2023年高中物理模型气体试题库.pdf
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1、2023-2023学年度学校11月月考卷学校:姓名:班 级:考 号:一、计算题1 如图所示粗细均匀的U 形玻璃管竖直放置,左端用水银封闭着长L=13cm的抱负气体,右端开口,当封闭气体的温度T=312K时,两管水银面的高度差h=4cm.现对封闭气体缓慢加热,直到左、右两管中的水银面相平.设外界大气压p=76cmHg.求左、右两管中的水银面相平时封闭气体的温度;若保持问中气体温度不变,从右管的开口端缓慢注入水银,直到右侧管的水银面比左侧管的高a h =4cm,求注入水银柱的长度.2.一定质量的抱负气体在1 个标准大气压下、0C 时的体积为6.72X10 m3,已知该状态下lm o l气体的体积是
2、2.24X i(y2 阿伏加德罗常数N=6.OXlOmol 求该气体的分子数。3 .一定质量的抱负气体体积V 与热力学温度T 的关系图象如图所示,气体在状态A 时的压强PA=P。,温度TA=T。,线段AB与 V 轴平行,BC的延长线过原点。求:(i)气体在状态B 时的压强伊;(ii)气体从状态A 变化到状态B 的过程中,对外界做的功为10J,该过程中气体吸取的热量为多少;(iii)气体在状态C 时的压强pc和温度Tc。4.如图,气缸竖直固定在电梯内,一质量为m、面积为s 的活塞将一定量的气体封闭在气缸内,当电梯做加速度大小为a的匀加速下降时活塞与气缸底相距L。现让电梯匀加速上升,加速度大小也为
3、a,稳定期发现活塞相对于气缸移动了距离d。不计气缸和活塞间的摩擦,整个过程温度保持不变。求大气压强p.5.如图所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的抱负气体。活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h,此时封闭气体的温度为Tl o现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸取热量Q时,气体温度上升到T2O已知大气压强为p o,重力加速度为g,不计活塞与气缸的摩擦,求:活塞上升的高度;加热过程中气体的内能增长量。6 .如图所示,水平放置一个长方体的封闭气缸,用无摩擦活塞将内部封闭气体分为完全相同的A、B两部分.初始时两部分气体压强均为p、热力学温度均为T.使A的温度 升 高 而
4、保 持B部分气体温度不变.则A部分气体的压强增长量为多少。7.小方同学在做托里拆利实验时,由于操作不慎,玻璃管漏进了一些空气。当大气压强 为76cmHg时,管内外水银面高度差为6 0 cm,管内被封闭的空气柱长度是30cm,如 图 所 示.问:30.0cm;,1 60.0cm此时管内空气的压强是多少cmHg;现保持下端水银槽不动,将玻璃管向下插入10cm,则此时的空气柱长度是多少.(设此时玻璃管尚未触到水银槽底,不考虑水银槽液面的变化,且整个过程温度不变)8.如图所示,体 积 为 V。的导热性能良好的容器中充有一定质量的抱负气体,室温为To=3OOK.有一光滑导热活塞C(不占体积)将容器提成A
5、、B两室,B室的体积是A 室的两倍,气缸内气体压强为大气压的两倍,右室容器中连接有一阀门K,可与大气相通.(外界大气压等于76cmHg)求:(1)将阀门K打开后,A 室的体积变成多少?打开阀门K后将容器内的气体从300K加热到540K,A 室中气体压强为多少?9.如图所示,一竖直放置的绝热气缸,内壁竖直,顶部水平,并且顶部安装有体积可以忽略的电热丝,在气缸内通过绝热活塞封闭着一定质量的气体,气体的温度为T。,绝热活塞的质量为m,横截面积为S。若通过电热丝缓慢加热,使得绝热活塞由与气缸底部相距h 的位置下滑至2h的位置,此过程中电热丝放出的热量为Q,已知外界大气压强为P。,重力加速度为g,并且可
