专题08 气体的性质(专项训练)物理人教版高二下学期期末复习
2026-05-22
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3份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 气体 |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 12.21 MB |
| 发布时间 | 2026-05-22 |
| 更新时间 | 2026-05-22 |
| 作者 | 桂冠物理优选 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-05-22 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57979342.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
以“概念-规律-应用”为逻辑主线,通过知识梳理、方法提炼与分层训练,系统构建气体性质解题体系,强化物理观念与科学思维。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|知识梳理|3知识点|活塞/连通器模型、实验定律表格化、图像规律对比|从压强计算(基础)→实验定律与状态方程(核心规律)→图像问题(规律应用)递进|
|方法技巧|3技巧|微观解释三定律、状态方程解题流程、图像斜率分析|从微观本质到宏观规律应用,形成“理解-建模-求解”完整思维链|
|巩固训练|3题型(10题)|压强计算受力分析、状态方程动态分析、图像转换技巧|题型对应知识点,典例覆盖静态/动态、单一/多过程问题|
|综合训练|15题(选择+解答)|实际情境建模(如拔火罐、气垫鞋)、多过程能量分析|结合生活情境,强化科学探究与问题解决能力,衔接核心素养|
内容正文:
专题08 气体的性质
目录
【知识梳理】····························································································1
知识点 1气体压强的计算···········································································1
知识点 2气体实验定律 理想气体状态方程·····················································2
知识点 3气体状态变化的图像问题·································································2
【方法技巧】····························································································3
方法技巧 1气体实验三定律微观解释························································3
方法技巧 2应用气体实验定律或理想气体状态方程解题的基本思路·······················3
方法技巧 3处理气体状态变化的图像问题的技巧·······················3
【巩固训练】····························································································4
【综合训练】···························································································12
【知识梳理】
知识点 1气体压强的计算
1.活塞模型
如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。
求气体压强的基本方法:先对活塞进行受力分析,然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。
图甲中活塞的质量为m,活塞横截面积为S,外界大气压强为p0。由于活塞处于平衡状态,所以p0S+mg=pS,则气体的压强为p=p0+。
图乙中的液柱也可以看成“活塞”,由于液柱处于平衡状态,所以pS+mg=p0S,
则气体压强为p=p0-=p0-ρ液gh。
2.连通器模型
如图所示,U形管竖直放置。同一液体中的相同高度处压强一定相等,所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。
则有pB+ρgh2=pA,而pA=p0+ρgh1,
所以气体B的压强为pB=p0+ρg(h1-h2)。
知识点 2 气体实验定律 理想气体状态方程
1.气体实验定律
内容
表达式
图像
玻意耳定律
一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比
p1V1=p2V2
查理定律
一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比
拓展:Δp=ΔT
盖—吕萨克定律
一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比
拓展:ΔV=ΔT
2.理想气体状态方程
(1)理想气体:在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
①在压强不太大、温度不太低时,实际气体可以看作理想气体。
②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用,一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定。
(2)理想气体状态方程:或=C(质量一定的理想气体)。
(3)克拉伯龙方程:pV=nRT,其中n表示物质的量,n=,R为常数,对所有气体都相等。
知识点 3 气体状态变化的图像问题
四种图像的比较
类别
特点(其中C为常量)
举例
p-V
pV=CT,即pV之积越大的等温线温度越高,线离原点越远
p-
p=CT,斜率k=CT,即斜率越大,温度越高
p-T
p=T,斜率k=,即斜率越大,体积越小
V-T
V=T,斜率k=,即斜率越大,压强越小
【方法技巧】
技巧1:气体实验三定律微观解释
(1)玻意耳定律的微观解释:
一定质量的某种理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能不变。体积减小时,分子的数密度增大,气体的压强增大。
(2)查理定律的微观解释:
一定质量的某种理想气体,体积保持不变时,分子的数密度保持不变,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强增大。
