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理想气体的状态方程试题及答案-高中物理-云返教育
(2012?威海一模)一定质量的理想气体,经过如图所示的由A经B到C的状态变化.设状态A的温度为400K.求:
①状态C的温度Tc为多少K?
②如果由A经B到C的状态变化的整个过程中,气体对外做了400J的功,气体的内能增加了20J,则这个过程气体是吸收热量还是放出热量?其数值为多少?
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难度系数:
中
一根长为 L(以厘米为单位)的粗细均匀的、可弯曲的细管,一端封闭,一端开口,处在大气中.大气的压强与 H 厘米高的水银柱产生的压强相等,已知管长 L>H.现把细管弯成 L 形,如图所示.假定细管被弯曲时,管长和管的内径都不发生变化.可以把水银从管口徐徐注入细管而不让细管中的气体泄出.当细管弯成 L 形时,以 l 表示其竖直段的长度,问 l 取值满足什么条件时,注入细管的水银量为最大值?给出你的论证并求出水银量的最大值(用水银柱的长度表示).
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难度系数:
难
(2013?保定一模)如图所示,一直立的气缸,由截面积不同的两个圆筒连接而成,质量均为1.0kg的活塞A、B用一长度为20cm、质量不计的轻杆连接,它们可以在筒内无摩擦地上下滑动.A、B的截面积分别为1Ocm
2
和20cm
2
,A和B之间封闭有一定量的理想气体,A的上方及B的下方都是大气,大气压强始终保持为1.0×10
5
Pa.当气缸内气体的温度为600K时,活塞处于图示平衡位置,活塞A、B到两筒的连接处的距离相等. g取10m/s
2
,试求:
(i)此时气缸内气体压强的大小?
(ii)当气缸内气体的温度缓慢降至560K时,分析活塞A、B的位置变化情况.
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难度系数:
中
(2013?宝鸡三模)粗细均匀的U形管竖直放置,右端封闭,左管内有一个重力和摩擦都不计的活塞,管内水银把气体分隔成A、B两部分.当大气压强为P
0
=75cmHg、温度为t
0
=27℃时,管内水银面在同一高度,两部分气体的长度均为L
0
=20cm.
(1)现向上缓慢拉动活塞,使两管内水银面高度差为h=10cm.求活塞上升的高度L;
(2)然后固定活塞,对左管气体加热.则当左管内气体温度为多少摄氏度时,方可使右管内水银面回到原来的位置.
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难度系数:
中
(2014?静安区一模)如图所示,U形管右管内径为左管内径的
√
2
倍,管内水银在左管内封闭了一段长为26cm、温度为280K的空气柱,左右两管水银面高度差为36cm,大气压为 76cmHg.现向右管缓慢补充水银.
(1)若保持左管内气体的温度不变,当左管空气柱长度变为20cm时,左管内气体的压强为多大?
(2)在(1)条件下,停止补充水银,若给左管的气体加热,使管内气柱长度恢复到26cm,则左管内气体的温度为多少?
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难度系数:
中
(2012?武汉二模)有两个容积相等的玻璃球形容器,用一根细玻璃管连通,容器内封闭着温度为O℃、压强为1×10
5
Pa.的理想气体.现用冰水混合物使容器1的温度保持在0℃,用水蒸气使容器2的温度保持在100℃求经过一段时间后容器内气体的压强P.(不计容器的容积变化和细玻璃管的体积,结果保留三位有效数字)
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难度系数:
中
(2013?长春模拟)一定质量的理想气体从状态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.已知该气体在状态A时的温度为27℃.求:
①该气体在状态B、C时的温度分别为多少摄氏度?
②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?