6、以忽略活塞与气缸壁之间的摩擦和气体分子之间的互相作用,求:(i)在活塞下滑过程中,缸 内 气 体 温 度 的 增 长 量;(ii)在活塞下滑过程中,缸内气体内能的增长量 U。10.如图所示,一圆柱形绝热容器竖直放置,通过绝热活塞封闭着摄氏温度为L的抱负气体,活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h1 0现通过电热丝给气体加热一段时间,使其温度上升到(摄氏)t 2,若这段时间内气体吸取的热量为Q,已知大气(2)这段时间内活塞上升的距离是多少?(3)这段时间内气体的内能如何变化,变化了多少?11.一定质量的抱负气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的p -V图象如图所示.已
7、知该气体在状态A时的温度为27.贝IJ:(1)该气体在状态B、C时的温度分别为多少。C?(2)该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大?(3)该气体从状态A到状态C的过程中是吸热,还是放热?传递的热量是多少?12.一定质量的抱负气体,在初始状态A时,体积为V。,压强为p。,温度为%,已知此时气体的内能为U。该抱负气体从状态A经由一系列变化,最终还回到本来状态A,其变化过程的p-V图象如图所示,其中A B是反比例函数图象的一部分。求:气体在状态B时的体积;气体在状态c时的温度;从状态B经由状态C,最终回到状态A的过程中,气体与外界互换的热量。13.在如图所示的坐标系中,一定质量的某种抱负
8、气体先后发生以下两种状态变化过程:第一种变化是从状态A到状态B,外界对该气体做功为6 J ;第二种变化是从状态A到状 态C,该气体从外界吸取的热量为9 J .图线A C的反向延长线过坐标原点0,B、C两状态的温度相同,抱负气体的分子势能为零.求:(1)从状态A到状态C的过程,该气体对外界做的功Wi和其内能的增量 5;(2)从状态A到状态B的过程,该气体内能的增量也及其从外界吸取的热量Q z.14.一个水平放置的汽缸,由两个截面积不同的圆筒连接而成。活塞A、B用一长为4L的刚性细杆连接,L=0.5 m,它们可以在筒内无摩擦地左右滑动。A、B的截面积分别为S A =40cm;SB=20cm2,A、
9、B之间封闭着一定质量的抱负气体,两活塞外侧(A的左方和B的右方)是压强为p o =l .0X10、P a的大气。当汽缸内气体温度为=525 K时两活塞静止于如图所示的位置。-4L-I_ _A=忸_ hzkr_求此时气体的压强?现使汽缸内气体的温度缓慢下降,当温度降为多少时活塞A恰好移到两圆筒连接处?15.如图所示,玻璃管A上端封闭,B上端开口且足够长,两管下端用橡皮管连接起来,A管上端被一段水银柱封闭了一段长为6cm的气体,外界大气压为75cm Hg,左右两水银面高度差为5cm,温度为h=27C.保持温度不变,上下移动B 管,使 A 管中气体长度变为5cm,稳定后的压强为多少?稳定后保持B 不
10、动,为了让A 管中气体体积回复到6 cm,则温度应变为多少?16.如图所示,粗细均匀的L 形玻璃管放在竖直平面内,封闭端水平放置,水平段管长60cm,上端开口的竖直段管长20cm,在水平管内有一段长为20cm的水银封闭着一段长 35cm的抱负气体,已知气体的温度为7C。,大气压强为75cmHg,现缓慢对封闭抱负气体加热.求:水银柱刚要进入竖直管时气体的温度;抱负气体的温度升高到111C。时,玻璃管中封闭抱负气体的长度.17.物理一选修3-3 如图所示,U 型细玻璃管竖直放置,各部分水银柱的长度分别为Lz=25cm、L =25 cm、L4=10 cm,A 端被封空气柱的长度为 6 0 cm,BC