(3)盖—吕萨克定律的微观解释:
一定质量的某种理想气体,温度升高时,分子的平均动能增大。只有气体的体积同时增大,使分子的数密度减小,才能保持压强不变。
技巧2:应用气体实验定律或理想气体状态方程解题的基本思路
技巧3:处理气体状态变化的图像问题的技巧
1.图像上的某一条直线段或曲线段对应气体状态变化的一个过程,首先要看此过程属于等温、等容还是等压变化,然后用相应规律求解。
2.在V-T图像(或p-T图像)中,比较两个状态的压强(或体积)时,可直接根据气体实验定律确定两个状态参量的关系,也可根据某点与原点连线斜率的大小确定,斜率越大,压强(或体积)越小;斜率越小,压强(或体积)越大。
【巩固训练】
题型 1 气体压强的计算
1.若已知大气压强为p0,液体密度均为ρ,重力加速度为g,图中各装置均处于静止状态,求各装置中被封闭气体的压强。
【答案】甲:p0-ρgh;乙:p0-ρgh;丙:p0-ρgh;丁:p0+ρgh1;戊:pa=p0+ρg(h2-h1-h3);pb=p0+ρg(h2-h1)
【详解】题图甲中,以高为h的液柱为研究对象,由平衡条件有
p甲S+ρghS=p0S
所以
p甲=p0-ρgh
题图乙中,以B液面为研究对象,由平衡条件有
p乙S+ρghS=p0S
p乙=p0-ρgh
题图丙中,以B液面为研究对象,由平衡条件有
p丙S+ρghSin 60°·S=p0S
所以
题图丁中,以A液面为研究对象,由平衡条件有
p丁S=p0S+ρgh1S
所以
p丁=p0+ρgh1
题图戊中,从开口端开始计算,右端大气压强为p0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b气柱的压强为
pb=p0+ρg(h2-h1)
故a气柱的压强为
pa=pb-ρgh3=p0+ρg(h2-h1-h3)
2.如图所示,粗细均匀的长直玻璃管被轻绳倒挂于倾角为的斜面上,管内有一段长为的水银柱(其密度为)封闭着一段空气柱,大气压强为,重力加速度大小为。求在下列情况下,被封闭气体的压强为多少。(式中各物理量单位均为国际单位制单位)
(1)玻璃管静止不动;
(2)剪断细绳后,玻璃管沿斜面保持平稳加速下滑过程(已知管与斜面间动摩擦因数为,且)。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)当玻璃管静止时,设被封闭气体的压强为,以水银柱为研究对象,其受力情况如图甲所示,
根据水银柱沿斜面方向受力平衡有
而
所以
(2)在玻璃管沿粗糙斜面匀加速下滑过程中,设被封闭气体压强为,以玻璃管、水银柱及封闭气体整体为研究对象,其受力情况如图乙所示,分别沿垂直于斜面和平行于斜面方向应用力的平衡条件和牛顿第二定律得
又
所以
以水银柱为研究对象,其受力情况如图丙所示
沿平行于斜面方向应用牛顿第二定律得
所以
将及上面求出的值代入该式并整理得
题型 2 气体实验定律 理想气体状态方程
3.如图所示,一端封闭的竖直玻璃管开口向上,管内有一段高的水银柱将长为l的空气柱密封在管中,水银上表面与管口齐平。现用注射器缓慢向管口继续滴入水银,直至水银与管口再次齐平。已知大气压强,玻璃管导热良好,环境温度不变,整个过程未有水银溢出,则初始时空气柱的长度l可能为( )
A.85 cm B.80 cm C.75 cm D.70 cm
【答案】A
【详解】设玻璃管横截面积为,初始状态封闭气体压强
体积
加入水银长度为,末状态注入水银后水银总高为,空气柱长度压缩为
因此封闭气体压强
体积
温度不变,由玻意耳定律有
得
故选A。
4.两端封闭的玻璃管水平放置,一段水银柱将管中的气体a、b隔开,水银柱处于静止状态,图中标明了气体a、b的体积和温度的关系。如果气体a、b均升高相同的温度,水银柱向左移动的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】开始时水银柱平衡,故两侧气体压强相等,设为p,若温度升高ΔT时,两侧气体体积不变,可得
解得
如果气体a、b均升高相同的温度,水银柱向左移动,要使右侧气体压强增加得更大,因为两侧气体p、ΔT相同,则右侧气体温度T更低。
故选A。
5.乌鲁木齐市4月昼夜温差较大。清晨环境温度为7℃,王老师用活塞将一定质量的空气(可视为理想气体)封闭在水平固定的导热汽缸内,汽缸内气柱长度为;下午环境温度升高至21℃,王老师测得汽缸内气柱长度为,并将活塞固定;傍晚环境温度下降至14℃,汽缸内空气压强变为。已知外界大气压强始终为,活塞与汽缸间无摩擦且不漏气,下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】设活塞横截面为S,由等压变化有
解得
由等容变化
解得
故选A。
6.如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图,玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定质量的空气(可看作理想气体)。若玻璃管中水柱上升,则玻璃泡内气体的变化可能是( )
A.温度降低,压强增大 B.温度升高,压强不变
C.温度升高,压强减小 D.温度不变,压强减小
【答案】A
【详解】A.玻璃管中水柱上升,则玻璃泡内气体的体积减小,若温度降低,根据
可知气体压强可能增大,故A正确;
BC.玻璃管中水柱上升,则玻璃泡内气体的体积减小,若温度升高,根据
可知气体压强一定增大,故BC错误;
D.玻璃管中水柱上升,则玻璃泡内气体的体积减小,若温度不变,根据
可知气体压强一定增大,故D错误。
故选A。
题型 3 气体状态变化的图像问题
7.一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A。其中C→D→A为等温过程。该循环过程如图所示,下列说法错误的是( )
A.A→B过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
B.B→C过程中,气体内能减少
C.状态A的气体分子平均动能比状态C的气体分子平均动能大
D.气体状态变化的全过程中,气体对外做的功等于该图像围成的面积
【答案】C
【详解】A.A→B过程中,气体压强不变,体积变大,根据可知,气体温度升高,则气体分子的平均速率变大,碰撞力变大,而气体的分子数密度减小,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减小,故A正确,不满足题意要求;
B.B→C过程中,气体体积不变,压强减小,根据可知,气体温度降低,则气体内能减少,故B正确,不满足题意要求;
C.状态A和状态C,由题图可知
可知状态A和状态C气体的温度相同,则气体分子平均动能相同,故C错误,满足题意要求;
D.根据可知,A→B气体对外做的功,
B→C气体体积不变,则;C→A气体体积减小,外界对气体做的功,其值等于曲线与横轴围成的面积,则气体状态变化的全过程中气体对外做的功等于该图像围成的面积,故D正确,不满足题意要求。
故选C。
