气体典型例题

气体典型例题连通管内同一高度的液面处压强相等例1如图所示，（a）、（b）、（c）、（d）图中各有被水银柱封闭的气体，若大气压强cmHg，求各图中被封闭气体的压强．分析：在图（a）中，根据连通管原理，与管外水银面齐平的管内液面处的压强等于大气压强，所以被封气体压强与大气压强相差5cmHg．在图（b）中，与气体接触处液面比右管液面高10cm，可见气体压强比外界大气压强低10cmHg．在图（c）中，管内水银柱产生的压强应由竖直方向的高度来计算，即水银柱压强．在图（d）中，有上、下两部分被封闭气体，根据连通管原理，下部气体压强等于大气压强加上水银柱产生的压强．而上部气体压强比下部气体压强低cmHg．解：（a）（cmHg）（b）（cmHg）（c）（cmHg）（d）点评：本题的解析是根据连通管内同一高度的液面处压强相等和液体内部的压强跟深度成正比的原理若．采用研究水银柱的受力列平衡方程的方法，同样可以求解，只是需要注意单位制的统一．水平横置气缸内气体压强的判断例2如图所示，固定在水平地面上的气缸内封闭着一定质量的气体，活塞与气缸内塞的横截面积，受到N水壁接触光滑且不漏气，活时，缸内气体对活塞的平均压力为N，平向左的推力而平衡，此则缸内气体的压强Pa，缸外大气压强Pa．分析：选择活塞作为研究对象，分析受力，在竖直方向，活塞受重力和气缸的弹力平衡，在水平方向，活塞受到向左的外力和大气压力，向右受到被封闭气体的压力。根据压强的定义可求出缸内气体压强p；根据水平方向受力平衡可求出缸外大气压强。解：根据压强的定义，缸内气体压强Pa由活塞受力平衡得。∴大气压强Pa．点评：本题考查的内容是气体的压强与力学的综合问题，关键在于正确选择研究对象和正确分析受力。连通管内封闭气体压强例3如图所示，一支两端开口，内径均匀的U形玻璃管，右边直管中的水银柱被一段空气柱隔开，空气柱下端水银面与左管中水银面的高度差为h，则下列叙述中正确的是（）A、向左管中注入一些水银后，h将减小B、向左管中注入一些水银后，h将不变C、向右管中注入一些水银后，h将增大D、向右管中注入一些水银后，h将不变分析：被封空气柱下端的水银面与左管中水银面高度差反映了被封气体的压强，所以，右管内上方的水银柱长也应为h。当向左管内注入一些水银时，由于右管内空气柱上方的水银柱长不变，则空气柱的压强不变，因此，h不变．当向右管内注入一些水银时，气体压强增大，h增大．解：B、C．点评：U形管内被封闭气体的压强，利用左管或右管来计算是等价的．封闭空气处于不同运动状态时的压强例4一根粗细均匀的玻璃管内装有10cm高水银柱，封闭着15cm高的空气，竖直放置；如图所示．设外界大气压cmHg，求：当（1）匀速上升；（2）自由下落；（3）以加速度匀加速上升时空气柱的压强p（取）．分析：要求被封闭的空气柱在不同运动状态下的压强，直接求是条件不足的，必须通过研究与之接触的水银柱的受力，才能间接求出．解：取水银柱为研究对象，它受三个力的作用，其中方向向下的力有两个，重力G和大气压力；方向向上的力一个，空气柱对它的支持力F。设玻璃管内横截面积为S，则有：（1）匀速上升时，受力平衡即∴（cmHg）（2）自由下落时，由牛顿第二定律得其中∴cmHg（3）匀加速上升时，由牛顿第二定律得其中，即∴（cmHg）点评：本题研究被封闭空气处于不同的运动状态时压强的判定，实际是考查对研究对象转移的方法的掌握程度．习题精选（一）1、密封容器中气体的压强（）A、是由气体受到重力产生的B、是由气体分子间的相互作用力（吸引和排斥）产生的C、是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的D、当容器自由下落时将减为零2、关于热力学温标的说法，哪些是正确的（）A、热力学温标的零度是－273℃，叫绝对零度B、气体温度趋近绝对零度时其体积为零C、热力学温度的每1度温度大小跟摄氏温度的每1度温度大小相同D、热力学温度升高1度大于摄氏温度升高1度3、如图所示，一圆形气缸静置于地面上，气缸的质量为M，活塞（连同手柄）的质量为m，气缸内部的横截面积为S，大气压强为，现将活塞缓慢上提，求气缸刚离地时气缸内气体的压强（忽略摩擦）．