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1、31 气体实验定律一、解答题1【2018全国I卷】如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K。开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。 现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了，不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。2【湖北、山东部分重点中学2019届高三第一次联考】如图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化的关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂
2、插入烧瓶中，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的理想气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，烧瓶中气体温度为300 K，B、C内的水银面等高。已知大气压强p075 cmHg且保持不变，现对烧瓶中气体缓慢加热使其温度变为360 K。(1)为保证气体体积不变，C管应该向哪移动？移动距离是多少？(2)为保证气体压强不变，C管应该向哪移动？说明理由。3【兰州一中2019届期中】如图所示，一个质量为m的T形活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的体积可忽略不计，距汽缸底部h0处连接一U形细管(管内气体体积可忽略)，初始时，封闭气体温度为T0，活塞水平部分距离汽缸底部1.4h0。现缓慢降低气
3、体的温度，直到U形管中两边水银面恰好相平，此时T形活塞的竖直部分与汽缸底部接触。已知大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分高为1.2h0，重力加速度为g。求：(1)汽缸底部对T形活塞的支持力大小；(2)两水银面相平时气体的温度。4【济宁2019届调研】如图所示，一个高为H60 cm，横截面积S10 cm2的圆柱形竖直放置的导热汽缸，开始活塞在汽缸最上方，将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，现在活塞上轻放一个质量为5 kg的重物，待整个系统稳定后，测得活塞与汽缸底部距离变为h。已知外界大气压强始终为p01105 Pa，不计活塞质量及其与汽缸之间的摩擦，取g10 m/s2。求：(1)在此过程
4、中被封闭气体与外界交换的热量；(2)若开始环境温度为27 ，现将汽缸开口朝上整体竖直放在87 的热水系统中，则稳定后活塞与汽缸底部距离变为多少？5【桂林市2019届月考】如图所示，一根粗细均匀的玻璃管长为L100 cm，下端封闭上端开口竖直放置，管内有一段长为H25 cm的水银柱封闭了一段长为L140 cm的空气柱。已知环境温度为t27，热力学温度与摄氏温度的关系为Tt273 K，大气压强为p075 cmHg。(1)如果将玻璃管缓缓放平（水银不外溢），求玻璃管内气柱将变为多长（保留三位有效数字）？(2)如果保持玻璃管口向上，缓慢升高管内气体温度，当温度升高到多少摄氏度时，管内水银开始溢出？6【
5、湖南师大附中2019届月考】如图所示，一水平放置的气缸，由截面积不同的两圆筒联接而成。活塞A、B用一长为3l的刚性细杆连接，B与两圆筒联接处相距l1.0 m，它们可以在筒内无摩擦地沿左右滑动。A、B的截面积分别为SA30 cm2、SB15 cm2，A、B之间封闭着一定质量的理想气体，两活塞外侧(A的左方和B的右方)都是大气，大气压强始终保持为p01105 Pa。活塞B的中心连一不能伸长的细线，细线的另一端固定在墙上当气缸内气体温度为T1540 K，活塞A、B的平衡位置如图所示，此时细线中的张力为F130 N。(1)现使气缸内气体温度由初始的540 K缓慢下降，温度降为多少时活塞开始向右移动？(
6、2)继续使气缸内气体温度缓慢下降，温度降为多少时活塞A刚刚右移到两圆筒联接处？答案与解析1【解析】设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2，在活塞下移的过程中，活塞上下方气体的温度均保持不变。由玻意耳定律得由已知条件得 设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得 联立以上各式得2【解析】（1）由条件可知，气体做等容变化。由查理定律：可得：P=90cmHg因此最终稳定后，左侧液柱应该比右侧液柱高15cm，即C端上移15cm。（2）若气体做等压变化，则气体体积膨胀，B端液面下移，稳定后C与B液面相平，即C端应向下移动。3【解析】(1)由U形管两边的液
7、面相平可知。(2)初态时，；末态时，由理想气体状态方程得，解得，。4【解析】(1)封闭气体发生等温变化，气体初状态的压强为p1p01.0105Pa，气体末状态的压强为根据玻意耳定律得p1HSp2hS得:h0.40m外界对气体做功W(p0Smg)(Hh)根据热力学第一定律得UWQ0解得:Q-30J，即放出30J热量.(2)气体发生等压变化，得: 代入数据可得h10.48m.5【解析】（1）以玻璃管内封闭气体为研究对象，设玻璃管横截面积为S，初态压强为：， 倒转后压强为：， 由玻意耳定律可得： 解得： （2）保持玻璃管口向上，缓慢升高管内气体温度，当水银柱与管口相平时，管中气柱长为： ，体积为：
8、由于气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律可得： 已知， 代入数据解得：6【解析】(1)设气缸内气体压强为p1，F1为细线中的张力，则活塞A、B及细杆这个整体的平衡条件为：p0SA-p1SA+p1SB-p0SB+F1=0解得：p1=p0+=1.2只要气体压强p1p0，细线就会拉直且有拉力，活塞就不会移动.当气缸内气体等容变化，温度下降使压强降到p0时，细线拉力变为零，再降温时活塞开始向右移动，设此时温度为T2，压强为p2=p0由查理定律：=代入数据得：T2=450K.(2)再降温细线松了，要平衡必有气体压强：p=p0，是等压降温过程，活塞右移，气体体积相应减少，当A到达两圆筒连接处时，温度为T3由盖-吕萨克定律：=，=，代入数据得：T1=270K。