11、在水平面上。整个装置处在恒温环境中,外界气压P=75 cmHg。将玻璃管绕B 点在纸面内沿逆时针方向缓慢旋转9 0 至 A B管水平,求此时被封空气柱的长度。18.如图,一粗细均匀的U 形管竖直放置,A 侧上端封闭,B 侧上侧与大气相通,下端开口处开关K 关闭,A 侧空气柱的长度为1=10.0cm,B 侧水银面比A 侧的高h=3.0cm,现将开关K 打开,从 U 形管中放出部分水银,当两侧的高度差为=10.0cm 时,将开关 K 关闭,已知大气压强Po=75.0cmHgo求放出部分水银后A侧空气柱的长度此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银达成同一高度,求注入水银在管内的长度19.某氧气瓶的
12、容积V=30L,在使用过程中,氧气瓶中的压强由P尸l OOa t m下降到P z=5Oa t m,且温度始终保持0。已知在标准状况l m o l气体的体积22.4L。求:使用掉的氧气分子数为多少?(阿伏加德罗常数为NA=6.OXl Om o l1,结果保存两位有效数字)20.如图所示,透热的气缸内封有一定质量的抱负气体,缸体质量M=200k g,活塞质量m=10k g,活塞面积S=100cm2,活塞与气缸壁无摩擦且不漏气,此时缸内气体的温度为27C。,活塞刚好位于气缸正中间,整个装置都静止,已知大气压恒为p =l .0 x 105P a,重力加速度为g=10m/s;T =f+273K求:缸内气
13、体的压强p i ;缸内气体的温度升高到多少摄氏度时,活塞恰好会静止在气缸缸口 A B处?21.一定质量的抱负气体被质量m=30k g、横截面积S=100cm z的活塞封闭在光滑圆筒形的金属汽缸内,活塞与汽缸底之间用一轻弹簧连接。开始时汽缸水平放置,弹簧恰好处在原长L=50cm,如 图(a)所示。将汽缸从水平位置缓慢地竖直立起,稳定后活塞下 降L=10cm,如 图(b)所示。再对汽缸内的气体逐渐加热,活塞上升Lz=30cm,如图(c)所示。已知重力加速度g=10m/s 1外界气温t=27,大气压强p =l .OXl o P a,不计一切摩擦,求(i)弹簧的劲度系数k;(i i)加热后,汽缸内气体
14、的温度。22.如图所示,两侧粗细均匀的U形玻璃管竖直放置,左端封闭,右端开口。开始时左管内空气柱长20cm,两管水银面等高,温度不变,大气压强为P=75cm Hg。管内气体可视为抱负气体。(i)若右管足够长,从右侧管口缓慢加入水银,左管内气柱长变为15cm,求加入水银的长度;(i i)若左、右管管口等高,用厚度不计的活塞从右管管口缓慢推入,仍使左管内气柱长变为15cm,若过程中没有漏气现象,求活塞推入的深度。23.如图所示,粗细均匀的U形玻璃管竖直放置,左端用水银封闭着长=13cm i的抱负气体,右端开口,当封闭气体的温度-=312K|时,两管水银面的高度差|曲=4c就现 对 封 闭 气 体
15、缓 慢 加 热,直 到 左、右 两 管 中 的 水 银 面 相 平,设 外 界大气压Po=16cmHg1;求左、右两管中的水银面相平时封闭气体的温度;若保持问中气体温度不变,从右管的开口端缓慢注入水银,直到右侧管的水银面比左侧管的高A/l =4c?求注入水银柱的长度。24.如图所示,在两端封闭粗细均匀的竖直长管道内,用一可自由移动的活塞A封闭体积相等的两部分气体.开始时管道内气体温度都为To=500 K,下部分气体的压强p=1.25X10P a,活塞质量m=0.25 k g,管道的内径横截面积S=代0?。现保持管道下部分气体温度不变,上部分气体温度缓慢降至T,最终管道内上部分气体体积变为本来的