8.如图所示,右端开口的水平玻璃管内用水银柱封住一定质量的理想气体,设为状态;先保持气体温度不变,使玻璃管以左端为圆心,从水平位置逆时针缓慢转到开口向上的竖直位置,此时为状态;再缓慢改变气体温度,使水银柱回到玻璃管内的初位置,此时为状态。下面四幅图中能正确描述该气体变化过程的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】设初始压强为,水银柱长度,横截面积
状态,水平放置,水银柱重力对压强无贡献,设气柱长度,气体压强,有,
状态,竖直放置,温度不变,水银柱附加压强,则此时气体压强
根据等温变化,由玻意耳定律
解得
因此,,从状态到状态在图上为一条从右下向左上弯曲的等温曲线;
状态,竖直放置,改变温度使水银柱回到初位置,即气柱长度恢复,有
玻璃管仍竖直,水银柱长度不变,故气体压强仍为
因此,,从状态到状态,为等压膨胀过程,图上为水平向右的直线;
故选B。
9.一定质量的理想气体经历了a→b→c→a循环,其V-T图像如图所示,气体在各状态时的温度、压强和体积部分已标出。已知该气体在状态a时的温度为T0、体积为V0、压强为p0。下列说法正确的是( )
A.气体在状态b的压强是2p0
B.气体由状态c到状态a的过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少
C.气体由状态b到状态c的过程,气体内能增大,气体从外界吸热
D.气体由状态a到状态b的过程,外界对气体做功,气体从外界吸热
【答案】C
【详解】A.由图可知,气体由状态到状态发生等温变化,根据玻意耳定律有,解得,故A错误;
B.由图可知,气体由状态到状态的过程中,图像为过原点的倾斜直线,说明气体发生等压变化,压强不变;温度降低,分子的平均动能减小,单个分子对器壁的平均撞击力减小,为了维持压强不变,单位时间内撞击单位面积器壁的分子数必须增多,故B错误;
C.气体由状态到状态的过程,体积不变,外界对气体不做功,;温度升高,气体内能增大,;
根据热力学第一定律可知,气体从外界吸热,故C正确;
D.气体由状态到状态的过程,温度不变,内能不变,;体积增大,外界对气体做负功,;
根据热力学第一定律可知,气体从外界吸热,故D错误。
故选C。
10.一自行车车胎内空气(可视为理想气体)由状态到状态,此过程中气体的体积与热力学温度的变化图像如图所示,已知状态下胎内气体压强为,此过程中气体内能增加600J。以下说法正确的是( )
A.状态下车胎内空气单位时间内作用于胎壁单位面积上的冲量较状态大
B.状态下车胎内空气单位时间内碰撞胎壁单位面积上的分子数较状态小
C.由状态到状态的过程中,气体对外做的功为
D.由状态到状态的过程中,气体吸收的热量为
【答案】D
【详解】A.根据体积与热力学温度成正比,可知气体做等压变化,单位时间内作用于胎壁单位面积上的冲量大小为
可知、状态下车胎内空气单位时间内作用于胎壁单位面积上的冲量大小相等,故A错误;
B.气体在状态体积较状态小,气体压强不变,可知温度较低,根据压强的微观解释可知状态下车胎内空气单位时间内碰撞胎壁单位面积上的分子数较状态大,故B错误;
CD.由状态到状态的过程中,外界对气体做的功
此过程中气体内能增加600J,根据热力学第一定律有
可得气体吸收的热量,故C错误,D正确。
故选D。
【综合训练】
一、单选题
1.用热力学方法可测量当地的重力加速度。如图,粗细均匀且导热性良好的玻璃细管开口向上竖直放置,管内用高度为h的水银柱封闭了长度为的空气柱(视为理想气体)。若在细管中沿管壁再注入一定体积的水银,使水银柱的高度变为2h,则空气柱的长度为。已知水银的密度为,大气压强为,环境温度不变,则当地的重力加速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】初始状态有水银柱高,封闭气体压强,体积
注入水银后:水银柱高,封闭气体压强,体积
由玻意耳定律可得
整理得
解得
故选A。
2.如图所示,某同学将一根两端开口的细玻璃管竖直插入盛有水的烧杯中,用手指按住玻璃管上端开口处,然后向下缓慢移动一段距离,管内封闭空气可视为理想气体。若整个过程中,气体温度保持不变,则管内气体( )
A.内能变大 B.体积不变 C.从外界吸热 D.压强增大
【答案】D
【详解】AD.假设大气压强为,玻璃管质量为,横截面积为,内部气体压强为,则有施加向下的压力F后,有可见封闭气体压强变大。气体发生等温变化,温度不变。理想气体的内能变化量与温度有关,温度不变,气体内能不变,故A错误,D正确;
B.气体发生等温变化,变大,根据玻意耳定律 可知气体体积减小,故B错误;
C.气体体积变小,外界对气体做正功,即温度不变,内能不变,即根据 可知即气体放热,故C错误。
故选D。
3.“拔火罐”是一种传统的中医疗法,利用燃烧在罐内形成负压,使其吸附于皮肤表面。若罐内气体可视为理想气体,且气体体积不变。在罐内气体温度逐渐下降的过程中,下列说法正确的是( )
A.罐内气体分子的平均动能减小 B.罐内气体的内能不变
C.罐内气体密度增大 D.罐内气体压强与外部大气压始终相等
【答案】A
【详解】AB.罐内气体可视为理想气体,在罐内气体温度逐渐下降的过程中,罐内气体分子的平均动能减小,罐内气体的内能减小,故A正确,B错误;
C.由于气体体积不变,则罐内气体密度不变,故C错误;
D.罐内气体体积不变,根据,由于温度降低,可知罐内气体压强减小,罐内气体压强与外部大气压不是始终相等,故D错误。
故选A。
4.密闭容器内一定质量的理想气体经历如图所示的ab、bc、cd、da四个状态变化过程。已知bc延长线过坐标原点,ab竖直,cd水平,da和bc平行。下列说法正确的是( )
A.ab过程中气体压强不断减小
B.bc过程中单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增加
C.cd过程中气体分子数密度不断增大
D.da过程中气体压强不断减小
【答案】B
【详解】A.ab过程中气体温度不变,体积减小,所以气体压强不断增大,故A错误;
B.bc过程中气体气压不变,因为温度减小,分子的热运动减弱,分子撞击器壁的力变小,为了保持压强不变,所以单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增加,故B正确;
C.cd过程中气体体积不变,气体分子数量不变,所以气体分子数密度不变,故C错误;
D.根据公式可得气体体积与温度的关系
da过程中图像上的每个点与原点的连线的斜率不断减小,而分子数量没有变化,所以气体压强不断变大,故D错误。
故选B。
5.如图是某学生制作的简易温度计:一根透明的吸管水平插在易拉罐上,通过管内一小段液柱封闭了一定质量的空气(视为理想气体),整个装置不漏气。在外界大气压强不变的情况下,当环境温度改变时,液柱会停留在吸管中不同位置,即可显示环境温度。则下列说法正确的是( )
A.吸管左侧的温度刻度值比右侧的温度刻度值要高
B.吸管的温度刻度为左侧稀疏、右侧密集的不等间距刻度
C.若环境温度升高导致大气压强降低,则该温度计测量的温度会偏低
D.若环境温度升高导致大气压强降低,则该温度计测量的温度会偏高
【答案】D
