（新课标）2018年高考物理总复习 课堂跟踪检测（七十一）气体实验定律和图像（重点突破课）

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1、课堂跟踪检测(七十一)气体实验定律和图像(重点突破课)1．(2016·全国丙卷)一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0cmHg。环境温度不变。解析：设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2。活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p1′，长度为l1

2、′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′。以cmHg为压强单位。由题给条件得p1＝p0＋(20.0－5.00)cmHg①l1′＝cm②由玻意耳定律得p1l1＝p1′l1′③联立①②③式和题给条件得p1′＝144cmHg④依题意p2′＝p1′⑤l2′＝4.00cm＋cm－h⑥由玻意耳定律得p2l2＝p2′l2′⑦联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h＝9.42cm。⑧答案：144cmHg　9.42cm2.一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形汽缸内盛有一定量的氮气，被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ两部分；达到平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为p10，如图甲所示，

3、若将汽缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体的体积之比为3∶1，如图乙所示。设外界温度不变，已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，求活塞的质量。解析：设活塞的质量为m，汽缸倒置前下部气体的压强为p20，倒置后上下部气体的压强分别为p2、p1，由力的平衡条件有p20＝p10＋，p1＝p2＋，倒置过程中，两部分气体均经历等温过程，设气体的总体积为V0，由玻意耳定律得p10＝p1，p20＝p2解得m＝答案：3.(2017·榆林模拟)如图，导热性能极好的汽缸，高为L＝1.0m，开口向上固定在水平面上，汽缸中有横截面积为S＝100cm2、质量为m＝20k

4、g的光滑活塞，活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。当外界温度为t＝27℃、大气压为p0＝1.0×105Pa时，气柱高度为l＝0.80m。汽缸和活塞的厚度均可忽略不计，g取10m/s2。(1)如果气体温度保持不变，将活塞缓慢拉至汽缸顶端。在顶端处，竖直拉力F有多大？(2)如果仅因为环境温度缓慢升高导致活塞上升，当活塞上升到汽缸顶端时，环境温度为多少摄氏度？解析：(1)设起始状态汽缸内气体压强为p1，将活塞缓慢拉至汽缸顶端，设汽缸内气体压强为p2由玻意耳定律得：p1lS＝p2LS在起始状态时，活塞受力平衡，得：p1S＝mg＋p0S在汽缸顶端时，活塞受

5、力平衡，得：F＋p2S＝mg＋p0S联立并代入数据得：F＝240N。(2)由盖—吕萨克定律得：＝代入数据解得：t＝102℃。答案：(1)240N　(2)102℃4.(2016·海南高考)如图，密闭汽缸两侧与一U形管的两端相连，汽缸壁导热；U形管内盛有密度为ρ＝7.5×102kg/m3的液体。一活塞将汽缸分成左、右两个气室，开始时，左气室的体积是右气室的体积的一半，气体的压强均为p0＝4.5×103Pa。外界温度保持不变。缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h＝40cm，求此时左、右两气室的体积之比，取重力加速度大小g＝10m/s2，U形管中气体的

6、体积和活塞拉杆的体积忽略不计。解析：设初始状态时汽缸左气室的体积为V01，右气室的体积为V02；当活塞至汽缸中某位置时，左、右气室的压强分别为p1、p2，体积分别为V1、V2，由玻意耳定律得p0V01＝p1V1①p0V02＝p2V2②依题意有V01＋V02＝V1＋V2③由力的平衡条件有p2－p1＝ρgh④联立①②③④式，并代入题给数据得2V12＋3V01V1－9V012＝0⑤由此解得V1＝V01(另一解不合题意，舍去)⑥由③⑥式和题给条件得V1∶V2＝1∶1。⑦答案：1∶15.(2017·湖南怀化一模)如图所示，上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，截

7、面积为40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内，在气缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置，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(p0＝1.0×105Pa，为大气压强)，温度为300K。现缓慢加热气缸内气体，当温度为330K，活塞恰好离开a、b；当温度为360K时，活塞上升了4cm，重力加速度g取10m/s2，求：(1)活塞的质量：(2)固体A的体积。解析：设固体A的体积为ΔV，活塞的质量为m，气体的状态参量为状态1：T1＝300K，p1＝1.0×105Pa，V1＝60×40cm3－ΔV状态2

8、：T2＝330K，p2＝1.0×105Pa＋，V2＝V1状态3：T3＝360K，p3＝p2，V3＝64×40cm3－ΔV。