2021年 人教版（新课程标准）高考物理二轮专题复习 02 气体实验定律 试卷+思维导图（学生版+教师版）

中小学教育资源及组卷应用平台 2气体实验定律的两类问题—讲真题做练习 考点一：汽缸类问题 例1.(2015山东)扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象；如图，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300K，压强为大气压强P0。当封闭气体温度上升至303K时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部压强立即减为P0，温度仍为303K。再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求： (i)当温度上升到303K且尚未放气时，封闭气体的压强； (ii)当温度恢复到300K时，竖直向上提起杯盖所需的最小力。 【例1答案】(i)1.01P0；(ii)0.02P0S 【解析】 (i)气体进行等容变化，开始时，压强P0，温度T0=300K；当温度上升到303K且尚未放气时，压强为P1，温度T1=303K；根据可得 (ii)当内部气体温度恢复到300K时，由等容变化方程可得解得 当杯盖恰被顶起时有 若将杯盖提起时所需的最小力满足 解得 【练习1】如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压强为p0，重力加速度为g，求封闭气体A、B的压强各多大？ 【练习1答案】　p0＋　p0－ 【解析】 题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图(a)所示，由平衡条件知pAS＝p0S＋mg， 得pA＝p0＋； 题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图(b)所示，由平衡条件知p0S＝pBS＋Mg， 得pB＝p0－ 【练习2】如图(a)所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为S＝1×10－4 m2、质量为m＝0.2 kg且厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm，在活塞的右侧12 cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K，大气压强p0＝1.0×105 Pa.现将汽缸竖直放置，如图(b)所示，取g＝10 m/s2.求： (1)活塞与汽缸底部之间的距离； (2)将缸内气体加热到675 K时封闭气体的压强． 【练习2答案】　(1)20 cm　(2)1.5×105 Pa 【解析】 (1)汽缸水平放置时，活塞与汽缸底部之间的距离L1＝24 cm 气体压强p1＝1.0×105 Pa，气体体积V1＝L1S； 汽缸竖直放置时，活塞与汽缸底部之间的距离为L2 气体压强p2＝p0＋＝(1.0×105＋) Pa＝1.2×105 Pa， 气体体积V2＝L2S； 气体等温变化，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2 得活塞与汽缸底部之间的距离L2＝·L1＝20 cm. (2)活塞到达卡环前是等压变化，到达卡环后是等容变化，应分两个阶段来处理． 气体初状态压强p2＝1.2×105 Pa，体积V2＝L2S，温度T2＝300 K 活塞刚好到达卡环时，气体压强仍为p3＝p2＝1.2×105 Pa，体积V3＝L3S，温度为T3，其中L3＝36 cm，气体等压变化，根据盖—吕萨克定律＝ 得此时气体温度T3＝·T2＝540 K<675 K 则活塞到达卡环后，温度继续上升，气体等容变化，p3＝1.2×105 Pa，T3＝540 K，T4＝675 K，根据查理定律＝ 解得加热到675 K时封闭气体的压强p4＝·p3＝1.5×105 Pa 【练习3】如图所示，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，通过活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体Q封闭在气缸内.在气缸内距缸底H高处设有A、B卡座，使活塞只能向上滑动.开始时活塞搁在A、B上，缸内气体的压强为p0，温度为T1.现缓慢加热气缸内气体，当温度为T2时，活塞恰好离开A、B;当温度为T3时，活塞上升了h高度(图中未画出).已知活塞横截面积为S，活塞与气缸壁间光滑且气密性良好，外界大气压强始终为p0.求: (1)活塞的重力G; (2)固体Q的体积V. 【练习3答案】(1)；(2) 【解析】 (1)对密闭气体，状态1:压强为p0，温度为T1;状态2:压强为p0+，温度为T2. 由状态1到状态2，密闭气体发生等容变化，由查理定理得= 解得G= (2)状 ... ...