【详解】AB.由盖吕萨克定律得(其中V:初态气体的体积,T:初态气体的温度,S:吸管内气柱横截面的面积,:吸管内液柱移动的距离,:环境温度的改变量)
解得,故吸管内液柱移动的距离与环境温度改变量成正比,吸管左侧的温度刻度值比右侧的温度刻度值要低。
若在吸管上标注等差温度值,则刻度均匀,故A错误,B错误;
CD.当大气压强降低时,由于内部气体膨胀,吸管内的液柱向右移动,若使用该温度计测量温度,测量出的温度会偏高,故C错误,D正确。
故选D。
6.开香槟的过程中,瓶中的气体的体积V与温度T的关系如图所示,已知A、B状态的气体压强分别为和(气体可视作理想气体),下列说法正确的是( )
A.与的大小关系无法仅由图像确定
B.与的比值等于
C.气体分子间的平均距离大于其分子直径的十倍
D.该过程为等容过程,气体对外做功
【答案】C
【详解】A.开香槟过程中,瓶内气体溢出,气体体积增大,气体对外做功(W<0),温度降低(开瓶过程时间极短,视为Q=0),根据可知,该过程气体压强减小,故,故A错误;
B.根据
开香槟过程中,瓶内气体有泄漏(即有),可知,故B错误;
C.题目中明确气体可视作理想气体,而理想气体的模型假设就是分子间的平均距离远大于分子直径(通常大于十倍),故C正确;
D.图像显示气体体积V随温度T变化,不是等容过程。且从A到B体积减小,是外界对气体做功,故D错误。
故选C。
7.在研究热机效率与微观机制时, 科学家常借助理想气体模型分析热力学过程。如图为一定质量的理想气体经历 循环过程中气体压强 p 与热力学温度 T 的关系图像。已知 AB、BC 分别与横轴和纵轴平行,CA 延长线过坐标原点。下列说法正确的是( )
A. 过程,气体的体积将增大
B. 过程,单位时间撞击器壁单位面积的分子数增多
C. 过程,每个气体分子的动能均保持不变
D. 过程,气体放出的热量小于气体内能的减少量
【答案】A
【详解】A.根据理想气体状态方程,有
过程,温度升高,压强不变,气体的体积将增大,故A正确;
B.过程,温度升高,分子的平均动能增大,压强不变,气体的体积将增大,分子数密度减小,单位时间撞击器壁单位面积的分子数减少,故B错误;
C. 过程,温度不变,分子的平均动能不变,并不是每个气体分子的动能均保持不变,故C错误;
D.根据理想气体状态方程,有
变形可得,可知 过程体积不变,气体做功为0,即W=0
温度降低,气体的内能减少,即
根据热力学第一定律,有
可知,即气体放出的热量等于气体内能的减少量,故D错误。
故选A。
8.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,图像如图所示。该气体在此过程中一定减小的是( )
A.分子势能 B.分子平均动能 C.内能 D.分子数密度
【答案】D
【详解】A.理想气体忽略分子间相互作用力,分子势能始终为0,保持不变,故A错误;
BC.从状态A到状态B,气体压强、体积都增大,根据理想气体状态方程
可知随着的增大,温度升高;温度是分子平均动能的标志,温度升高则分子平均动能增大;理想气体内能仅与温度有关,因此气体的内能也增大,故B、C错误;
D.一定质量的气体,总分子数不变,过程中体积增大,因此单位体积内的分子数(分子数密度)一定减小,故D正确。
故选D。
二、多选题
9.有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示。图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时,按住锁扣把吸盘紧压在墙上(如图乙),然后把锁扣扳下(如图丙),让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出,使吸盘牢牢地被固定在墙壁上。吸盘拉出过程中,吸盘内封闭的气体可视为理想气体,且温度始终保持不变。则此过程中( )
A.吸盘内气体压强增大
B.吸盘内气体要吸收热量
C.吸盘内气体分子的密度增大
D.吸盘内气体分子的平均动能不变
【答案】BD
【详解】ACD.吸盘内封闭了一定质量的理想气体,由图可知,吸盘内的气体体积变大,吸盘内气体分子的密度减小;温度不变,吸盘内气体分子的平均动能不变;温度不变,体积变大,由玻意耳定律可知,吸盘内气体压强减小,故AC错误,D正确;
B.理想气体温度不变,内能不变,体积变大,外界对气体做负功,根据热力学第一定律可知,吸盘内气体要吸收热量,故B正确。
故选BD。
10.如图甲所示,导热良好的气缸水平放置,两个活塞将理想气体分隔为体积均为V0的A、B两部分。现将气缸缓慢转动到与水平方向成30°角的位置,如图乙所示。已知大气压强为p0,两活塞横截面积均为S,质量均为(g为重力加速度),不计活塞与气缸间的摩擦,环境温度保持不变。据数学知识知:图丙中的反比例函数,图像上a、b间的曲线与x轴所围成的面积为,其中ln为自然对数。下列判断正确的是( )
A.图乙中A部分气体的压强为
B.图乙中A、B两部分气体的密度之比6∶5
C.此过程中B部分气体向外界放出的热量为
D.此过程中A部分气体向外界放出的热量为
【答案】BD
【详解】AB.由题意可知,A、B两部分的初状态满足:pA=pB=p0,设末状态时,气体A、B的压强分别为pA′和pB′,则有,
分别对A、B两部分的气体,由玻意耳定律可得:p0V0=pA′VA′,p0V0=pB′VB′
代入数据解得,
由于两部分气体的质量相等,则末状态时A、B两部分气体的密度之比等于体积倒数比,A错误,B正确;
CD.此过程中B部分气体等温压缩,则满足
外界对气体做功大小等于p-V图像与坐标轴围成的面积,则为
根据热力学第一定律可知,气体向外界放出的热量为
同理可知,此过程中A部分气体向外界放出的热量为,则C错误,D正确;
故选BD。
11.如图为小津同学设计的一款简易温度报警装置及其简化示意图。在竖直放置、导热性能良好的汽缸中,用活塞密闭一定质量的气体。当环境温度上升时,活塞缓慢向上移动,安装在活塞上表面的金属薄片与、两触点接触使电路导通,蜂鸣器报警。不计一切摩擦,此过程中密封气体可视为理想气体,则密封气体( )
A.对外做功
B.吸收的热量等于其内能的增加量
C.分子的数密度增大
D.分子的平均动能增大
【答案】AD
【详解】A.汽缸导热良好,环境温度升高时,封闭气体温度升高;活塞受力平衡,封闭气体压强保持不变,气体做等压膨胀,体积增大,气体对外做功,故A正确;
B.理想气体内能仅与温度有关,温度升高,内能增加,则
根据热力学第一定律
气体对外做功,故
整理得,即吸收的热量等于内能增加量与气体对外做功之和,大于内能的增加量,故B错误;
C.气体总分子数不变,体积增大,单位体积的分子数(分子数密度)减小,故C错误;
D.温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子平均动能增大,故D正确。
故选AD。
12.如图所示,某款气压式电脑桌的核心结构为导热性能良好的汽缸与活塞组成,二者之间封闭着一定质量的理想气体,活塞与汽缸内壁接触光滑且密封性良好,可自由移动。初始时,桌面空载,封闭气体处于状态A;将电脑及配套设备放置于桌面后,汽缸缓慢下移,桌面稳定在较低位置,此时气体状态为B;随后开启空调调节室内温度,一段时间后桌面回升至初始高度,气体达到新的稳定状态C。忽略外界大气压变化,下列说法正确的是( )
