新教材2025版高中物理分層作業(yè)七氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用新人教版選擇性必修第三冊(cè)

分層作業(yè)(七)氣體試驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用A級(jí)必備學(xué)問(wèn)基礎(chǔ)練1．(多選)p表示壓強(qiáng)，V表示體積，T表示熱力學(xué)溫度，t表示攝氏溫度，下列圖中能正確描述肯定質(zhì)量的志向氣體等壓改變規(guī)律的是()2．(多選)肯定質(zhì)量的某種氣體自狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)C改變到狀態(tài)B，這一過(guò)程的V-T圖像如圖所示，則()A．在過(guò)程A→C中，氣體的壓強(qiáng)不斷變小B．在過(guò)程C→B中，氣體的壓強(qiáng)不斷變大C．在狀態(tài)A時(shí)，氣體的壓強(qiáng)最小D．在狀態(tài)B時(shí)，氣體的壓強(qiáng)最大3.(多選)肯定質(zhì)量的志向氣體經(jīng)驗(yàn)如圖所示的一系列過(guò)程，ab、bc、cd和da，這四段過(guò)程在V-T圖像中都是直線(xiàn)段，ab和cd的延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，bc垂直于ab，由圖可以推斷()A．a(chǎn)b過(guò)程中氣體壓強(qiáng)不斷減小B．bc過(guò)程中氣體壓強(qiáng)不斷減小C．cd過(guò)程中氣體壓強(qiáng)不斷增大D．da過(guò)程中氣體壓強(qiáng)不斷增大4．如圖所示，兩個(gè)內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的汽缸A、B水平固定并用細(xì)管連接，處于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0的環(huán)境中．汽缸A中活塞M的面積為300cm2，封閉有壓強(qiáng)為p0的氧氣60L．汽缸B中活塞N的面積為150cm2，裝有壓強(qiáng)為2p0的氮?dú)?0L．現(xiàn)給活塞M施加一漸漸增大的水平推力，使其緩慢向右移動(dòng)．細(xì)管內(nèi)的氣體可忽視，環(huán)境溫度不變(p0取1.0×105Pa).當(dāng)一半質(zhì)量的氧氣進(jìn)入B汽缸時(shí)，求：(1)活塞M移動(dòng)的距離；(2)加在活塞M上的水平推力的大?。?.[2024·陜西漢中一模]導(dǎo)熱良好、粗細(xì)勻稱(chēng)的U形玻璃管豎直放置，左端封閉，右端開(kāi)口．初始時(shí)，管內(nèi)水銀柱及空氣柱長(zhǎng)度如圖所示，下方水銀柱足夠長(zhǎng)且左、右兩側(cè)水銀面等高．已知大氣壓強(qiáng)p0相當(dāng)于75cm水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，且保持不變，環(huán)境初始溫度為T(mén)1＝300K．現(xiàn)緩慢將玻璃管處環(huán)境溫度提升至T2＝350K，此過(guò)程中水銀無(wú)溢出，求：(1)右側(cè)空氣柱長(zhǎng)度；(2)左側(cè)管內(nèi)水銀面下降的高度．B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練6.如圖所示為0.3mol的某種氣體的壓強(qiáng)和溫度關(guān)系的p-t圖線(xiàn)．p0表示1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則在狀態(tài)B時(shí)氣體的體積為()A．5.6LB．3.2LC．1.2LD．8.4L7.如圖所示，一上端開(kāi)口、下端封閉的瘦長(zhǎng)玻璃管豎直放置．玻璃管的下部封有長(zhǎng)l1＝25cm的空氣柱，中間有一段長(zhǎng)l2＝25cm的水銀柱，上部空氣柱的長(zhǎng)度l3＝40cm.已知大氣壓強(qiáng)p0相當(dāng)于75cm水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)．現(xiàn)將一活塞(圖中未畫(huà)出)從玻璃管開(kāi)口處緩慢往下推，使管下部空氣柱長(zhǎng)度變?yōu)閘′1＝20cm.假設(shè)活塞下推過(guò)程中沒(méi)有漏氣，則活塞下推的距離為()A．5cmB．10cmC．15cmD．20cm8．如圖所示，一可移動(dòng)的絕熱活塞M將一橫截面積為400cm2的汽缸分為A、B兩部分，A、B兩部分裝有體積均為12L、壓強(qiáng)均為1atm、溫度均為27℃的志向氣體．現(xiàn)給左面的活塞N施加一推力，使其向右移動(dòng)，同時(shí)給B中氣體加熱，此過(guò)程中A汽缸中的氣體溫度保持不變，活塞M保持在原位置不動(dòng)．已知外界大氣壓強(qiáng)為1atm，1atm＝1×105Pa，不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦．當(dāng)推力F＝2×103N、活塞N達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，求：(1)A汽缸中氣體的壓強(qiáng)；(2)活塞N向右移動(dòng)的距離；(3)B汽缸中的氣體升溫到多少攝氏度．分層作業(yè)(七)氣體試驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用1．