完整word版高中物理选修33气体压强专项练习题附答案Word格式.docx
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此时用于压A的力F=500N。
求活塞A下移的距离。
7、如图所示,可沿气缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒形气缸分隔成A、B两部分。
活塞与气缸顶部有一弹簧相连。
当活塞位于气缸底部时弹簧恰好无形变。
开始时B内充有一定量的气体,A内是真空。
B部分高度为L1=0.10米、此时活塞受到的弹簧作用力与重力的大小相等。
现将整个装置倒置,达到新的平衡后B部分的高度L2等于多少?
设温度不变。
8、如图,上端开口的竖直气缸由大、小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞,两活塞用刚性轻杆连接,两活塞间充有氧气,小活塞下方充有氮气。
已知:
大活塞的质量为2m,横截面积为2S,小活塞的质量为m,横截面积为S;
两活塞间距为L;
大活塞导热性能良好,气缸及小活塞绝热。
初始时氮气和气缸外大气的匀强均为
,大活塞与大圆筒底部相距
,两活塞与气缸壁之间的摩擦不计,重力加速度为g。
现通过电阻丝缓慢加热氮气。
当小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐时,氮气的压强。
9、如图所示,导热的圆柱形气缸放置在水平桌而上,横截面积为S、质量为ml的活塞封闭着一定质量的气体(可视为理想气体),活塞与气缸间无摩擦且不漏气.总质量为m2:
的砝码盘(含砝码)通过左侧竖直的细绳与活塞相连.当环境温度为T时,活塞离缸底的高度为h.现使环境温度缓慢降为
:
①当活塞再次平衡时,活塞离缸底的高度是多少?
②保持环境温度为
不变,在砝码盘中添加质量为△m的砝码时,
活塞返回到高度为h处,求大气压强p0.
9、一定质量的理想气体被活塞封闭在圆筒形的金属气缸内,如题10
(2)图所示,活塞的质量为m=30Kg,横截面积为S=100cm2,活塞与气缸底之间用一轻弹簧连接,活塞可沿气缸壁无摩擦滑动且不漏气。
开始时使气缸水平放置,连接活塞和气缸底的弹簧处于自然长度l0=50cm。
经测量大气压强p0=1.0×
105Pa,将气缸从水平位置缓慢地竖直立起,稳定后活塞下移
,整个过程外界温度不变。
气缸竖直放置时的压强,并判断能否求解弹簧的劲度系数。
11、如图,上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管内有一部分水银封住密闭气体,横截面积分别为S1=1cm2、S2=2cm2,细管内水银长度为h1=4cm,封闭气体长度为L=6cm。
大气压强为p0=76cmHg,气体初始温度为T1=280K,上管足够长。
(1)缓慢升高气体温度,求水银刚好全部进入粗管内时的温度T2;
(2)气体温度保持T2不变,为使封闭气体长度变为8cm,需向开口端注入的水银柱的体积为多少?
12、如图,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置.玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱,中间有一段长为l2=25.0cm的水银柱,上部空气柱的长度l3=40.0cm.已知大气压强为P0=75.0cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓缓往下推,使管下部空气柱长度变为
.假设活塞下推过程中没有漏气,试求:
(1)最后管下部空气的压强为多少cmHg?
(2)活塞下推的距离(cm)
13、如图所示,在长为L=57cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内,用4cm高的水银柱封闭着51cm长的理想气体,管内外气体的温度均为33℃,大气压强p0=76cmHg.
①若缓慢对玻璃管加热,当水银柱上表面与管口刚好相平时,求管中气体的温度;
②若保持管内温度始终为33℃,现将水银缓慢注入管中,
直到水银柱上表面与管口相平,求此时管中气体的压强.
14、如图所示,两端开口、粗细均匀的足够长的玻璃管插在水银槽中,管的上部有一定长度的水银,两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中。
开启上部连通左右水银的阀门A,当温度为300K平衡时水银的位置如图(h1=h2=5cm,L1=50cm),大气压为75cmHg。
(1)右管内空气柱的长度L2;
(2)关闭阀门A,当温度升至405K时,左侧竖直管内气柱的长度L3。
15、如图1所示,左端封闭、内径相同的U形细玻璃管竖直放置,左管中封闭有长为L=20cm的空气柱,两管水银面相平,水银柱足够长.已知大气压强为p0=75cmHg.
