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1、28 .气体实验定律的应用1.(多选)(2021福建龙岩市3月第一次质量检测)如图1是某同学用手持式打气筒 对一只篮球打气的情景。打气前篮球内气压等于1.1 atm,每次打入的气体的压强 为1.0 atm、体积为篮球容积的().()5倍，假设整个过程中篮球没有变形，不计气体 的温度变化，球内气体可视为理想气体()图1A.打气后，球内每个气体分子对球内壁的作用力增大B.打气后，球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大C.打气6次后,球内气体的压强为1.4 atmD.打气6次后，球内气体的压强为1.7 atm答案BC解析打气后，由于气体的温度不变，分子平均动能不变，球内气体分子对球壁 的平均作
2、用力不变，但是球内每个气体分子对球内壁的作用力不一定增大，A错 误；打气后，球内气体的压强变大，即球内气体分子对球内壁单位面积的平均作 用力增大，B正确；打气6次后，由玻意耳定律得pWo+poX6XO.O5Vo=Vb,解 得p=1.4atm,即球内气体的压强为L4atm, C正确，D错误。2.2021山西太原市3月模拟(一)篮球在器材室被打入温度为7 的空气后，球 内压强为1.50atm。比赛过程中，篮球内气体的温度升高为37 C。比赛中，篮球 被刺出一小孔开始漏气，换下来放置于体育馆内稳定后温度为17 ,压强为po = 1.00 atm。将空气看成理想气体，认为整个过程中篮球的容积不变，求：
3、(1)温度升高至37 C时球内气体的压强；篮球漏出空气的质量与比赛前篮球内空气质量的比值。答案(1)1.66 atm (2)0.357解析(1)球内空气经历等容变化，由查理定律包=也Ti-72解得37时球内气体的压强310P2=28qx L5 alm= 1.66 alm。(2)以比赛前篮球内空气为研究对象，由理想气体状态方程罕=。得管=管 设漏掉空气的体积为匕则AV=V3-Vi由于在相同温度和相同压强下，质量之比等于体积之比誓=昔代入数据解之得篮球漏出空气质量与比赛前篮球空气质量之比鬻=0.357。3.(2021 安徽示范高中皖北协作区4月联考)如图2所示，总长度为20 cm的导热 汽缸放置在
4、水平面上。活塞的质量 2=10 kg,横截面积S=50cm2,可沿汽缸壁 无摩擦地滑动但不漏气，活塞厚度不计。汽缸内封闭一定质量的理想气体，气体 温度为27,活塞到汽缸底的距离12cm。将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位 置，待稳定后对缸内气体缓慢加热，使活塞刚好与汽缸口相平，g取10 m/s2,外 界大气压强为LOX 105 Pao求：活塞刚好与汽缸口相平时气体的温度为多少：(2)在竖直放置稳定后对汽缸内气体加热的过程中，气体的内能增加200 J,求这 个过程气体吸收的热量。答案(D600K (2)260 J解析(1)以封闭气体为研究对象，当汽缸水平放置时，气体初态参量po= 1.0X105
5、Pa, Vb=LS, 71)=(273+27) K = 300K当汽缸口朝上活塞到达汽缸口时，活塞受力分析如图所示mgP,、S有 lS=/X)S+2g则 pi=po+W J解得 0 = 1.2X105 Pa气体的末状态参量pi = 1.2Xl()5pa,由理想气体状态方程华=C得嘴=喈代入数据得Ti=600Ko当汽缸向上竖直放置，未加热稳定时，此过程为等温变化，设气体的长度为， 则由玻意尔定律得poMo=pWi,即paLS=piLS代入数据得=1 cm加热后，气体做等压膨胀，气体对外界做功，即外界对气体所做的功为 W=pS(LL,)解得W=-60J由热力学第一定律U=W+。代入数据联立得。=2
