人教版(新教材)高中物理選擇性必修3課時(shí)作業(yè)7：專題強(qiáng)化 理想氣體的綜合問題練習(xí)

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE1理想氣體的綜合問題1．光滑絕熱的輕質(zhì)活塞把密封的圓筒容器分成A、B兩部分，這兩部分充有溫度相同的理想氣體，平衡時(shí)VA∶VB＝1∶2，現(xiàn)將A中氣體加熱到127℃，B中氣體降低到27℃，待重新平衡后，這兩部分氣體體積之比VA′∶VB′為()A．1∶1 B．2∶3C．3∶4 D．2∶1〖答案〗B〖解析〗對(duì)A部分氣體有：eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pA′VA′,TA′)①對(duì)B部分氣體有：eq\f(pBVB,TB)＝eq\f(pB′VB′,TB′)②因?yàn)閜A＝pB，pA′＝pB′，TA＝TB，所以將①÷②式得eq\f(VA,VB)＝eq\f(VA′TB′,VB′TA′)所以eq\f(VA′,VB′)＝eq\f(VATA′,VBTB′)＝eq\f(1×400,2×300)＝eq\f(2,3).故選B.2.(2020·哈爾濱三中高二月考)如圖1所示，一端封口的玻璃管開口向下插在水銀槽里，管內(nèi)封有長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1和L2的兩段氣體．當(dāng)將管慢慢地向下按一段距離時(shí)，管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度將如何變化()圖1A．L1變小，L2變大B．L1變大，L2變小C．L1、L2都變小D．L1、L2都變大〖答案〗C〖解析〗將管慢慢地向下按一段距離時(shí)，假設(shè)L1、L2的長(zhǎng)度不變，L1、L2內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大，根據(jù)玻意耳定律可得L1、L2的長(zhǎng)度都減小，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．3.(2019·哈爾濱市第六中學(xué)高二月考)如圖2，A、B是體積相同的汽缸，B內(nèi)有一導(dǎo)熱的可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)且體積不計(jì)的活塞C，D為不導(dǎo)熱的閥門．起初閥門關(guān)閉，A內(nèi)裝有壓強(qiáng)p1＝2.0×105Pa，溫度T1＝300K的氮?dú)?；B內(nèi)裝有壓強(qiáng)p2＝1.0×105Pa，溫度T2＝600K的氧氣．打開閥門D，活塞C向右移動(dòng)，最后達(dá)到平衡．以V1和V2分別表示平衡后氮?dú)夂脱鯕獾捏w積(假定氮?dú)夂脱鯕饩鶠槔硐霘怏w，并與外界無(wú)熱交換，連接汽缸的管道體積可忽略)，則V1與V2之比為()圖2A．1∶2 B．1∶4C．1∶1 D．4∶1〖答案〗D〖解析〗設(shè)活塞C向右移動(dòng)x，最后共同的溫度為T，壓強(qiáng)為p，由理想氣體狀態(tài)方程可知：對(duì)A部分氣體有：eq\f(p1LS,T1)＝eq\f(pV1,T)對(duì)B部分氣體有：eq\f(p2LS,T2)＝eq\f(pV2,T)將兩式相除：eq\f(V1,V2)＝eq\f(p1,p2)·eq\f(T2,T1)＝eq\f(4,1)，故選D.4．(2020·山東省高二期中)2020年初，新冠病毒來(lái)襲．我國(guó)廣大醫(yī)務(wù)工作者表現(xiàn)出無(wú)私無(wú)畏的獻(xiàn)身精神，給國(guó)人留下了深刻的印象．如圖3是醫(yī)務(wù)人員為患者輸液的示意圖，在輸液的過程中，下列說(shuō)法正確的是()圖3A．A瓶和B瓶中的藥液一起用完B．B瓶中的藥液先用完C．隨著液面下降，A瓶?jī)?nèi)C處氣體壓強(qiáng)逐漸增大D．隨著液面下降，A瓶?jī)?nèi)C處氣體壓強(qiáng)保持不變〖答案〗C〖解析〗藥液從B瓶中流下時(shí)，封閉氣體體積增大，溫度不變，根據(jù)玻意耳定律知?dú)怏w壓強(qiáng)減小，A瓶中空氣將A瓶中藥液壓入B瓶，補(bǔ)充B瓶流失的藥液，即B瓶藥液液面保持不變，直到A瓶中藥液全部流入B瓶，即A瓶藥液先用完，A、B錯(cuò)誤；A瓶瓶口處壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)相等，但A瓶中藥液液面下降，由液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)減小，因此A瓶?jī)?nèi)C處氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)逐漸增大，C正確，D錯(cuò)誤．5．蹦蹦球是一種兒童健身玩具，某同學(xué)在17℃的室內(nèi)對(duì)蹦蹦球充氣，已知充氣前球的總體積為2L，壓強(qiáng)為1atm，充氣筒每次充入0.2L壓強(qiáng)為1atm的氣體，忽略蹦蹦球體積變化及充氣過程中氣體溫度的變化，求：(1)充氣多少次可以讓氣體壓強(qiáng)增大至3atm；(2)將充氣后的蹦蹦球拿到溫度為－13℃的室外后，壓強(qiáng)將變?yōu)槎嗌伲?結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)〖答案〗(1)20(2)2.7atm〖解析〗(1)以蹦蹦球的原來(lái)的氣體和所充的氣體整體為研究對(duì)象，由玻意耳定律得：p1(V＋nΔV)＝p2V代入數(shù)據(jù)解得n＝20(次)(2)當(dāng)溫度變化時(shí)，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律得：eq\f(p2,T2)＝eq\f(p3,T3)p3＝eq\f(T3,T2)p2≈2.7atm.6.