(1)若将装置翻转180°
,使U形细玻璃管竖直倒置(水银未溢出),如图2所示.当管中水银静止时,求左管中空气柱的长度;
(2)若将图1中的阀门S打开,缓慢流出部分水银,然后关闭阀门S,右管水银面下降了H=35cm,求左管水银面下降的高度.
16、如图,在柱形容器中密闭有一定质量理想气体,一光滑导热活塞将容器分为A、B两部分,离气缸底部高为49cm处开有一小孔,与装有水银的U形管相连,容器顶端有一阀门K.先将阀门打开与大气相通,外界大气压等于p0=75cmHg,室温t0=27℃,稳定后U形管两边水银面的高度差为△h=25cm,此时活塞离容器底部为L=50cm.闭合阀门,使容器内温度降至﹣57℃,发现活塞下降,且U形管左管水银面比右管水银面高25cm.(U形管内径很小,活塞有一定质量,但不考虑厚度)求:
(1)此时活塞离容器底部高度L′;
(2)整个柱形容器的高度H.
17、如图所示,U形管右管横截面积为左管2倍,管内水银在左管内封闭了一段长为26cm、温度为280K的空气柱,左右两管水银面高度差为36cm,大气压为76cmHg.现向右管缓慢补充水银.
①若保持左管内气体的温度不变,当左管空气柱长度变为20cm时,左管内气体的压强为多大?
②在①条件下,停止补充水银,若给左管的气体加热,
使管内气柱长度恢复到26cm,则左管内气体的温度为多少?
18、如图所示,一根两端开口、横截面积为S=2cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深).管中有一个质量不计的光滑活塞,活塞下封闭着长L=21cm的气柱,气体的温度为t1=7℃,外界大气压取P0=1.0×
105Pa(相当于75cm高的汞柱的压强).
(1)若在活塞上放一个质量为m=0.1kg的砝码,保持气体的温度t1不变,则平衡后气柱为多长?
(g=10m/s2)
(2)若保持砝码的质量不变,对气体加热,使其温度升高到t2=77℃,此时气柱为多长?
(3)若在
(2)过程中,气体吸收的热量为10J,则气体的内能增加多少?
19、如图,粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口,管内有一段水银柱,右管内气体柱长为39cm,中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm。
先将口B封闭,再将左管竖直插入水银槽中,设整个过程温度不变,稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm,求:
(1)稳定后右管内的气体压强p;
(2)左管A
端插入水银槽的深度h。
(大气压强p0=76cmHg)
20、如图,在柱形容器中密闭有一定质量气体,一具有质量的光滑导热活塞将容器分为A、B两部分,离气缸底部高为49cm处开有一小孔,与U形水银管相连,容器顶端有一阀门K。
先将阀门打开与大气相通,外界大气压等于p0=75cmHg,室温t0=27°
C,稳定后U形管两边水银面的高度差为Δh=25cm,此时活塞离容器底部为L=50cm。
闭合阀门,使容器内温度降至-57°
C,发现U形管左管水银面比右管水银面高25cm。
(2)整个柱形容器的高度H。
21、
(2013上海徐汇区期末)如图所示,竖直放置的均匀细U型试管,左侧管长LOA=30cm,右管足够长且管口开口,初始时左管内被水银封闭的空气柱长20cm,气体温度为27°
C,左右两管水银面等高。
已知大气压强为
p0=75cmHg.
(1)现对左侧封闭气体加热,直至两侧水银面形成10cm长的高度差.则此时气体的温度为多少摄氏度?
(2)保持此时温度不变,从右侧管口缓慢加入水银,则至少加入多少长度的水银,可以使得左侧管内气体恢复最初的
长度?
