- 气体的实验定律
- 共50题
二选一作答
选考题一
【物理 选修3-3】
32.(6分,选对1个给3分,选对2个给6分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)。下列说法中正确的是( )。[学优高考网]
33.(9分)如图所示,在长为L=57 cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内,用4 cm高的水银柱封闭着51 cm长的理想气体,管内外气体的温度均为33 ℃。现将水银徐徐注入管中,直到水银面与管口相平,此时管中气体的压强为多少?接着缓慢对玻璃管加热升温至多少时,管中刚好只剩4 cm高的水银柱?(大气压强p0=76 cmHg)
正确答案
解析
A、只有单晶体具有各向异性,而多晶体是各向同性的,故A错误;
B、内能与物体的温度、体积、分子数等因素有关,内能不同,温度可能相同,则分子热运动的平均动能可能相同.故B正确;
C、液晶,即液态晶体,像液体一样具有流动性,具有各向异性,故C正确;
D、随着分子间距离的增大,分子间作用力不一定减小,当分子表现为引力时,分子做负功,分子势能增大,故D错误;
考查方向
分子间的相互作用力;晶体和非晶体
解题思路
晶体有单晶体和多晶体两种,单晶体各向异性,而多晶体各向同性;物体的内能与温度、体积等因素有关;温度是分子热平均动能的标志;液晶具有各向异性.分子力与分子间距离之间的关系比较复杂,分子间距离增大,分子力不一定减小,分子势能也不一定减小.
易错点
掌握晶体和非晶体的特性、分子动理论中温度是分子平均动能的标志.
正确答案
85 cmHg ;T=318 K
解析
设玻璃管的横截面积为S,初态时,管内气体的温度为T1=306 K,体积为V1=51S cm3,压强为p1=p0+h=80cmHg.
当水银面与管口相平时,水银柱高为H,则管内气体的体积为V2=(57-H)S cm3,压强为p2=p0+H=(76+H)cmHg.
由玻意耳定律得 p1V1=p2V2
代入数据,得 H2+19H-252=0
解得H=9cm
所以 p2=85 cmHg
设温度升至T时,水银柱高为4cm,管内气体的体积为V3=53S cm3,压强为p3=p0+h=80 cmHg.
由盖-吕萨克定律得,代入数据,解得T=318 K
考查方向
气体实验定律
解题思路
求出气体的状态参量,然后根据玻意耳定律和盖-吕萨克定律求出气体的温度.
易错点
关键分析清楚气体状态变化是什么过程,找出状态参量,根据气体实验定律列式.
如图甲所示是一种研究气球的体积和压强的变化规律的装置。将气球、压强传感器和大型注射器用T型管连通。初始时认为气球内无空气,注射器内气体体积V0,压强p0。T型管与传感器内少量气体体积可忽略不计。缓慢推动注射器,保持温度不变,装置密封良好。
33.该装置可用于验证________定律。(填写气体实验定律名称)
34.将注射器内气体部分推入气球,读出此时注射器内剩余气体的体积为,压强传感器读数为p1,则此时气球体积为___________。
35.继续推动活塞,多次记录注射器内剩余气体的体积及对应的压强,计算出对应的气球体积,得到如图乙所示的“气球体积和压强”关系图。根据该图像估算:若初始时注射器内仅有体积为0.5V0、压强为p0的气体。当气体全部压入气球后,气球内气体的压强将变为 p0。(保留3位小数)
正确答案
玻意耳……2分
解析
给气球打气的时候,气球的温度来不及变化,所以属于等温变化,即波义耳定律;
考查方向
解题思路
首先要知道给气球打气的时候,气球的温度来不及变化,所以属于等温变化;第二、三问结合气体的状态方程列式求解
易错点
对理想气体的状态方程的理解
正确答案
……3分
解析
真个整体的波义耳定律为,注射器还有
,因此此时气球体积为
考查方向
解题思路
首先要知道给气球打气的时候,气球的温度来不及变化,所以属于等温变化;第二、三问结合气体的状态方程列式求解
易错点
对理想气体的状态方程的理解
正确答案
1.027……2分
解析
图像中可以看出,当气体全部进入气球后,压强不会再变,即图像中可以读出压强为1.027P0。
考查方向
解题思路
首先要知道给气球打气的时候,气球的温度来不及变化,所以属于等温变化;第二、三问结合气体的状态方程列式求解
易错点
对理想气体的状态方程的理解
26.在“用DIS研究一定质量的气体的压强与体积的关系”实验时,正确的表述或操作是( )
正确答案
解析
A.本实验测量的时压强与体积的关系,故注射器连接压强传感器,故A错误;
B.本实验条件是温度不变,推拉活塞时,动作要慢,故B正确;
C.初始体积没有明确的数量要求,故C错误;
D.本实验条件是温度不变,用手握住注射器含有气体的部分,会使气体温度升高,故手不能握住注射器,故D正确。
考查方向
解题思路