A.从状态A到状态B的过程中,气体分子平均动能不变
B.从状态A到状态B的过程中,气体对外界做功,内能减小
C.从状态B到状态C的过程中,气体的压强不变,温度升高
D.从状态B到状态C的过程中,单位体积内气体分子数不变,碰撞次数增多
【答案】AC
【详解】AB.由于其导热性能良好,所以从状态A到状态B的过程中,气体的温度不变,所以气体分子的平均动能和内能均不变。但是由于汽缸缓慢下移,所以气体的体积变小,外界对气体做功,故A正确,B错误;
CD.从状态B到状态C的过程中,由于桌面上的东西不变,所以其气体的压强不变,气体的体积变大,即,有
解得
所以气体的温度升高,则体积增大,单位体积内气体分子数变小,碰撞次数减少,故C正确,D错误。
故选AC。
三、解答题
13.气垫鞋的鞋底设置有气垫储气腔,穿上鞋后,储气腔内气体可视为质量不变的理想气体,可以起到很好的减震效果。使用过程中,储气腔内密封的气体被反复压缩、扩张。某气垫鞋储气腔水平方向上的有效面积为S,鞋底上部无外界压力时储气腔的体积为、压强为,储气腔能承受的最大压强为。当质量为m的人穿上鞋运动时,可认为人受到的支持力全部由腔内气体提供,不计储气腔内气体的温度变化,鞋体由特殊超轻材料制作,不计重力。外界大气压强恒为,重力加速度大小为,求:
(1)当人站立在水平地面上静止时,每只鞋的储气腔内的压强及腔内气体体积;
(2)在储气腔不损坏的情况下,该气垫鞋能给人竖直向上的最大加速度a。
【答案】(1),
(2)
【详解】(1)人站立在水平地面静止时,重力由两只鞋平均分担,对单只鞋的储气腔受力分析,由平衡条件得
解得;
储气腔内气体温度不变,发生等温变化,由玻意耳定律得
联立解得。
(2)储气腔承受最大压强时,对人的支持力最大,对应加速度最大,对人由牛顿第二定律得
将代入解得。
14.如图所示,容器甲及内部活塞导热性能好;容器乙及内部活塞绝热性能好(视为绝热装置)。甲、乙内部各封闭了一定质量的理想气体。已知大气压强恒为,两活塞质量均为、截面积均为,重力加速度为,不计活塞与容器间的摩擦,环境温度不变。
(1)在甲内活塞上缓慢倒入一定质量的沙粒,活塞最终稳定时,封闭气体体积减为初始的一半,求所倒沙粒的质量;
(2)用乙内电热丝将封闭气体缓慢加热。若活塞锁定,由初始状态,气体温度升高,吸收的热量为。若活塞不锁定,气体由相同的初始状态,温度升高,吸收的热量为,求此过程中活塞移动的距离。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)甲容器导热,环境温度不变,内部气体做等温变化。初始状态对活塞受力平衡
可得封闭气体初始压强
加入沙粒稳定后,对活塞 + 沙粒受力分析
可得
根据玻意耳定律
由题意得
联立可得
(2)理想气体内能仅与温度有关,两种情况温度均升高,因此内能变化相等
活塞锁定时,气体体积不变,气体不做功()
根据热力学第一定律得
活塞不锁定时,活塞平衡,气体压强保持不变
气体膨胀推动活塞,气体对外做功,外界对气体做功为
根据热力学第一定律
联立可得
解得
15.如图所示是汽车轮胎的简化模型,轮胎内封闭了一定质量的理想气体。初始时,轮胎内气体的温度,压强,容积。汽车行驶一段时间后,因摩擦生热,轮胎内气体温度升高至,轮胎容积膨胀为。已知大气压强,理想气体内能满足,其中。
(1)求温度升高后轮胎内气体的压强;
(2)若该过程中轮胎内气体对外界做功,求轮胎内气体与外界热交换的热量,并说明吸放热的情况。
【答案】(1)
(2),气体吸热
【详解】(1)根据理想气体状态方程
解得温度升高后轮胎内气体的压强
(2)由
可得
由热力学第一定律
代入数据得
因为,说明气体吸热。
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专题08 气体的性质
【巩固训练】
1.甲:p0-ρgh;乙:p0-ρgh;丙:p0-ρgh;丁:p0+ρgh1;戊:pa=p0+ρg(h2-h1-h3);pb=p0+ρg(h2-h1)
【详解】题图甲中,以高为h的液柱为研究对象,由平衡条件有
p甲S+ρghS=p0S
所以
p甲=p0-ρgh
题图乙中,以B液面为研究对象,由平衡条件有
p乙S+ρghS=p0S
p乙=p0-ρgh
题图丙中,以B液面为研究对象,由平衡条件有
p丙S+ρghSin 60°·S=p0S
所以
题图丁中,以A液面为研究对象,由平衡条件有
p丁S=p0S+ρgh1S
所以
p丁=p0+ρgh1
题图戊中,从开口端开始计算,右端大气压强为p0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b气柱的压强为
pb=p0+ρg(h2-h1)
故a气柱的压强为
pa=pb-ρgh3=p0+ρg(h2-h1-h3)
2.(1);(2)
【详解】(1)当玻璃管静止时,设被封闭气体的压强为,以水银柱为研究对象,其受力情况如图甲所示,
根据水银柱沿斜面方向受力平衡有
而
所以
(2)在玻璃管沿粗糙斜面匀加速下滑过程中,设被封闭气体压强为,以玻璃管、水银柱及封闭气体整体为研究对象,其受力情况如图乙所示,分别沿垂直于斜面和平行于斜面方向应用力的平衡条件和牛顿第二定律得
又
所以
以水银柱为研究对象,其受力情况如图丙所示
沿平行于斜面方向应用牛顿第二定律得
所以
将及上面求出的值代入该式并整理得
题号
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
A
A
A
C
B
C
D
【综合训练】
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
D
A
B
D
C
A
D
BD
BD
题号
11
12
答案
AD
AC
13.(1),
(2)
【详解】(1)人站立在水平地面静止时,重力由两只鞋平均分担,对单只鞋的储气腔受力分析,由平衡条件得
解得;
储气腔内气体温度不变,发生等温变化,由玻意耳定律得
联立解得。
(2)储气腔承受最大压强时,对人的支持力最大,对应加速度最大,对人由牛顿第二定律得
将代入解得。
14.(1)
(2)
【详解】(1)甲容器导热,环境温度不变,内部气体做等温变化。初始状态对活塞受力平衡
可得封闭气体初始压强
加入沙粒稳定后,对活塞 + 沙粒受力分析
可得
根据玻意耳定律
由题意得
联立可得
(2)理想气体内能仅与温度有关,两种情况温度均升高,因此内能变化相等
活塞锁定时,气体体积不变,气体不做功()
根据热力学第一定律得
活塞不锁定时,活塞平衡,气体压强保持不变
气体膨胀推动活塞,气体对外做功,外界对气体做功为
根据热力学第一定律
联立可得
解得
15.(1)
(2),气体吸热
【详解】(1)根据理想气体状态方程
解得温度升高后轮胎内气体的压强
(2)由
可得
由热力学第一定律
代入数据得
因为,说明气体吸热。
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专题08 气体的性质