22、如图,竖直平面内有一直角形内径相同的细玻璃管,A端封闭,C端开口,AB=BC=
,且此时A、C端等高。
平街时,管内水银总长度为
,玻璃管AB内封闭有长为
的空气柱。
汞柱高。
如果使玻璃管绕B点在竖直平面内顺时针缓慢地转动至BC管水平,求此时AB管内气体的压强为多少汞柱高?
管内封入的气体可视为理想气体且温度不变。
23、如图所示,装有水银的细U形管与巨大的密封气罐A相连,导热性能均良好,左端封闭有一段空气柱,气温为-23℃时,空气柱长为62cm,右端水银面比左端低40cm.当气温升到27℃时,U形管两边高度差增加了4cm,则气罐内气体在-23℃时的压强为是多少cmHg?
24、如图所示,截面均匀的U形玻璃细管两端都开口,玻璃管足够长,管内有两段水银柱封闭着一段空气柱,若气柱温度是270C时,空气柱在U形管的左侧,A、B两点之间封闭着的空气柱长为15cm,U形管底边长CD=10cm,AC高为5cm。
已知此时的大气压强为75cmHg。
(1)若保持气体的温度不变,从U形管左侧管口处缓慢地再注入25cm长的水银柱,
则管内空气柱长度为多少?
某同学是这样解的:
对AB部分气体,初态p1=100cmHg,V1=15Scm3,末态p2=125cmHg,V2=LScm3,
则由玻意耳定律p1V1=p2V2解得管内空气柱长度L=12cm。
以上解法是否正确,请作出判断并说明理由,如不正确则还须求出此时管内空气柱的实际长度为多少?
(3)为了使这段空气柱长度恢复到15cm,且回到A、B两点之间,可以向U形管中再注入一些水银,且改变气体的温度。
问:
应从哪一侧管口注入多长的水银柱?
气体的温度变为多少?
25、如图所示,两水平放置的导热气缸其底部由管道连通,轻质活塞a、b用钢性轻杆相连,可在气缸内无摩擦地移动,两活塞横截面积分别为Sa和Sb,且Sb=2Sa。
缸内封有一定质量的气体,系统平衡时,活塞a、b到缸底的距离均为L,已知大气压强为p0,环境温度为T0,忽略管道中的气体体积。
(1)缸中密闭气体的压强;
(2)若活塞在外力作用下向左移动
,稳定后密闭气体的压强;
(3)若环境温度升高到
,活塞移动的距离。
26、如图所示,两个绝热、光滑、不漏气的活塞A和B将气缸内的理想气体分隔成甲、乙两部分,气缸的横截面积为S=500cm2。
开始时,甲、乙两部分气体的压强均为1atm(标准大气压)、温度均为27℃,甲的体积为V1=20L,乙的体积为V2=10L。
现保持甲气体温度不变而使乙气体升温到127℃。
若要使活塞B仍停在原位置,则活塞A应向右推多大距离?
27、一内壁光滑体积为V的绝热气缸固定在水平地面上,绝热光滑活塞厚度不计,刚开始时处于气缸的中间位置,活塞两侧封闭相同质量的相同理想气体.初始状态两侧温度T0=300K,压强为P0.若活塞左侧气缸内电热丝通电,温度升高到T=600K,试求左侧气缸的压强与体积.
27、如图,两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置,汽缸底部和顶部均有细管连通,顶部的细管带有阀门K.两汽缸的容积均为
,汽缸中各有一个绝热活塞(质量不同,厚度可忽略).开始时K关闭,两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体),压强分别为
和
;
左活塞在汽缸正中间,其上方为真空;
右活塞上方气体体积为
.现使汽缸底与一恒温热源接触,平衡后左活塞升至汽缸顶部,且与顶部刚好没有接触;
然后打开K,经过一段时间,重新达到平衡.已知外界温度为T0,不计活塞与汽缸壁间的摩擦.
(1)恒温热源的温度T;
(2)重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积Vx.
29、喷雾器内有10L水,上部封闭有latm的空气2L。
关闭喷雾阀门,用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L(设外界环境温度一定,空气可看作理想气体)。
(1)当水面上方气体温度与外界沮度相等时,求气体压强,并从徽观上解释气体压强变化的原因。
(2)打开喷雾阀门,喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀,此过程气体是吸热还是放热?
