高中物理高考 押课标卷物理第33（2）题-备战2021年高考物理临考题号押题（新课标卷）（原卷版）

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押课标卷理综第33（2）题高考频度：★★★★☆     难易程度：★★★☆☆题号考情分析考查知识点分值预测知识点第33(2)题理想气体的状态方程在高考中是一个热点问题理想气体方程中的“玻璃管液封”模型，“气缸活塞”模型，“变质量气体”模型是经常涉及的考题。并且经常与玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律结合出题。波意耳定律解决实际问题6预计2021年高考新课标全国卷第33(2)题会以理想气体的状态方程形式考察。（2020·新课标全国Ⅰ卷）甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的压强为。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后：（i）两罐中气体的压强；（ii）甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。【答案】（i）；（ii）【解析】（i）气体发生等温变化，对甲乙中的气体，可认为甲中原气体有体积V变成3V，乙中原气体体积有2V变成3V，则根据玻意尔定律分别有，则则甲乙中气体最终压强（ii）若调配后将甲气体再等温压缩到气体原来的压强为p，则计算可得由密度定律可得，质量之比等于如图所示，竖直放置一根上端开口、下端封闭、长为90cm的细玻璃管，内有两段长为15cm的水银柱，封闭了长度均为15cm的A、B两段空气柱，已知大气压强p0=75cmHg，环境温度保持不变。（1）求两段空气柱的压强之比pA∶pB；（2）若缓慢将此玻璃管倒置，试通过计算判断水银会不会从玻璃管口漏出？【解析】解：（1）对上面一段水银柱进行分析，有对下面水银柱进行分析，有联立，可得（2）水银管倒置，A、B两段气体均发生等温变化，假设没有水银漏出对于A气体，有，解得对于B气体，有，解得两段水银柱和两段空气柱总长度为x，则水银不会从玻璃管漏出。1．气体实验定律 玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2＝或＝＝或＝图象2.理想气体的状态方程(1)理想气体①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体．②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能．(2)理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C.气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例．1．如图所示为按压式手动饮水机示意图，通过按压上面的按钮，可把空气压入水桶中，把水桶中的水排出桶外，整个装置气密性良好。小明同学为了测量按压一次压入水桶内的气体体积，先按压几次，确保出水管有水流出后做了如下操作：让水桶中的水面下降需要按压N次，称出水桶中水减少的质量；要让水桶中的水面接着再下降，则需要再按压次。已知水桶的内径处处相同，每次按压进入桶内的气体体积相同，大气压强，水的密度。根据以上测量数据，请你帮助小明计算出一次压入的空气体积？2．新冠肺炎疫情发生以来，各医院都加强了内部环境消毒工作。如图所示，是某医院消毒喷雾器设备，喷雾器的储液桶与打气筒用软细管相连，已知储液桶容积为，打气筒每次打气能向储液桶内压入的空气。现往储液桶内装入药液后关紧桶盖和喷雾头开关，此时桶内压强为，打气过程中储液桶内气体温度与外界温度相同且保持不变，不计储液桶两端连接管以及软细管的容积。（1）若打气使储液桶内消毒液上方的气体压强达到，求打气筒打气次数。（2）当储液桶内消毒液上方的气体压强达到后，打开喷雾器开关直至储液桶消毒液上方的气压为，求在这过程中储液桶喷出药液的体积。3．如图所示，用两个质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞将开口向下竖直悬挂的导热气缸内的理想气体分成I、Ⅱ两部分，当在活塞A下方悬挂质量为m的两个物体后，整个装置处于静止状态，此时I、Ⅱ两部分气体的高度均为L0。已知环境温度、大气压强P0均保持不变，且满足5mg=P0S，不计一切摩擦。当取下一个物体后，两活塞重新恢复平衡，求活塞A上升的高度。4．很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时，利用三氮化钠（NaN3）产生气体（假设都是N2）充入导温效果良好的气囊。若氮气充入前后安全气囊的容积分别为V1=10 L、V2=70 L。已知大气压强p0=1.0×105Pa，气囊中氮气密度ρ=2.5 kg/m3，一个氮气分子的质量约为4.65×10-23g，氮气摩尔质量M=0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数NA≈6×1023 mol-1 ，在标准气压下，氮气的摩尔体积为22.4L/mol。求：(1)该气囊中氮气分子的总个数N；(2)该气囊中氮气分子间的平均距离；(3) 氮气充入后安全气囊的压强。（结果均保留一位有效数字）5．如图所示，甲、乙两个储气罐的容积都为V，储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐中气体的压强为5p0，乙罐中气体的压强为p0。现通过连接两罐的细管把甲罐中的气体尽量多的调配到乙罐中去，两罐中气体的温度相同且在调配过程中保持不变。求调配完成后：（1）两罐中气体的压强；（2）调配到乙罐中的气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。6．如图所示，汽缸内A、两部分气体由竖直放置、横截面积为S的绝热活塞隔开，活塞与汽缸光滑接触且不漏气。