一圓柱形汽缸直立在地面上，內(nèi)有一具有質(zhì)量而無(wú)摩擦的絕熱活塞，把汽缸分成容積相同的A、B兩部分，如圖4所示，兩部分氣體溫度相同，都是27℃，A部分氣體壓強(qiáng)pA0＝1.0×105Pa，B部分氣體壓強(qiáng)pB0＝2.0×105Pa.現(xiàn)對(duì)B部分氣體加熱，使活塞上升，保持A部分氣體溫度不變，體積減小為原來(lái)的eq\f(2,3).求此時(shí)：圖4(1)A部分氣體的壓強(qiáng)pA；(2)B部分氣體的溫度TB.〖答案〗(1)1.5×105Pa(2)500K〖解析〗(1)A部分氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律得pA0V＝pA·eq\f(2,3)V，所以pA＝eq\f(3,2)pA0，把pA0＝1.0×105Pa代入，得pA＝1.5×105Pa.(2)B部分氣體：初狀態(tài)：pB0＝2.0×105Pa，VB0＝V，TB0＝300K，末狀態(tài)：pB＝pA＋(pB0－pA0)＝2.5×105Pa.VB＝V＋eq\f(1,3)V＝eq\f(4,3)V，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pB0VB0,TB0)＝eq\f(pBVB,TB)，得TB＝eq\f(TB0pBVB,pB0VB0)＝eq\f(300×2.5×105×\f(4,3)V,2.0×105×V)K＝500K.7.(2020·南和縣第一中學(xué)高二期中)如圖5所示，汽缸(內(nèi)壁光滑)呈圓柱形，上部有擋板，內(nèi)部高度為d.筒內(nèi)一個(gè)很薄的質(zhì)量不計(jì)的活塞封閉一定量的理想氣體，開始時(shí)活塞處于離底部eq\f(d,2)的高度，外界大氣壓強(qiáng)為1×105Pa，溫度為27℃，現(xiàn)對(duì)氣體加熱，求：圖5(1)當(dāng)活塞剛好到達(dá)汽缸口時(shí)，氣體的溫度；(2)氣體溫度達(dá)到387℃時(shí)，活塞離底部的高度和氣體的壓強(qiáng)．〖答案〗(1)600K(2)d1.1×105Pa〖解析〗(1)設(shè)活塞的橫截面積為S，以封閉氣體為研究對(duì)象：p1＝p0，V1＝eq\f(d,2)S，T1＝300K；設(shè)溫度升高到T2時(shí)，活塞剛好到達(dá)汽缸口．此時(shí)有：p2＝p0，V2＝dS根據(jù)蓋－呂薩克定律：eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，得T2＝600K.(2)T3＝660K＞T2，封閉氣體先做等壓變化，活塞到達(dá)汽缸口之后做等容變化，所以：l3＝d此時(shí)有：V3＝dS，T3＝660K；由理想氣體狀態(tài)方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p3V3,T3)解得p3＝1.1×105Pa.8．U形管兩臂粗細(xì)不同，開口向上，封閉的粗管橫截面積是開口的細(xì)管的3倍，管中裝入水銀，大氣壓為76cmHg.開口管中水銀面到管口距離為11cm，且水銀面比封閉管內(nèi)高4cm，封閉管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)為11cm，如圖6所示．現(xiàn)在開口端用小活塞封住，并緩慢推動(dòng)活塞，使兩管液面相平，推動(dòng)過程中兩管的氣體溫度始終不變，試求：圖6(1)粗管中氣體的最終壓強(qiáng)；(2)活塞推動(dòng)的距離．〖答案〗(1)88cmHg(2)4.5cm〖解析〗設(shè)細(xì)管橫截面積為S，則粗管橫截面積為3S，(1)以粗管內(nèi)被封閉氣體為研究對(duì)象，p1＝80cmHg，V1＝11×3S＝33SV2＝10×3S＝30S封閉氣體做等溫變化：p1V1＝p2V280×33S＝p2·30Sp2＝88cmHg(2)以細(xì)管被活塞封閉氣體為研究對(duì)象，p1′＝76cmHg，V1′＝11S，p2′＝88cmHg封閉氣體做等溫變化：p1′V1′＝p2′V2′V2′＝9.5S活塞推動(dòng)的距離：L＝11cm＋3cm－9.5cm＝4.5cm.9．(2019·全國(guó)卷Ⅱ)如圖7，一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個(gè)汽缸連通而成，容器平放在水平地面上，汽缸內(nèi)壁光滑．整個(gè)容器被通過剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮?dú)猓胶鈺r(shí)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為p0和V0，氫氣的體積為2V0，空氣的壓強(qiáng)為p.現(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過程中氫氣和氮?dú)獾臏囟缺３植蛔儯钊麤]有到達(dá)兩汽缸的連接處，求：圖7(1)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)；(2)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積．〖答案〗(1)eq\f(1,2)(p0＋p)(2)eq\f(1,2)p0＋eq\f(1,4)peq\f(4p0＋pV0,2p0＋p)〖解析〗(1)設(shè)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)為p10，根據(jù)力的平衡條件得(p10－p)·2S＝(p0－p)·S①得p10＝eq\f(1,2)(p0＋p)；②(2)設(shè)抽氣后氫氣