用DIS研究一定质量的气体的压强与体积的关系”实验时,研究的是压强与体积的关系,要保证温度不变,做实验时要注意缓慢推活塞,手不要握针管等。为保证质量不变,要密封好气体。
易错点
关键明确实验原理,知道实验误差的来源,会减小实验误差,一些实际问题要通过实验去体会
知识点
选考题:【物理一选修】
33.下列说法正确的是__________。
34.如图,长L=100cm,粗细均匀的玻璃管一端封闭.水平放置时,长L0=50cm的空气柱被水银柱封住,水银柱长h=30cm.将玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位置,然后竖直插入水银槽,插入后有△h=15cm的水银柱进入玻璃管.设整个过程中温度始终保持不变,大气压强p0=75cmHg.求:
①插入水银槽后管内气体的压强p;
②管口距水银槽液面的距离H
正确答案
解析
A、做功和热传递都可以改变内能,物体吸热的同时若对外做功,则物体内能不一定增加,故A正确;
B、空调机既能致热又能致冷,但是要耗电,不能说明热传递不存在方向性,故B错误;
C、液体表面表现为张力,是因为液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离引起的,即分子间表现为引力,故C正确;
D、做功和热传递都可以改变内能,根据热力学第一定律,要增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量,故D正确;
E、布朗运动是固体小颗粒的运动,是液体分子的热运动,间接反映了液体分子的无规则运动,故E错误;
考查方向
热力学第二定律;布朗运动;热力学第一定律
解题思路
改变内能的方式有做功和热传递;热力学第一定律公式:△U=W+Q;热力学第二定律:不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响,或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响;布朗运动是固体小颗粒的运动,间接反映了液体分子的无规则运动.
易错点
注意布朗运动既不是固体颗粒分子的运动,也不是液体分子的运动.
正确答案
①62.5cmHg②27.5cm
解析
①设当管转至竖直位置时,水银恰好位于管口而未从管中漏出,管截面积为S.此时气柱长度L=70cm.
由玻意耳定律得 pL=p0L0得
由于p+ρgh=83.6cmHg大于p0,因此必有水银从管中漏出.设当管转至竖直位置时,管内水银柱长度为x,
由玻意耳定律得p0SL0=(p0-ρgx)S(L-x)
整理并代入数值后得:
75×50=(75-x)×(100-x)
解得:x=25cm
设插入水银槽后管内气柱长度为L′,由题设条件得
L′=L-(x+△h)=100cm-(25+15)cm=60cm
由玻意耳定律,插入后管内压强
②设管内水银与槽内水银面间高度差为
h′=75cm-62.5cm=12.5cm
管口距槽内水银面距离H=L-L′-h′=40cm-12.5cm=27.5cm
考查方向
气体实验定律
解题思路
①将玻璃管缓慢地转到开口向下的过程中会有一部分水银流出,由玻意耳定律求出玻璃管竖直时管内水银柱长度.再代入玻意耳定律,求解即可插入水银槽后管内气体的压强P.
②找出各种长度之间的关系,可求得管口距水银槽液面的距离H.
易错点
本题中将玻璃管缓慢地转到开口向下的过程中会有一部分水银流出是该题的关键.
17.如图所示,内壁光滑、截面积不相等的圆柱形汽缸竖直放置,汽缸上、下两部分的横截面积分别为2S和S。在汽缸内有A、B两活塞封闭着一定质量的理想气体,两活塞用一根长为l的细轻杆连接,两活塞导热性能良好,并能在汽缸内无摩擦地移动,已知活塞A的质量是2m,活塞B的质量是m。当外界大气压强为Po、温度为To时,两活塞静止于如图所示位置。若用一竖直向下的拉力作用在B上,使A、B-起由图示位置开始缓慢向下移动l/2的距离,又处于静止状态,求这时汽缸内气体的压强及拉力F的大小。设整个过程中气体温度不变。(选考题)
正确答案
;
解析
以两活塞整体为研究对象,原来汽缸内气体压强为p1,根据平衡条件有:p0S+3mg=p1S
解得:
对气缸内气体,初态:, V1 =2lS
末态:p2=? ,
根据玻意耳定律,有p1V1 =p2V2
解得:
以两活塞整体为研究对象,根据平衡条件有:
p2S=F+p0S+3mg
解得:
考查方向
理想气体的状态方程
解题思路
以两活塞整体为研究对象求初态气体的压强,气体发生等温变化,根据玻意耳定律求出末态压强最后再以整体为研究对象受力分析求拉力的大小.
易错点
关键是正确选取状态,明确状态参量,尤其是用共点力平衡的方法求封闭气体的压强.
知识点
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