状态有p1=p0+14 cmHg=90 cmHg,V1=L1S,末状态有p2=p0+24 cmHg=100 cmHg,V2=L2S,根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2,L2== cm=9 cm,C正确,D错误;以理想气体Ⅰ为研究对象,初状态有p1'=p0+14 cmHg=90 cmHg,V1'=L1'S,T1=300 K,末状态有p2'=p0+24 cmHg=100 cmHg,V2'=L2'S,其中L1'=10 cm,L2'=(10+10+1) cm=21 cm,根据=,解得T2== K=700 K,B正确,A错误. 5.(1)p0　p0　(2) [解析] (1)抽气前两部分的体积为V=Sl,对A分析,抽气后VA=2V-V=Sl 根据玻意耳定律得p0V=pA·V 解得pA=p0 对B分析,若压强不变的情况下抽去一半的气体,则体积变为原来的一半,即VB=V,则根据玻意耳定律得 p0·V=pB·V 解得pB=p0 (2)由题意可知,弹簧的压缩量为,对活塞受力分析有pAS=pBS+F 根据胡克定律得F=k 联立得k= 6.(1)T0　(2)19∶81 [解析] (1)由等容变化规律可得= 解得ΔT=T0 (2)假设气体在进入过程的压强始终为0.9p0,温度始终为T0,设航天服内原有的气体体积为V0,进入气体的体积为ΔV 则气体的总体积为V=V0+ΔV 当V变成V0,0.9p0变成p0,T0变成0.9T0时,由理想气体状态方程可得= 进入气体的质量与原有质量之比为η= 综合解得η=19∶81 7.(1)2 cm　(2)8.92×10-4 m3 [解析] (1)在缓慢地将汲液器竖直提出液面的过程中,封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律有 p1(H-x)S1=p2HS1 根据题意可知p1=p0,p2+ρgh=p0 联立解得x=2 cm (2)对新进入的气体和原有的气体整体分析,由玻意耳定律有 p0V+p2HS1=p3 又p3+ρg·=p0 联立解得V=8.92×10-4 m3 8.(1)6.25p0　(2)49次 [解析] (1)对汽缸下部分气体,设初状态压强为p1,末状态压强为p2,由玻意耳定律得p1V1=p2V2 可知p1=p2 初状态时对活塞有p1S=p0S+G 联立解得p2=p0=6.25p0 (2)把上部分气体和打进的n次气体作为整体,此时上部分空气的压强为p 末状态时对活塞有p2S=pS+G 由玻意耳定律得 p0+n·p0=p 联立解得p=6p0,n=49次 学科网（北京）股份有限公司 $