4、如图所示，圆形气缸的质量为，与地面摩擦系数为，活塞质量为，缸内封闭一定质量的气体，在水平恒力F作用下整体一起向前加速，活塞横截面积为S，大气压强为，缸内壁摩擦不计，求缸内气体压强．（气体质量可略）5、小车上固定一横截面积为S，一端封闭的均匀玻璃管，管内有长为L的水银柱封住一段气体（如图），若大气压强为，则小车以加速度a向左加速时，管内气体压强为．（水银密度为）6、如图所示，大气压强为，玻璃管自重为G，横截面积为S．管内外水银面高度差为h（不计管壁厚）水银密度为，求悬吊玻璃管的细线中的拉力多大？答案：1、C2、AC3、4、5、6、习题精选（二）一、选择题1、下列说法中不正确的是A、在绝对零度附近气体已液化，所以它的压强不会为零B、绝对零度实际上是不可能达到的C、随着技术的发展，绝对零度是可以达到的D、用摄氏温标表示绝对零度，其数值是－273.15℃2、关于密封容器中气体的压强的说法正确的是A、是由于气体受到重力作用而产生的B、是由于气体分子间的相互作用力产生的C、是大量分子频繁地碰撞器壁产生的D、是容器对气体分子的排斥产生的3、准确描述气体状态所需要的物理量是A、压强、体积和温度B、压强、密度和温度C、压强、体积、温度和质量D、压强、体积、温度和摩尔数4、如图所示，左端封闭的U形管中用水银封闭A、B两段空气柱，外界大气压强为76cmHg，则（）A、cmHgB、cmHgC、cmHgD、cmHg5、如图所示，一端封闭的、壁又很薄的管子中有一些空气和一段水银，将它倒置于水银槽中，上端用弹簧秤提着，水银和管壁之间的摩擦力不计，此时弹簧秤的读数应为（）A、等于管子本身的重力B、等于管重加露出部分一段水银柱的重力C、等于管重加大气压力D、等于管重减去管内空气向上的压力6、如图所示，气缸的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，气缸内封有一定质量m的气体，缸套和活塞无摩擦，活塞面积为S，则当大气压强为时，封闭气体的压强为（）A、B、C、二、填空题7、如图所示，一端开口的U形玻璃管封闭的一侧与水平面成角，用水银柱封闭一段空气柱，两管及下底的水银柱长均为cm，外界大气压强cmHg，则被封闭的空气柱的压强为cmHg．8、如图所示，质量为kg，面积为的活塞，封住气缸内的气体，活塞与气缸无摩擦，若在活塞上加上kg的重物，缸内气体的压强为Pa；若在活塞上加竖直向上的50N的拉力，气缸仍留在地面上，则气缸内气体的压强Pa．（大气压强Pa；）9、一端封闭的U形管如图所示放置在竖直平面内，各段水银柱长度分别为，设外界大气压强为，则闭端空气柱的压强p等于．（已知水银的密度为）三、计算题10、如图所示，在光滑水平面上放一个质量为M，内外壁都光滑的气缸，活塞质量为m，横截面积为S，外界大气压强为，现对活塞施一个水平恒力F，当活塞与气缸无相对滑动时，气缸内气体的压强是多少？答案与提示：1、C2、C3、A4、BD5、B6、C7、81cmHg8、9、10、根据牛顿第二定律，对活塞有：①；对气缸和活塞得②，解①和②得习题精选1、试用分子动理论解释气体三实验定律．2、下列说法正确的是（）A、理想气体作等温变化，若压强变大则密度变大B、理想气体作等压变化，若密度变小则温度升高C、一定质量的理想气体做等容变化时，若压强变大，则气体分子热运动加剧D、一定质量的理想气体做等温变化时，若密度变小，则压强变小3、气体分子运动速度大小的分布规律是：“”．4、从分子运动理论观点看，气体的压强是而产生的．5、从微观角度看，气体压强的大小跟两个因素有关，一个是，一个是．6、两瓶质量不等的同种气体，在压强相等的条件下，其密度的大小是（）A、温度高的密度小B、温度低的密度小C、质量小的密度小D、体积大的密度小答案：2、CD3、“中间大、两头小”4、大量气体分子频繁碰撞器壁5、气体分子的平均动能，分子的密度6、A典型例题温度变化时气缸内活塞的运动例1地面上水平放置的一个气缸，总体积为42L，用不传热的活塞分为两部分，这两部分之间都充有相同温度的理想气体，平衡时，现将A中气体加热到127℃，B中气体降温至－23℃，在不计摩擦的情况下，求A、B两部分的体积．