目录
【知识梳理】····························································································1
知识点 1气体压强的计算···········································································1
知识点 2气体实验定律 理想气体状态方程·····················································2
知识点 3气体状态变化的图像问题·································································2
【方法技巧】····························································································3
方法技巧 1气体实验三定律微观解释························································3
方法技巧 2应用气体实验定律或理想气体状态方程解题的基本思路·······················3
方法技巧 3处理气体状态变化的图像问题的技巧·······················3
【巩固训练】····························································································4
【综合训练】···························································································8
【知识梳理】
知识点 1气体压强的计算
1.活塞模型
如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。
求气体压强的基本方法:先对活塞进行受力分析,然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。
图甲中活塞的质量为m,活塞横截面积为S,外界大气压强为p0。由于活塞处于平衡状态,所以p0S+mg=pS,则气体的压强为p=p0+。
图乙中的液柱也可以看成“活塞”,由于液柱处于平衡状态,所以pS+mg=p0S,
则气体压强为p=p0-=p0-ρ液gh。
2.连通器模型
如图所示,U形管竖直放置。同一液体中的相同高度处压强一定相等,所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。
则有pB+ρgh2=pA,而pA=p0+ρgh1,
所以气体B的压强为pB=p0+ρg(h1-h2)。
知识点 2 气体实验定律 理想气体状态方程
1.气体实验定律
内容
表达式
图像
玻意耳定律
一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比
p1V1=p2V2
查理定律
一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比
拓展:Δp=ΔT
盖—吕萨克定律
一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比
拓展:ΔV=ΔT
2.理想气体状态方程
(1)理想气体:在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
①在压强不太大、温度不太低时,实际气体可以看作理想气体。
②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用,一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定。
(2)理想气体状态方程:或=C(质量一定的理想气体)。
(3)克拉伯龙方程:pV=nRT,其中n表示物质的量,n=,R为常数,对所有气体都相等。
知识点 3 气体状态变化的图像问题
四种图像的比较
类别
特点(其中C为常量)
举例
p-V
pV=CT,即pV之积越大的等温线温度越高,线离原点越远
p-
p=CT,斜率k=CT,即斜率越大,温度越高
p-T
p=T,斜率k=,即斜率越大,体积越小
V-T
V=T,斜率k=,即斜率越大,压强越小
【方法技巧】
技巧1:气体实验三定律微观解释
(1)玻意耳定律的微观解释:
一定质量的某种理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能不变。体积减小时,分子的数密度增大,气体的压强增大。
(2)查理定律的微观解释:
一定质量的某种理想气体,体积保持不变时,分子的数密度保持不变,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强增大。
(3)盖—吕萨克定律的微观解释:
一定质量的某种理想气体,温度升高时,分子的平均动能增大。只有气体的体积同时增大,使分子的数密度减小,才能保持压强不变。
技巧2:应用气体实验定律或理想气体状态方程解题的基本思路
技巧3:处理气体状态变化的图像问题的技巧
1.图像上的某一条直线段或曲线段对应气体状态变化的一个过程,首先要看此过程属于等温、等容还是等压变化,然后用相应规律求解。
2.在V-T图像(或p-T图像)中,比较两个状态的压强(或体积)时,可直接根据气体实验定律确定两个状态参量的关系,也可根据某点与原点连线斜率的大小确定,斜率越大,压强(或体积)越小;斜率越小,压强(或体积)越大。
【巩固训练】
题型 1 气体压强的计算
1.若已知大气压强为p0,液体密度均为ρ,重力加速度为g,图中各装置均处于静止状态,求各装置中被封闭气体的压强。
2.如图所示,粗细均匀的长直玻璃管被轻绳倒挂于倾角为的斜面上,管内有一段长为的水银柱(其密度为)封闭着一段空气柱,大气压强为,重力加速度大小为。求在下列情况下,被封闭气体的压强为多少。(式中各物理量单位均为国际单位制单位)
(1)玻璃管静止不动;
(2)剪断细绳后,玻璃管沿斜面保持平稳加速下滑过程(已知管与斜面间动摩擦因数为,且)。
题型 2 气体实验定律 理想气体状态方程
3.如图所示,一端封闭的竖直玻璃管开口向上,管内有一段高的水银柱将长为l的空气柱密封在管中,水银上表面与管口齐平。现用注射器缓慢向管口继续滴入水银,直至水银与管口再次齐平。已知大气压强,玻璃管导热良好,环境温度不变,整个过程未有水银溢出,则初始时空气柱的长度l可能为( )
A.85 cm B.80 cm C.75 cm D.70 cm
4.两端封闭的玻璃管水平放置,一段水银柱将管中的气体a、b隔开,水银柱处于静止状态,图中标明了气体a、b的体积和温度的关系。如果气体a、b均升高相同的温度,水银柱向左移动的是( )