解析：依據(jù)肯定質(zhì)量的志向氣體的等壓改變線(xiàn)的特征可知，A、C正確，B錯(cuò)誤；D選項(xiàng)中沒(méi)有明確標(biāo)明圖像與t軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為(－273.15℃，0)，因此，不能算正確．答案：AC2．解析：A→C過(guò)程中，氣體的體積不變，發(fā)生等容改變，由eq\f(p,T)＝C可知，溫度上升，壓強(qiáng)增大，故A錯(cuò)誤；在C→B過(guò)程中，發(fā)生等溫改變，由pV＝C可知，體積減小，壓強(qiáng)增大，故B正確；綜上所述，在A→C→B過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)始終增大，所以氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)最大，在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)最小，故C、D正確．答案：BCD3．解析：A、C錯(cuò)：在V-T圖像中，過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)是等壓線(xiàn)，所以ab、cd為兩條等壓線(xiàn)，即pa＝pb，pc＝pd.B、D對(duì)：在V-T圖像中，斜率越大表示壓強(qiáng)越小，所以得到pa＝pb>pc＝pd.即由b到c的過(guò)程，壓強(qiáng)變小，由d到a的過(guò)程，壓強(qiáng)變大．答案：BD4．解析：(1)設(shè)后來(lái)兩部分氣體的壓強(qiáng)為p，氧氣的體積為VA2，氮?dú)獾捏w積為VB2，依據(jù)玻意耳定律有p0VA1＝pVA22p0VB1＝pVB2VB2＋eq\f(VA2,2)＝VB1活塞M移動(dòng)的距離x＝eq\f(VA1－\f(VA2,2),SM)代入數(shù)據(jù)解得p＝3p0，x＝eq\f(500,3)cm.(2)依據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件F＋p0SM＝pSM解得F＝6×103N.答案：(1)eq\f(500,3)cm(2)6×103N5．解析：(1)設(shè)玻璃管的橫截面積為S，右側(cè)氣體初狀態(tài)體積V1＝0.05S溫度上升過(guò)程氣體壓強(qiáng)不變，由蓋-呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(LS,T2)代入數(shù)據(jù)解得，右側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度L＝5.83cm.(2)大氣壓強(qiáng)p0＝0.75ρg，由圖示可知，右管氣體壓強(qiáng)p右＝p0＋0.15ρg＝0.9ρg左管初狀態(tài)壓強(qiáng)p左1＝p右＝0.9ρg左管初狀態(tài)體積V左1＝0.32S溫度上升后，設(shè)左側(cè)管內(nèi)水銀面下降的高度為h，左管氣體末狀態(tài)壓強(qiáng)p左2＝p右＋2ρgh＝(0.9＋2h)ρg左管內(nèi)氣體末狀態(tài)的體積V左2＝(0.32＋h)S對(duì)左管內(nèi)氣體，由志向氣體狀態(tài)方程得eq\f(p左1V左1,T1)＝eq\f(p左2V左2,T2)代入數(shù)據(jù)解得h＝3cm.答案：(1)5.83cm(2)3cm6．解析：此氣體在0℃時(shí)，壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，所以它的體積應(yīng)為22.4×0.3L＝6.72L，依據(jù)圖線(xiàn)所示，從p0到A狀態(tài)，氣體是等容改變，A狀態(tài)的體積為6.72L，溫度為127K＋273K＝400K，從A狀態(tài)到B狀態(tài)為等壓改變．B狀態(tài)的溫度為227K＋273K＝500K，依據(jù)蓋-呂薩克定律eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)得，VB＝eq\f(VATB,TA)＝eq\f(6.72×500,400)L＝8.4L.答案：D7．解析：在活塞下推前，玻璃管下部空氣柱的壓強(qiáng)為p1＝p0＋ρgl2設(shè)活塞下推后，下部空氣柱的壓強(qiáng)為p′1，玻璃管的橫截面積為S，由玻意耳定律得p1l1S＝p′1l′1S設(shè)活塞下推距離為Δl，則此時(shí)玻璃管上部空氣柱的長(zhǎng)度為l′3＝l3＋l1－l′1－Δl設(shè)此時(shí)玻璃管上部空氣柱的壓強(qiáng)為p′3，則p′3＝p′1－ρgl2由玻意耳定律得p0l3S＝p′3l′3S解得Δl＝15cm，C項(xiàng)正確．答案：C8．解析：(1)當(dāng)推力F＝2×103N、活塞N達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，A汽缸中氣體的壓強(qiáng)p′A＝p0＋eq\f(F,S)＝1.5×105Pa＝1.5atm.(2)初始時(shí)A汽缸中氣體的壓強(qiáng)及體積分別為pA＝1atm，VA＝12L，A汽缸中氣體發(fā)生等溫改變，由玻意耳定律有pAVA＝p′AV′A，代入數(shù)據(jù)解得V′A＝8L，則活塞N向右移動(dòng)的距離Δx＝eq\f(VA－V′A,S)＝eq\f(（12－8）×103,400)cm＝10cm.(3)因?yàn)榛钊鸐保持在原位置不動(dòng)，所以B汽缸中的氣體發(fā)生等容改變，初始時(shí)B汽缸中氣體的壓強(qiáng)、溫度分