16、昌若不计活塞与管道壁间的摩擦,g=10 m/s2,求此时上部分气体的温度T.25.如图所示,一底面积为S,内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上,开口向上,内有两个质量均为m的相同活塞A和B;在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的抱负气体,平衡时体积均为V。已知容器内气体温度始终不变,重力加速度大小为g,外界大气压强为po。现假设活塞B发生缓慢漏气,致 使B最终与容器底面接触。求活塞A移动的距离。26.如图所示,可沿气缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒形气缸分隔成A、B两部分,活塞与气缸顶部有一弹簧相连,当活塞位于气缸底部时弹簧恰好无形变,开始时B 内充有一定质量的气体,A 内真空
17、,B部分高度为囚=0.2加|,此时活塞受到的弹簧作用力与重力的大小相等,现将整个装置倒置,达成新的平衡后B 部分的高度回等于多少?设温度不变。B一27.在一个横截面积为S=10c?2的圆柱形容器中,有一个质量不计的活塞用弹簧和底部相连,容器中密闭有一定质量的抱负气体,当温度为27 C 时,弹簧恰好处在原长,此时外部压强为q=L()x l()5pa,活塞和底面相距L=20cm,在活塞上放一质量为m=20kg的物体,活塞静止时下降10cm,温度仍为27,不计活塞与容器壁的摩擦,弹簧的形变在弹性限度范围内,g=1 Qin Is2,求:弹簧的劲度系数k;假如把活塞内气体加热到57并保持不变,为使活塞静
18、止时位置距容器底面距离仍为 10cm,活塞上应再加物体的质量同28.将如图所示的装置的右端部分气缸B置于温度始终保持不变的环境中,绝热气缸A和导热气缸B均固定在地面上,由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦,开始时两形状相同的长方体气缸内装有抱负气体,压强均为P。、体积均为V。、温度均为T o .缓慢加热A中气体,使气缸A的温度升高到2T o,稳定后.求:气缸A中气体的压强PA以及气缸B中气体的体积VB;试分析说明此过程中B中气体吸热还是放热?29.如图,上端开口的竖直汽缸由大、小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞,两活塞用刚性轻杆连接,两活塞间充有氧气,小活塞下方冲有氮气,已知,大活塞
19、的质量 为2 m,横截面积为2S,小活塞的质量为m,横截面积为S ;两活塞间距为L;大活塞导热性能良好,汽缸及小活塞绝热;初始时氮气和汽缸内大气的压强均为同,大活塞与大圆筒底部相距归,两活塞与气缸壁之间的摩擦不计,重力加速度为g,现通过电阻丝缓慢加热氮气,求当小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐时,氮气的压强。.30.两端开口、内表面光滑的U形管处在竖直平面内,如图所示质量均为m=10k g的活塞A、B在外力作用下静止于左右管中同一高度h处,将管内空气封闭,此时管内外空气的压强均为P o=l .0X105P a左管和水平管横截面积8=10 cm2,右管横截面积S2=20cm:水平管长为3h,
20、现撤去外力让活塞在管中下降,求两活塞稳定后所处的高度。(活塞厚度均大于水平管直径,管内气体初末状态温度相同,g取10 m/)31.如图所示,一定质量的抱负气体被水银柱封闭在竖直玻璃管内,气柱的长度为h。3现向管内缓慢地添加部分水银,水银添加完毕时,气 柱 长 度 变 为 再 取 相 同 质 量 的水银缓慢地添加在管内。外界大气压强保持不变。求第二次水银添加完毕时气柱的长度。若第二次水银添加完毕时气体温度为T。,现使气体温度缓慢升高,求气柱长度恢复到本来长度h 时气体的温度。m=5kg 2a=20c|s-=0.上 律=5Agi|攵=2 0 0 N/10=27。|33.如图所示的圆柱形气缸是一“拔