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难度系数:
中
(2013?奉贤区一模)如图所示,底面积S=40cm
2
的圆柱形气缸C开口向上放置在水平地面上,内有一可自由移动的活塞封闭了一定质量的理想气体,不可伸长的细线一端系在质量为 2kg活塞上,另一端跨过两个定滑轮提着质量为10kg的物体A.开始时,温度t
1
=7℃,活塞到缸底的距离l
1
=10cm,物体A的底部离地h
1
=4cm.已知外界大气压p
0
=1.0×10
5
Pa不变,现对气缸内的气体缓慢加热直到A物体触地,试问:(重力加速度g=l0m/s
2
)
(1)开始时气体的压强为多少Pa?
(2)当物体A刚触地时,气体的温度为多少℃?
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难度系数:
中
(2013?大连模拟)如图所示,A气缸截面积为500 c
m
2
,A、B两个气缸中装有体积均为10L、压强均为1atm、温度均为27℃的理想气体,中间用细管连接.细管中有一绝热活塞M,细管容积不计.现给左面的活塞N施加一个推力.使其缓慢向右移动,同时给B中气体加热,使此过程中A气缸中的气体温度保持不变.活塞M保持在原位置不动.不计活塞与器壁间的摩擦,周围大气压强为1atm=1
0
5
Pa.当推力F=
5
3
×1
0
3
N时,求:
①活塞N向右移动的距离是多少cm;
②B气缸中的气体升温到多少℃.
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难度系数:
中
(2013?怀化二模)如图所示为一简易火灾报警装置,其原理是:竖直放置的试管中装有水银,当温度升高时,水银柱上升,使电路导通,蜂鸣器发出报警的响声.27℃时,被封闭的理想气体气柱长L
1
为20cm.水银上表面与导线下端的距离L
2
为5cm.
(1)当温度达到多少℃时,报警器会报警?
(2)如果大气压降低,试分析说明该报警器的报警温度会受到怎样的影响?
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难度系数:
中
(2014?河南一模)如图所示,竖直放置的汽缸内壁光滑,活塞质量与厚度均不计,在A、B两处设有限制装置,使活塞只能在A、B之间运动.B下面汽缸的容积为V
0
,A、B之间的容积为0.1V
0
.开始时活塞在B处,缸内气体的压强为0.9p
0
(p
0
为大气压强),温度为T
0
=297K,现通过汽缸内的电阻丝(图中未画出)缓慢加热汽缸内的气体,汽缸与活塞均绝热,求:
(1)活塞刚到达A处时缸内气体的温度T
A
;
(2)缸内气体温度为356.4K时的体积V.
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难度系数:
中
(2013?潍坊二模)如图所示,粗细均匀的U型玻璃管竖直放置,左端封闭,右端开口且足够长,开始左端空气柱长20cm,两管水银面等高.从右侧管口缓慢加入水银,左管内气柱长变为15cm.温度不变,大气压强为p
0
=75cmHg.
①加入水银的长度;
②此过程封闭气体吸热还是放热,并说明理由.
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难度系数:
中
(2013?闸北区二模)如图所示,一根上细下粗、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端开口、下端封闭,横截面积S
2
=4S
1
.上端与大气连通,管中有一段水银封闭了一定质量的理想气体,空气柱长度为h,水银柱高度h
1
=h
2
=h.已知大气压强为p
o
,水银密度为ρ,重力加速度为g,初始温度为T
o
.求:
(1)将温度降低至水银柱恰好全部进入粗管中,此时封闭气体的温度;
(2)接着在细管口加一个抽气机,对细管内空气进行抽气(保持第一小问中的温度不变),使水银柱上升至原图示位置,细管内被抽气体的压强.
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难度系数:
中
(2013?石家庄二模)如图所示为一均匀薄壁U形管,左管上端封闭,右管开口且足够长,管的横截面积为S,内装有密度为ρ的液体.右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上,卡口与左管上端等高,活塞与管壁间无摩擦且不漏气.温度为
T
0
时,左、右管内液面等高,两管内空气柱(可视为理想气体)长度均为L,压强均为大气压强
p
0
,重力加速度为g,现使左、右两管温度同时缓慢升高,在活塞离开卡口上升前,左右两管液面保持不动.求:
①温度升高到
T
1
为多少时,右管活塞开始离开卡口上升;
②温度升高到
T
2
为多少时,两管液面高度差为L.