6、60 J。4.(2021 湘豫名校4月联考)如图3所示为某社区在今年防治新冠疫情中用于喷洒 消毒液的喷雾器，由三部分构成，左侧喷雾阀门连接手持式喷雾管，中间为贮液 桶，右侧为用软细管(不计体积)相连的打气筒。己知贮液桶的体积为,装入W =5%的药液后，密封加水口，关闭喷雾阀门。用打气筒向贮液桶内再压入压强 为1 atm,体积为的空气。设大气压强恒为po=l atm,打气过程中贮液桶内气体温度保持不变。药液的密度为夕，其摩尔质量为M,阿伏 伽德罗常数为Na,求：(空气可视为理想气体，不考虑空气溶于液体)空气喷雾阀门二药液二二二活塞引向阀图3压入空气后贮液桶内药液上方的气体压强：若打开喷雾头阀门至
7、贮液桶内气压变为0 = 1.5 atm时，贮液桶向外喷出药液的 分子数M答案(1)2 atm Q)噜绘解析(1)开始时贮液桶内药液上方有压强为1 atm,体积为(一%)的气体，再压 入压强为1 atm体积为V的空气后，由玻意耳定律有po(Vo0 + V)=p(VbH) 解得 p=2 atm。(2)贮液桶内气压为pi = 1.5 atm时，根据玻意耳定律有p(Vb-Vi)=pi(Vb-Vi + V2)可得喷出的液体的体积V2=5o则贮液桶向外喷出药液的分子数N=Na=喂祟。5.(2021 重庆市高考模拟预热)如图4所示，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度 均为=18 cm的U型管，左管上端封闭，右
8、管上端开口。右管中有高加=4 cm 的水银柱，水银柱上表面离管的距离/=12cm,管底水平段的体积可忽略。环 境温度为2=283 K,大气压强加=76cmHg。图4(1)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达 右管底部。此时水银柱的高度为多少？再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气 体的温度为多少？答案(1)12.9 cm (2)363 K解析(1)设密封气体初始体积为压强为，左、右管的横截面积均为5,密 封气体先经等温压缩过程体积变为上，压强变为由玻意耳定律有pi%=p2 设注入水银后水银柱高度为力，水银的密度为，按题设条件有l=
9、po+pg/?o, P2 =Po+pghVi = S(2H-/-/o), V2=SH联立以上式子并代入题中数据得此时水银柱高度/: = 12.9 cm。(2)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3,温度变为乃，由盖一吕萨克定律有克 一屿F按题设条件有V3=S(2H-h)代入题中数据得此时密封气体温度72=363 Ko6.(2021 湖北省高考模拟)如图5所示，上下粗细不一样的汽缸被轻绳通过活塞竖 直吊在空中，汽缸底面积为S,活塞横截面积为今汽缸上下两部分的长度相同。 汽缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形轻质细玻璃管相通。最初室温为To时， 活塞恰好在汽缸上下两部分的分界处，玻璃管内左右水银液面高度
10、差为/?(U形管 内的气体体积、水银质量不计)。已知大气压强为po,水银的密度为p,重力加速 度g。不计活塞与汽缸的摩擦。图5(1)求汽缸的质量M；(2)现对汽缸缓慢加热，则玻璃管内左右两侧水银液面高度差h是否变化？(3)在对汽缸里的气体缓慢加热时，若活塞与汽缸不会分离，则加热后的温度最多 是多少？答案聂力S (2)不变化(3)弱解析(1)设封闭气体压强为p,对汽缸受力分析，由平衡条件得S IS匹+A/g=po对U形玻璃管内水银柱分析有p=popgh代入解得汽缸的质量M=gpSh。(2)对汽缸缓慢加热时，汽缸始终受力平衡，大气压强不变，汽缸重力恒定，所以 内部压强不变，故U形玻璃管内水银液面高度差不变。(3)对汽缸缓慢加热时，汽缸内部压强不变，由盖一吕萨克定律有第=F3可得加热后的最图温度T