解析：这里涉及两部分气体，它们初状态压强相同，设为P，末状态压强也相同，设为．对A部分气体：对B部分气体：由气态方程，得：∴又解得即A、B两部分体积分别为32L、10L．关于等压、等容、等温方程的综合运用例２一个质量可不计的活塞将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，活塞上堆放铁砂，如图．最初活塞搁置在气缸内壁的固定卡环上，气柱高度为，压强等于大气压强，现对气体缓慢加热，当气体温度升高了K时，活塞（及铁砂）开始离开卡环而上升，继续加热直到气柱高度为。此后，维持温度不变的条件不逐渐取走铁砂，直至铁砂全部取走时，气柱高度变为，求此时温度．（不计摩擦）解析：活塞离开前，气体做等容变化，则①活塞离开卡口后，气体做等压变化，则：②取走铁砂过程，气体作等温变化，则：③又K④由①②③④，得：K习题精选1、封闭在容器中的气体，当温度升高时，下面哪个说法是正确的（容器的膨胀忽略不计）A、密度和压强均增大B、密度增大，压强不变C、密度不变．压强增大D、密度和压强均不变2、一定质量的某种气体的体积为20L，压强为，当气体发生等温变化，体积减小到16L时，压强为多大？3、如图所示，竖直玻璃管里有一段4cm长的水银柱，水银柱的下面封闭着长60cm的空气柱，玻璃管的截面积是，在温度不变时，如果再向管里装入27.2g的水银，待平衡时，封闭在水银柱下面的空气柱有多长？已知大气压，水银的密度．4、在温度等于50℃、压强为时，内燃机气缸里气体的体积是0.93L，如果移动活塞使气体的体积缩小到0.15L，压强增大到Pa，这时气体的温度升高到多少摄氏度？5、抽气机贮气筒的容积为V，抽气机活塞上下往复一次，抽出气体的体积为V/2，设抽气过程中温度不变，贮气筒内原来气体压强为，则对容器抽气三次后，贮气筒内气体压强为．6、电灯泡内充有氦、氢混合气体，如果要使灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过1atm，则在20℃的室温下充气，电灯内气体压强至多只能充到多少个大气压？7、气泡从30m深的水底上升到水面，假设水底温度为4℃，水面温度是27℃，则气泡升到水面的体积约是水底时的倍．8、已知高山上某处的气压为0.4atm，气温为－30℃，则该处每立方厘米大气中的分子数为．答案：1、C；2、3、47.7cm4、352℃5、8/276、0.38atm7、4.38、典型例题关于气体能量的变化例1一绝热气缸被绝热活塞封闭了体积为V的理想气体，封闭气体的压强为P．现将活塞快速向外拉，使气体体积变为2V，则气体压强A．等于P/2B．小于P／2C．大于P／2D．无法确定解析：由理想气体状态方程，得：已知，则有由于气缸绝热，与外界无热交换；但体积更大过程中，气体对外做功，内能应减小，而气体内能只由温度决定，故温度降低，即，所以，选B．运用克拉珀龙方程例2某房间容积为，在温度为17℃，大气压强为74cmHg时，室内空气质量为25kg，则当温度升高到27℃，大气压强变为76cmHg时，室内空气质量为多少？解析：以房间空气为研究对象，属于变质量问题，运用克拉珀龙方程求解．设原质量为m，变化后质量为，则由，得：解得关于实践应用的例题例3如图，是一测量粉末状物质的实际体积的装置，其中A容器的容积，K是通过大气的阀门，C为一水银槽，通过橡皮管与容器B相通，连通A、B的管很细，其体积可忽略．下面是测量某种粉末的操作过程；①打开K，移动C，使B中水银面降到与标记M相平；②关闭K，缓慢提升C，使B中水银面升到与标记N相平，量出C中水银面比标记N高cm；③打开K，装入待测粉末，移动C到B内水银面降到M标记处；④关闭K，提升C，使B内水银面升到与N标记相平，量出C中水银面比标记N高cm；⑤从气压计上读得当时大气压强为cmHg，试根据以上数据求出A