A. B.
C. D.
5.乌鲁木齐市4月昼夜温差较大。清晨环境温度为7℃,王老师用活塞将一定质量的空气(可视为理想气体)封闭在水平固定的导热汽缸内,汽缸内气柱长度为;下午环境温度升高至21℃,王老师测得汽缸内气柱长度为,并将活塞固定;傍晚环境温度下降至14℃,汽缸内空气压强变为。已知外界大气压强始终为,活塞与汽缸间无摩擦且不漏气,下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图,玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定质量的空气(可看作理想气体)。若玻璃管中水柱上升,则玻璃泡内气体的变化可能是( )
A.温度降低,压强增大 B.温度升高,压强不变
C.温度升高,压强减小 D.温度不变,压强减小
题型 3 气体状态变化的图像问题
7.一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A。其中C→D→A为等温过程。该循环过程如图所示,下列说法错误的是( )
A.A→B过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
B.B→C过程中,气体内能减少
C.状态A的气体分子平均动能比状态C的气体分子平均动能大
D.气体状态变化的全过程中,气体对外做的功等于该图像围成的面积
8.如图所示,右端开口的水平玻璃管内用水银柱封住一定质量的理想气体,设为状态;先保持气体温度不变,使玻璃管以左端为圆心,从水平位置逆时针缓慢转到开口向上的竖直位置,此时为状态;再缓慢改变气体温度,使水银柱回到玻璃管内的初位置,此时为状态。下面四幅图中能正确描述该气体变化过程的是( )
A. B.
C. D.
9.一定质量的理想气体经历了a→b→c→a循环,其V-T图像如图所示,气体在各状态时的温度、压强和体积部分已标出。已知该气体在状态a时的温度为T0、体积为V0、压强为p0。下列说法正确的是( )
A.气体在状态b的压强是2p0
B.气体由状态c到状态a的过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少
C.气体由状态b到状态c的过程,气体内能增大,气体从外界吸热
D.气体由状态a到状态b的过程,外界对气体做功,气体从外界吸热
10.一自行车车胎内空气(可视为理想气体)由状态到状态,此过程中气体的体积与热力学温度的变化图像如图所示,已知状态下胎内气体压强为,此过程中气体内能增加600J。以下说法正确的是( )
A.状态下车胎内空气单位时间内作用于胎壁单位面积上的冲量较状态大
B.状态下车胎内空气单位时间内碰撞胎壁单位面积上的分子数较状态小
C.由状态到状态的过程中,气体对外做的功为
D.由状态到状态的过程中,气体吸收的热量为
【综合训练】
一、单选题
1.用热力学方法可测量当地的重力加速度。如图,粗细均匀且导热性良好的玻璃细管开口向上竖直放置,管内用高度为h的水银柱封闭了长度为的空气柱(视为理想气体)。若在细管中沿管壁再注入一定体积的水银,使水银柱的高度变为2h,则空气柱的长度为。已知水银的密度为,大气压强为,环境温度不变,则当地的重力加速度大小为( )