简要说明理由。
30、如图所示,在以加速度a做加速运动的小车上,用质量为m的活塞将气体封闭在气缸内,外界大气压强为p0,活塞截面积为S,不计活塞与气缸间的摩擦,则气缸内气体的压强是多少?
31、容积为2L的烧瓶,在压强为1.0×
105Pa时,用塞子塞住,此时温度为27℃,当把它加热到127℃时,塞子被打开了,稍过一会儿,重新把盖子塞好,停止加热并使它逐渐降温到27℃,求:
(1)塞子打开前的最大压强
(2)27℃时剩余空气的压强.
32、容器内装有1kg的氧气,开始时,氧气压强为1.0×
106Pa,温度为57℃,因为漏气,经过一段时间后,容器内氧气压强变为原来的
,温度降为27℃,求漏掉多少千克氧气?
33、某压缩式喷雾器储液桶的容量为5.7×
10﹣3m3往桶内倒入4.2×
10﹣3m3的药液后开始打气,打气过程中药液不会向外喷出,如图所示.如果每次能打进2.5×
10﹣4m3的空气,要使喷雾器内空气的压强达4atm,应打气几次?
这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完?
(设大气压强为1atm)
33、用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便,但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸。
我们通常用的可乐易拉罐容积V=355mL。
假设在室温(17℃)罐内装有0.9V的饮料,剩余空间充满CO2气体,气体压强为1atm。
若易拉罐承受的压强为1.2atm,则保存温度不能超过多少?
34、有一块防水仪表,密封性能良好,表内外压强差超过6.0x10
4Pa时表盘玻璃将爆裂。
某运动员携带此表攀登珠峰,山下温度为27℃,表内气压为l.0x10
5Pa;
登上珠峰时,表盘玻璃发生爆裂,此时山上气温为-23℃。
表内气体体积的变化可忽略不计。
分析说明表盘玻璃是向外还是向内爆裂,并求山顶大气压强是多少?
(结果保留两位有效数字)
36、为适应太空环境,去太空旅行的航天员都要穿航天服.航天服有一套生命系统,为航天员提供合适温度、氧气和气压,让航天员在太空中如同在地面上一样.假如在地面上航天服内气压为1.0×
105Pa,气体体积为2L,到达太空后由于外部气压低,航天服急剧膨胀,内部气体体积变为4L,使航天服达到最大体积.若航天服内气体的温度不变,将航天服视为封闭系统.
①求此时航天服内的气体压强;
②若开启航天服封闭系统向航天服内充气,使航天服内的气压恢复到9.0×
104Pa,则需补充1.0×
105Pa的等温气体多少升?
参考答案
1、答案:
①B、C时的温度分别为177℃,27℃
②A到状态C的过程中放热.
2、解析:
(i)C状态的温度TC=150K
(ii)UC=150J
3、答案:
(i)活塞静止时气缸内封闭气体的体积为
(ii)现在活塞上放置一个2kg的砝码,再让周围环境温度缓慢升高,要使活塞再次回到气缸顶端,则环境温度应升高到327摄氏度
4、①
②
5、答:
(1)活塞与气缸底部之间的距离为20cm;
(2)加热到675K时封闭气体的压强1.5×
105pa.
6、
l=0.3m
(2分)
7、 L2=2L1=0.2米、 ⑥
8、
9、答:
①当活塞再次平衡时,活塞离缸底的高度是
②大气压强p0为
10、设竖直位置缸内气体的压强为P,由波意耳定律有
(Pa)
11、解:
(1)T2=455K
(2)此时水银柱的液面高度差h3=97.5-76=21.5cm
注入的水银柱体积V注=(21.5-3)×
2=37cm3
12、答:
(1)最后管下部空气的压强为125cmHg;
(2)活塞下推的距离为15cm.
13、答:
①若缓慢对玻璃管加热,当水银柱上表面与管口刚好相平时,管中气体的温度是318K;
②若保持管内温度始终为33℃,现将水银缓慢注入管中,直到水银柱上表面与管口相平,此时管中气体的压强是85cmHg.