21、火罐”器皿,气 缸(横截面积为S)固定在铁架台上,轻质活塞通过细线与质量为m的重物相连,将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸底的开 关K处扔到气缸内,酒精棉球熄灭时(此时缸内温度为t C。)闭合开关K,此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零,而这时活塞距缸底为L.由于气缸传热良好,随后重物会被吸起,最后重物稳定在距地面L/10处.已知环境温度为t C。不变,巡=,4,s 6P。为大气压强,气缸内的气体可看做抱负气体,求:(1)酒精棉球熄灭时的温度t与t。满足的关系式;(2)气缸内温度减少到重新平衡的过程中外界对气体做的功.34.如图所示,圆柱形的气缸上部有小挡板,可以阻止活塞滑离气缸,气缸内部的高度为d,
22、质量不计的薄活塞将一定质量的气体封闭在气缸内。开始时活塞离底部高度为2d/3,温度为L=27C。,外界大气压强为P o=l a t m,现对气体缓缓加热,求:当气体温度升高到t 2=127C。时,活塞升高了多少?当气体温度升高到t 3=357C。时,缸内气体的压强。35.如图所示是一个油气田构造示意图。A处有一个废井管,横截面积为S,高 为h,下端有一段质量为m的岩芯封住井管,设本来井中B处油气压强为p。(与外界相同),温度为27,在地热作用下,B处温度忽然升高到127,岩芯在高压作用下向上喷射,试估算岩芯能射出的高度?(忽略一切阻力)A3 6 容 器 内 装 有 5K g的 某 种 气 体,
23、开 始 时,气 体 压 强 为 150atm,温 度 为 5 7 0,有 一 个 车 间,天 天 需 要 在 标 准 状 况 下 的 这 种 气 体 4 0 0 L,用几天后容器内气体压 强 变 为 本 来 的 目 温 度 降 为 2 7 0?(在 标 准 状 况 下 这 种 气 体 的 密 度 为 2克/升)37.如图所示,总长1m粗细均匀的直角玻璃管,A。和 B。等长,A 端封闭,B端开口,内有20cm长的水银柱.当 AO 水平,BO竖直时,水银柱在A O 的最右端,这时大气压 为 75cmHg,温度为27.(1)若将此装置绕A 点在纸面内顺时针转90,当温度为多少时水银柱恰好所有在OB段
24、的最左端?(2)若在图示位置将温度升高到600K,封闭气体的长度为多少?(|J2OO25“142|)38.如图,一个横截面积为S 的导热气缸直立放置,质量为m 的楔形活塞下方封闭一定质量的抱负气体,活塞上方与大气相同,气缸底与热源接触。被封闭气体温度为T。体积为V。,通过热源缓慢加热,气体的温度升高到口时,用卡子卡住活塞,使之不能上升,热源继续加热,使气体温度升高到T2O已知大气压为P0,不计活塞与缸壁的摩擦。(1)气体温度为时,气体的体积;(2)气体温度为T2时,气体的压强。39.如图所示,一定质量的抱负气体从状态A经B、C、D再回到A,已知在状态A时容积为2 L,求状态C和状态D时的体积。
25、.40.如图所示,透热的气缸内封有一定质量的抱负气体,缸体质量例=200依,活塞质量|2 =10必|,活塞面积S=i0 0 a?,活塞与气缸壁无摩擦且不漏气,此时,缸内气体的温度为27C,活塞位于气缸正中,整个装置都静止,已知大气压恒为Po=L 0 x l()5 p a,重力加速度为汽=10至/|T=r+273K|,求:缸内气体的温度升高到多少摄氏度时,活塞恰好会静止在气缸缸口 AB处?41.如图所示,内径均匀的U 形玻璃管竖直放置,截面积为5 cm)右侧管上端封闭,左侧管上端开口,内有用细线拴住的活塞.两管中分别封入L=11 cm 的空气柱A 和 B,活塞上、下气体压强相等均为76 cm水银
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