初始时两侧气体的温度相同，压强均为，体积之比为。现将汽缸从如图位置缓慢转动，转动过程中A、两部分气体温度均不变，直到活塞成水平放置，A在上，在下，此时A、两部分气体体积相同。之后保持A部分气体温度不变，加热部分气体使其温度缓慢升高，稳定后A、两部分气体体积之比仍然为，已知重力加速度大小为。求：（1）活塞的质量；（2）部分气体加热后的温度与开始时的温度之比。7．某同学利用如图所示的装置测量山顶处的大气压强，上端开口、下端封闭的长直玻璃管竖直放置，用h=40.00cm的某种液体封闭一段空气柱，利得气柱长度l1=20.00cm。再将玻璃管缓慢倾斜至与水平面成30°角，液体没有溢出，测得空气柱长度变为l2=24.50cm。已知液体的密度，山顶处重力加速度g=9.80m/s2，计算结果均保留3位有效数字，求:（1）玻璃管竖直放置时，液柱由于重力产生的压强p；（2）山顶的大气压强8．粗细均匀且长度为的玻璃管一端封闭，管内有一段长度的水银柱。当玻璃管开口向上竖直放置时，管内被水银柱封闭的空气柱长度，如图甲所示。现将玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位置，如图乙所示，此过程玻璃管内气体温度恒为。已知大气压强为。（i）求图乙中管内封闭空气柱的长度；（ii）现使图乙中管内气体温度缓慢升高，求水银柱下表面刚好下降到玻璃管口时管内气体的温度。9．某品牌汽车前轮胎，厂家建议的标准胎压为。某人购买该品牌汽车时，车外温度显示为27℃，胎压监测系统在仪表盘上显示为（），车辆使用一段时间后保养汽车时，发现仪表盘上显示为，此时，车外温度显示为2℃，车胎内气体可看作理想气体，车胎内体积可视为不变。（1）试分析保养时，前轮胎是否有漏气；（2）若要使该车胎在保养时胎压恢复到，需要充入一定量的同种气体，充气过程中车胎内温度视为不变，求充入气体质量和车胎内原有气体质量之比。10．自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管上端封闭，并和一压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到时，压力传感器使进水阀门关闭，达到自动控水的目的。已知细管的长度，管内气体可视为理想气体且温度始终不变，取大气压，重力加速度，水的密度。洗衣机停止进水时，求：Ⅰ.细管中被封闭的空气柱的长度；Ⅱ.洗衣缸内水的高度。11．生活中给车胎打气的过程可以用如图所示的简化装置进行模拟，图中装置A为打气筒，其下端有两个单向阀门K1、K2，容器B相当于车胎，两者之间有一根体积不计的细管连接。已知活塞的横截面积为S=15cm2，质量不计，与装置A的摩擦不计。B的容积VB=5L，打气前装置A内和容器B内的气体压强都等于大气压强p0=1.0×105Pa。假设在保持装置内气体温度不变的情况下进行打气，将活塞从图中C处用力向下推至筒底，把气体压入容器B，然后再把活塞提到C处，如此反复。若活塞在C处时距气筒底部L=40cm，把空气看成理想气体处理。（1）求活塞如此反复打气25次后，容器B内气体的压强；（2）在打第26次时，活塞要向下移动多大距离才能将空气压入容器B内；此时推动活塞的推力F至少多大。12．如图所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，中间用两个活塞A与B封住一定质量的理想气体，A，B都可沿圆筒无摩擦地上、下滑动，但不漏气。A的质量可不计，B的质量为M，并与一劲度系数k=5×103N/m的较长的弹簧相连，已知大气压强p0=1×105Pa，平衡时，两活塞间的距离l0=0.6m，现用力压A，使之缓慢向下移动一定距离后，保持平衡，此时，用于压A的力F=5×102N，求活塞A向下移动的距离。（假定气体温度保持不变）13．如图所示，一导热汽缸放置在水平地面上，汽缸的横截面积为S，长为L，中间有一卡口，卡口的左边有一光滑的活塞，活塞厚度不计，初始时左边气体的压强是2p，右边气体的压强是p，现将汽缸竖直放置，稳定后发现活塞下降了，重力加速度为g，求①活塞的质量；②若活塞会漏气，则最终汽缸中气体的压强。14．如图所示，一顶部导热、侧壁和底部绝热的气缸静止在地面上，一厚度不计的绝热活塞将其分隔成上、下两部分，活塞可沿气缸无摩擦滑动，且与气缸密闭性良好。开始时，进气口封闭，气缸上、下两部分装有同种理想气体，上部分气体压强为p0，上、下两部分的气体体积均为V0，温度均为T0，活塞静止。现从进气口缓慢打进压强为2p0，体积为V0的同种理想气体，打进气体后活塞再次平衡时，上下两部分气体的体积之比为3：2，取重力加速度为g，已知活塞质量为m，横截面积为S，且mg=p0S，环境温度不变，忽略进气管内气体的体积。求：①再次平衡时上部分气体的压强；②再次平衡时下部分气体的温度。15．如图所示，左端封闭、右端开口的形管两臂粗细不等，右管的横截面积是左管的2倍，管中装有水银，大气压强为。左管中水银面到管口的距离为，且水银面比右管内的高。足够长的右管用质量不计的小活塞封住，空气柱长度为，现缓慢拉动活塞，使两管中水银面相平，管内气体均可视为理想气体，拉动过程中两管内的气体温度始终不变，管内壁光滑且活塞与内壁接触良好，求： （1）左管中气体的最终压强；（2）活塞向上拉动的距离。16．如图所示，横截面积S=100cm2的容器内，有一个质量不计的轻活塞，活塞的气密性良好，当容器内气体的温度T0=330K时，容器内外的压强均为p0=1.0×105Pa，活塞和底面相距L=11cm，在活塞上放物体甲，活塞最终下降d=1cm后保持静止，容器内气体的温度仍为T0=330K，活塞与容器壁间的摩擦均不计，取g=10m/s2。（1）求物体甲的质量m1；（2）在活塞上再放上物体乙，若把容器内气体加热到T=360K，系统平衡后，活塞保持放上物体甲平衡后的位置不变，求物体乙的质量m2。17．如图所示，是一定质量的气体从状态A经状态B、C到状态D的图象，已知气体在状态C时的体积是6L，则：（1）求状态D时的体积VD；（2）求状态A时的气体体积VA。