A. B. C. D.
2.如图所示,某同学将一根两端开口的细玻璃管竖直插入盛有水的烧杯中,用手指按住玻璃管上端开口处,然后向下缓慢移动一段距离,管内封闭空气可视为理想气体。若整个过程中,气体温度保持不变,则管内气体( )
A.内能变大 B.体积不变 C.从外界吸热 D.压强增大
3.“拔火罐”是一种传统的中医疗法,利用燃烧在罐内形成负压,使其吸附于皮肤表面。若罐内气体可视为理想气体,且气体体积不变。在罐内气体温度逐渐下降的过程中,下列说法正确的是( )
A.罐内气体分子的平均动能减小 B.罐内气体的内能不变
C.罐内气体密度增大 D.罐内气体压强与外部大气压始终相等
4.密闭容器内一定质量的理想气体经历如图所示的ab、bc、cd、da四个状态变化过程。已知bc延长线过坐标原点,ab竖直,cd水平,da和bc平行。下列说法正确的是( )
A.ab过程中气体压强不断减小
B.bc过程中单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增加
C.cd过程中气体分子数密度不断增大
D.da过程中气体压强不断减小
5.如图是某学生制作的简易温度计:一根透明的吸管水平插在易拉罐上,通过管内一小段液柱封闭了一定质量的空气(视为理想气体),整个装置不漏气。在外界大气压强不变的情况下,当环境温度改变时,液柱会停留在吸管中不同位置,即可显示环境温度。则下列说法正确的是( )
A.吸管左侧的温度刻度值比右侧的温度刻度值要高
B.吸管的温度刻度为左侧稀疏、右侧密集的不等间距刻度
C.若环境温度升高导致大气压强降低,则该温度计测量的温度会偏低
D.若环境温度升高导致大气压强降低,则该温度计测量的温度会偏高
6.开香槟的过程中,瓶中的气体的体积V与温度T的关系如图所示,已知A、B状态的气体压强分别为和(气体可视作理想气体),下列说法正确的是( )
A.与的大小关系无法仅由图像确定
B.与的比值等于
C.气体分子间的平均距离大于其分子直径的十倍
D.该过程为等容过程,气体对外做功
7.在研究热机效率与微观机制时, 科学家常借助理想气体模型分析热力学过程。如图为一定质量的理想气体经历 循环过程中气体压强 p 与热力学温度 T 的关系图像。已知 AB、BC 分别与横轴和纵轴平行,CA 延长线过坐标原点。下列说法正确的是( )
A. 过程,气体的体积将增大
B. 过程,单位时间撞击器壁单位面积的分子数增多
C. 过程,每个气体分子的动能均保持不变
D. 过程,气体放出的热量小于气体内能的减少量
8.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,图像如图所示。该气体在此过程中一定减小的是( )
A.分子势能 B.分子平均动能 C.内能 D.分子数密度
二、多选题
9.有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示。图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时,按住锁扣把吸盘紧压在墙上(如图乙),然后把锁扣扳下(如图丙),让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出,使吸盘牢牢地被固定在墙壁上。吸盘拉出过程中,吸盘内封闭的气体可视为理想气体,且温度始终保持不变。则此过程中( )
A.吸盘内气体压强增大
B.吸盘内气体要吸收热量
C.吸盘内气体分子的密度增大
D.吸盘内气体分子的平均动能不变
10.如图甲所示,导热良好的气缸水平放置,两个活塞将理想气体分隔为体积均为V0的A、B两部分。现将气缸缓慢转动到与水平方向成30°角的位置,如图乙所示。已知大气压强为p0,两活塞横截面积均为S,质量均为(g为重力加速度),不计活塞与气缸间的摩擦,环境温度保持不变。据数学知识知:图丙中的反比例函数,图像上a、b间的曲线与x轴所围成的面积为,其中ln为自然对数。下列判断正确的是( )
A.图乙中A部分气体的压强为
B.图乙中A、B两部分气体的密度之比6∶5
C.此过程中B部分气体向外界放出的热量为
D.此过程中A部分气体向外界放出的热量为
11.如图为小津同学设计的一款简易温度报警装置及其简化示意图。在竖直放置、导热性能良好的汽缸中,用活塞密闭一定质量的气体。当环境温度上升时,活塞缓慢向上移动,安装在活塞上表面的金属薄片与、两触点接触使电路导通,蜂鸣器报警。不计一切摩擦,此过程中密封气体可视为理想气体,则密封气体( )
A.对外做功
B.吸收的热量等于其内能的增加量
C.分子的数密度增大
D.分子的平均动能增大
12.如图所示,某款气压式电脑桌的核心结构为导热性能良好的汽缸与活塞组成,二者之间封闭着一定质量的理想气体,活塞与汽缸内壁接触光滑且密封性良好,可自由移动。初始时,桌面空载,封闭气体处于状态A;将电脑及配套设备放置于桌面后,汽缸缓慢下移,桌面稳定在较低位置,此时气体状态为B;随后开启空调调节室内温度,一段时间后桌面回升至初始高度,气体达到新的稳定状态C。忽略外界大气压变化,下列说法正确的是( )
A.从状态A到状态B的过程中,气体分子平均动能不变
B.从状态A到状态B的过程中,气体对外界做功,内能减小
C.从状态B到状态C的过程中,气体的压强不变,温度升高
D.从状态B到状态C的过程中,单位体积内气体分子数不变,碰撞次数增多
三、解答题
13.气垫鞋的鞋底设置有气垫储气腔,穿上鞋后,储气腔内气体可视为质量不变的理想气体,可以起到很好的减震效果。使用过程中,储气腔内密封的气体被反复压缩、扩张。某气垫鞋储气腔水平方向上的有效面积为S,鞋底上部无外界压力时储气腔的体积为、压强为,储气腔能承受的最大压强为。当质量为m的人穿上鞋运动时,可认为人受到的支持力全部由腔内气体提供,不计储气腔内气体的温度变化,鞋体由特殊超轻材料制作,不计重力。外界大气压强恒为,重力加速度大小为,求:
(1)当人站立在水平地面上静止时,每只鞋的储气腔内的压强及腔内气体体积;
(2)在储气腔不损坏的情况下,该气垫鞋能给人竖直向上的最大加速度a。
14.如图所示,容器甲及内部活塞导热性能好;容器乙及内部活塞绝热性能好(视为绝热装置)。甲、乙内部各封闭了一定质量的理想气体。已知大气压强恒为,两活塞质量均为、截面积均为,重力加速度为,不计活塞与容器间的摩擦,环境温度不变。
(1)在甲内活塞上缓慢倒入一定质量的沙粒,活塞最终稳定时,封闭气体体积减为初始的一半,求所倒沙粒的质量;
(2)用乙内电热丝将封闭气体缓慢加热。若活塞锁定,由初始状态,气体温度升高,吸收的热量为。若活塞不锁定,气体由相同的初始状态,温度升高,吸收的热量为,求此过程中活塞移动的距离。
15.如图所示是汽车轮胎的简化模型,轮胎内封闭了一定质量的理想气体。初始时,轮胎内气体的温度,压强,容积。汽车行驶一段时间后,因摩擦生热,轮胎内气体温度升高至,轮胎容积膨胀为。已知大气压强,理想气体内能满足,其中。
(1)求温度升高后轮胎内气体的压强;
(2)若该过程中轮胎内气体对外界做功,求轮胎内气体与外界热交换的热量,并说明吸放热的情况。
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