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难度系数:
中
一定质量的理想气体体积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p
0
=1.0×10
5
Pa,线段AB与V轴平行.
(1)求状态B时的压强.
(2)气体从状态A变化到状态B过程中,对外界做的功为10J,求该过程中气体吸收的热量.
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难度系数:
中
如图2所示,在水平放置,内壁光滑,面积不等的气缸里,活塞A的面积S
A
=10cm
2
,活塞B的面积S
B
=20cm
2|
,两活塞用质量不计的细绳连接,活塞A还通过细绳、定滑轮与重物C相连,在缸内气温t
1
=227℃,压强
p
1
=1.1×10
5
Pa时,两活塞保持静止,此时两活塞离开气缸接缝处距离都是L=10cm,大气压强p
0
=1.0×10
5
Pa保持不变,试求:
①重物C的质量M;
②当活塞A、B间细绳拉力为零时,气缸内气体的温度;
③若温度由t
1
缓慢下降到-23℃,试在图1上画出气缸内气体状态的变化的图线.
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难度系数:
中
(2013?烟台二模)如图所示,用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气,活塞上放一砝码,活塞和砝码的总质量为m,现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从T
1
升高到T
2
,且空气柱的高度增加了△l,已知加热时气体吸收的热量为Q,外界大气压强为p
0
,问:①此过程中被封闭气体的内能变化了多少?②被封闭空气初始状态的体积.
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解答题
难度系数:
中
(2013?青浦区一模)横截面积分别为S
A
=2.0×10
-3
m
2
、S
B
=1.0×10
-3
m
2
的汽缸A、B竖直放置,底部用细管连通,用质量分别为m
A
=4.0kg、m
B
=2.0kg的活塞封闭一定质量的气体,气缸A中有定位卡.当气体温度为27℃时,活塞A恰与定位卡环接触,此时封闭气体的体积为V
0
=300mL,外界大气压强为P
0
=1.0×10
5
Pa.(g=10m/s
2
)
(1)当将气体温度缓慢升高到57℃时,封闭气体的体积多大?
(2)保持气体的温度57℃不变,用力缓慢压活塞B,使气体体积恢复到V
0
,求此时封闭气体的压强多大?
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难度系数:
中
如图所示,A、B两个气缸中装有体积均为10L、压强均为1atm(标准大气压)、温度均为27℃的空气,中间用细管连接,细管容积不计,细管中有一绝热活塞,现将B气缸中的气体升温到127℃,若要使细管中的活塞仍停在原位置,则A中左边活塞应向右推多少距离?(不计摩擦,A气缸中的气体温度保持不变,A气缸截面积为50cm
2
)
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难度系数:
中
(2014?徐汇区一模)如图所示,两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中,管的上部有一定长度的水银,两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中.开启上部连通左右水银的阀门A,当温度为300K平衡时水银的位置如图(h
1
=h
2
=5cm,L
1
=50cm,),大气压为75cmHg.求:
(1)右管内气柱的长度L
2
.
(2)关闭阀门A,当温度升至405K时,左侧竖直管内气柱的长度L
3
.
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难度系数:
中
高中物理理想气体的状态方程分页列表
1
2
3
4
第2章 气体定律与人类生活
2.1 气体的状态
气体分子运动的特点
第3章 固体 液体与新材料
3.1 研究固体的性质
* 固体的微观结构
* 晶体和非晶体
第4章 热力学定律与能量守恒
4.1 热力学第一定律
改变内能的两种方式
热力学第一定律
热量
第5章 能源与可持续发展
5.1 能源利用与环境污染
能源的利用与环境保护
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