適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考物理一輪總復習第15單元熱學素養(yǎng)練19氣體實驗定律的綜合應(yīng)用科學思維新人教版

素養(yǎng)練19氣體試驗定律的綜合應(yīng)用(科學思維)1.如圖所示,容器P和容器Q通過閥門K連接,P的容積是Q的2倍。P中盛有氧氣,氣壓為4p0,Q中為真空,打開閥門,氧氣進入容器Q,設(shè)整個過程中氣體溫度不變,氧氣視為志向氣體,穩(wěn)定后,檢測容器P的氣壓表示數(shù)為()A.43p0 B.83C.3p0 D.143p2.(多選)(2024浙江名校協(xié)作體期末)如圖是小明同學運用的一款能夠顯示水溫的智能保溫杯,保溫杯的容積為480mL,蓋上杯蓋后可以將確定質(zhì)量的空氣密封在杯內(nèi)。上課前該同學向保溫杯中注入水溫為87℃的飲用水240mL,并蓋緊杯蓋。課間休息時,水溫變成47℃,這時小明打開杯蓋喝掉一半的水,再蓋上杯蓋。設(shè)封入杯內(nèi)的空氣的溫度很快跟杯內(nèi)水溫相同,忽視水蒸氣產(chǎn)生的壓強以及對杯內(nèi)空氣體積的影響,杯內(nèi)氣體可視為志向氣體,大氣壓強為1.0×105Pa。則下列說法正確的是()A.水溫變成47℃,打開杯蓋前氣體的壓強約為8.9×104PaB.水溫變成47℃,打開杯蓋前氣體的壓強約為1.1×105PaC.前、后兩次蓋上杯蓋,保溫杯內(nèi)封入空氣質(zhì)量之比為16∶27D.前、后兩次蓋上杯蓋,保溫杯內(nèi)封入空氣質(zhì)量之比為4∶93.(多選)如圖所示,導熱性能良好、質(zhì)量為m的汽缸開口向下倒立在水平地面上,缸壁靠近開口處有一小孔可與大氣連通,缸內(nèi)一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧直立在地面上,一端與地面接觸,另一端與質(zhì)量為12m的活塞接觸,此時彈簧的壓縮量為mg4k?；钊x缸底的距離為d,活塞的橫截面積為S。不計活塞厚度,活塞與汽缸內(nèi)壁無摩擦且不漏氣,環(huán)境溫度為T0,大氣壓強恒為4mgS,重力加速度為A.缸內(nèi)封閉氣體的壓強大小為15B.缸內(nèi)封閉氣體的壓強大小為7C.當環(huán)境溫度緩慢增大到23+5mg3kdTD.當環(huán)境溫度緩慢增大到2+5mg3kdT0時4.某物理學習愛好小組設(shè)計了一個測定水深的深度計,如圖所示,導熱性能良好的圓柱形汽缸Ⅰ、Ⅱ內(nèi)徑分別為S和2S,長度均為L,內(nèi)部分別有輕質(zhì)薄活塞A、B,活塞密封性良好且可無摩擦左右滑動,汽缸Ⅰ左端開口。外界大氣壓強為p0,汽缸Ⅰ內(nèi)通過A封有壓強為p0的氣體,汽缸Ⅱ內(nèi)通過B封有壓強為3p0的氣體,一細管連通兩汽缸,初始狀態(tài)A、B均位于汽缸最左端,該裝置放入水下后,通過A向右移動的距離可測定水的深度,已知p0相當于10m高的水產(chǎn)生的壓強,不計水溫隨深度的變更,被封閉氣體視為志向氣體,下列說法錯誤的是()A.當活塞A向右移動L2時,水的深度為B.汽缸Ⅱ內(nèi)通過B封有壓強為3p0的氣體時,此深度計能測的最大深度為20mC.當活塞A向右移動2L3時,D.若要測量的最大水深為30m,汽缸Ⅱ內(nèi)通過B所封有氣體的壓強應(yīng)為3.5p05.(2024浙江紹興診斷性考試)某同學將確定質(zhì)量的志向氣體封閉在導熱性能良好的注射器內(nèi),并將注射器置于恒溫水池中,注射器通過特別細的導氣管與壓強傳感器相連。起先時,活塞位置對應(yīng)的刻度數(shù)為“8”,測得壓強為p0,活塞緩慢壓縮氣體的過程中,當發(fā)覺導氣管連接處有氣泡產(chǎn)生時,立即進行氣密性加固,接著緩慢壓縮氣體,當活塞位置對應(yīng)刻度數(shù)為“4”時停止壓縮,此時壓強為43p0。則(A.氣泡在上升過程中要吸取熱量B.在壓縮過程中,氣體分子的平均動能變大C.泄漏氣體的質(zhì)量為最初氣體質(zhì)量的一半D.泄漏氣體的內(nèi)能與注射器內(nèi)存留氣體的內(nèi)能相等6.如圖所示,一個內(nèi)壁光滑的導熱汽缸豎直放置,用密閉性良好的活塞封閉確定質(zhì)量的志向氣體。已知大氣壓強為p0,活塞的橫截面積為S,重力加速度為g,環(huán)境溫度T1=300K。(1)若將汽缸緩慢地倒置過來,封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉淼?2,求活塞的質(zhì)量m(2)若在活塞上放置一小重物,再讓四周環(huán)境溫度緩慢上升到350K,穩(wěn)定后活塞剛好回到初始位置,求小重物的質(zhì)量m0。7.如圖所示,一容積為2V0的粗細勻整的導熱汽缸,左側(cè)有一閥門K1,正中間有厚度不計可自由移動的輕活塞,活塞上有一個單向閥門K2(氣體只能從左側(cè)進入右側(cè)),活塞和汽缸間不漏氣,汽缸內(nèi)空氣壓強為p0,通過閥門K1向汽缸內(nèi)緩慢充氣,每次能將壓強為p0、體積為V02的空氣充入汽缸,共充氣4次。然后通過閥門K1向汽缸外緩慢抽氣,每次抽出空氣體積為V0(1)求充氣4次后,缸內(nèi)氣體的壓強。(2)求抽氣2次后,右側(cè)氣體的體積。(3)左側(cè)氣體能否被全部抽出?若不能,請分析緣由;若能,請計算抽氣幾次可將左側(cè)氣體全部抽出。