14、答案:
(1)50cm
(2)60cm
15、答:
(1)左管中空气柱的长度为20cm或37.5cm
(2)左管水银面下降的高度为10cm
16、答:
(1)此时活塞离容器底部高度L′=48cm;
(2)整个柱形容器的高度H=75cm
17、答:
①当左管空气柱长度变为20cm时,左管内气体的压强为52cmHg;
②使管内气柱长度恢复到26cm,则左管内气体的温度为427K.
18、答:
(1)若在活塞上放一个质量为m=0.1kg的砝码,保持气体的温度t1不变,则平衡后气柱为20cm
(2)若保持砝码的质量不变,对气体加热,使其温度升高到t2=77℃,此时气柱为25cm.
(3)若在
(2)过程中,气体吸收的热量为10J,则气体的内能增加8.95J
19、
(1)插入水银槽后右管内气体:
由玻意耳定律得:
p0l0S=p(l0-Dh/2)S,
所以p=78cmHg;
(2)左管插入水银槽深度h=l+Dh/2-l’+h1=7cm。
20、
(1)U形管内两边水银面的高度差为Δh=25cm
A中气体pA1=p0+pΔh=75+25=100cmHg
B中为大气,所以活塞产生的压强p塞=25cmHg(1分)
闭合阀门后,两部分气体温度降低,压强均减小且A处降低较多,活塞会下移(1分)
设此时U形管表示的是A中压强,pA2=p0-pΔh=75-25=50cmHg(1分)
对A中气体
,解得LA2=72cm>49cm
假设不成立。
说明此时U形管表示的应该是B中压强
pB2=50cmHg(1分)
则A中气体压强
pA2=pB2+p塞=50+25=75cmHg(1分)
(1分)
解得LA2=48cm(1分)
活塞离容器底部高度L′=LA2=48cm
(判断、讨论共2分,得出48cm的解题过程共3分)
(2)对B中气体
(1分)
(1分),解得H=75cm(2分)
21、
22、解答:
即:
(汞柱高)
23、答案:
P1=140cmHg
24、解:
(1)不正确。
因为ACE段水银柱总长只有45cm,所以在左侧缓慢加入25cm长水银柱后,左侧竖直管中只可能保留45cm长的水银柱。
故末状态的压强不为125cmHg。
已知
p1=100cmHg,V1=15S,T1=300K;
p2=(75+45)cmHg=120cmHg,V2=l2S
p1V1=p2V2得
L2=12.5cm
(2)由水银柱的平衡条件可知向右侧注入25cm长的水银柱才能使空气柱回到A、B之间。
这时空气柱的压强为p3=(75+50)cmHg=125cmHg
由查理定律
得
T3=375K
25、
26、答案:
x=0.1m
……………………………………………………………(1分)
27、答:
左侧气缸的压强为
P0;
体积为
.
28、
29、【解析】
(l)设气体初态压强为
,体积为
末态压强为
,由玻意耳定律
代人数据得
(2)吸热。
气体对外做功而内能不变.根据热力学第一定律可知气体吸热。
30、
以活塞为研究对象,受力情况如图5所示,由牛顿第二定律有
pS-p0S=ma所以
p=p0+Ma/S
31、答:
(1)塞子打开前的最大压强1.33×
105Pa
(2)27℃时剩余空气的压强7.5×
104Pa
32、答:
漏掉0.34千克氧气.
33、答:
应打气18次,这个压强能使喷雾器内的药液全部喷完
34、
35、解:
表内气体初态压强、温度为:
、
……1分
其末态的温度为:
…………………………1分
有查理定律有:
…………………………………………2分
解得山顶上表内气体压强为:
…………………………………1分
若表盘是向内爆裂,则山上气压为:
△
…………1分
因为山上气压小于山脚下气压,故向内爆裂是不可能的,所以,表盘是向外爆裂。
……2分
山上大气压强为:
…………2分
36、答:
①此时航天服内的气体压强5×
105Pa的等温气体为1.6L
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