參考答案素養(yǎng)練19氣體試驗定律的綜合應(yīng)用(科學思維)1.B解析對容器中的全部氧氣,依據(jù)玻意耳定律有4p0V=pV+V2,解得p=83p02.AC解析以杯內(nèi)空氣為探討對象,初態(tài)p1=p0,T1=(273+87)K=360K,末態(tài)T2=(273+47)K=320K,依據(jù)等容變更有p1T1=p2T2,代入數(shù)據(jù)解得p2=8.9×104Pa,故A正確,B錯誤;喝水前后可認為溫度不變,喝水前保溫杯內(nèi)空氣的壓強p2=0.89×105Pa,體積V=240mL,喝水后保溫杯內(nèi)空氣的壓強p0=1×105Pa,體積V2=360mL,以喝水前保溫杯內(nèi)空氣為探討對象,依據(jù)玻意耳定律有p2V=p0V1,喝水前后保溫杯內(nèi)空氣質(zhì)量之比3.AD解析設(shè)缸內(nèi)封閉氣體的壓強大小為p1,以活塞為探討對象,依據(jù)力的平衡有p1S+12mg=k·mg4k+4mgS·S,解得p1=15mg4S,故A正確,B錯誤;當汽缸上上升d2度時,設(shè)缸內(nèi)封閉氣體壓強為p2,以汽缸為探討對象,依據(jù)力的平衡有p2S=mg+4mgS·S,解得p2=5mgS,設(shè)此時彈簧的壓縮量為x,以活塞為探討對象,依據(jù)力的平衡有p2S+12mg=kx+4mgS·S,解得x=3mg2k,因此溫度上升后,活塞離缸底的高度為H=d+4.B解析當A向右移動L2時,設(shè)B不移動,對Ⅰ內(nèi)氣體,由玻意耳定律得p0SL=p1×12SL,解得p1=2p0,此時B中氣體的壓強為3p0>p1,故B不動,對A有p1=p0+ph,可得ph=p0,又p0相當于10m高的水產(chǎn)生的壓強,故可得水的深度為10m,故A正確,不符合題意;當活塞A向右移動2L3時,由玻意耳定律得p0SL=p3×13SL,解得p3=3p0,又有3p0=p0+ph',可得水的深度為20m,故C正確,不符合題意;該裝置放入水下后,由于水的壓力,A向右移動,Ⅰ內(nèi)氣體壓強漸漸增大,當壓強增大到汽缸Ⅱ的壓強后B起先向右移動,當A恰好移動到缸底時所測深度最大,此時原Ⅰ內(nèi)氣體全部進入Ⅱ內(nèi),設(shè)B向右移動x'距離,對原Ⅰ內(nèi)氣體,有p0SL=p×2Sx',對原Ⅱ內(nèi)氣體,有3p0×2SL=p×2S(L-x'),聯(lián)立解得p=3.5p0,又有p=p0+ph″,則此深度計能測的最大深度為25m,故B錯誤,符合題意;若要測量的最大水深h=30m,設(shè)B向右移動x距離,兩部分氣體壓強均為p2,對原Ⅰ內(nèi)氣體,由玻意耳定律得p0SL=p2×2Sx,對原Ⅱ內(nèi)氣體,由玻意耳定律得p20×2SL=p2×2S(L-x),又此時對A有p2=p0+ρgh,聯(lián)立解得p20=3.5p5.A解析氣泡在上升過程中溫度不變,由等溫變更pV=C可知,氣泡內(nèi)氣體壓強減小時,體積增大,氣體對外做功,即W<0;志向氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān),所以氣泡在上升過程中內(nèi)能不變,由熱力學第確定律ΔU=W+Q可知,Q>0,所以氣泡在上升過程中要吸取熱量,故A正確。由于注射器導熱性能良好,所以注射器內(nèi)的氣體溫度不變,溫度是氣體分子平均動能大小的標記,所以在壓縮過程中,氣體分子的平均動能不變,故B錯誤;設(shè)單位刻度的氣體體積為V0,由p0×8V0=43p0×V,解得V=6V0,則泄漏氣體的質(zhì)量為Δm=6-46m=136.答案(1)p0S解析(1)設(shè)倒置前的氣體壓強為p1,體積為V1;倒置后的氣體壓強為p2,體積為V2=32V1p1V1=p2V2倒置前,對活塞進行受力分析,得p0S+mg=p1S倒置后,對活塞進行受力分析,得p2S+mg=p0S聯(lián)立解得m=p0(2)放上重物后,氣體的壓強為p3=p0+mg+體積為V3=V1,則p解得m0=p07.答案(1)2p0(2)2516V0解析(1)向汽缸內(nèi)充氣,左右相通,由玻意耳定律得2p0V0+4p0V02解得p=2p0。(