新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第15单元19气体实验定律的综合应用科学思维(人教版)

这是一份新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第15单元19气体实验定律的综合应用科学思维(人教版)，共7页。试卷主要包含了9×104 Pa等内容，欢迎下载使用。

A.p0B.p0
C.3p0D.p0
2.(多选)(2023浙江名校协作体期末)如图是小明同学使用的一款能够显示水温的智能保温杯,保温杯的容积为480 mL,盖上杯盖后可以将一定质量的空气密封在杯内。上课前该同学向保温杯中注入水温为87 ℃的饮用水240 mL,并盖紧杯盖。课间休息时,水温变成47 ℃,这时小明打开杯盖喝掉一半的水,再盖上杯盖。设封入杯内的空气的温度很快跟杯内水温相同,忽略水蒸气产生的压强以及对杯内空气体积的影响,杯内气体可视为理想气体,大气压强为1.0×105 Pa。则下列说法正确的是( )
A.水温变成47 ℃,打开杯盖前气体的压强约为8.9×104 Pa
B.水温变成47 ℃,打开杯盖前气体的压强约为1.1×105 Pa
C.前、后两次盖上杯盖,保温杯内封入空气质量之比为16∶27
D.前、后两次盖上杯盖,保温杯内封入空气质量之比为4∶9
3.(多选)如图所示,导热性能良好、质量为m的汽缸开口向下倒立在水平地面上,缸壁靠近开口处有一小孔可与大气连通,缸内一根劲度系数为k的轻弹簧直立在地面上,一端与地面接触,另一端与质量为m的活塞接触,此时弹簧的压缩量为。活塞离缸底的距离为d,活塞的横截面积为S。不计活塞厚度,活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气,环境温度为T0,大气压强恒为,重力加速度为g。则( )
A.缸内封闭气体的压强大小为
B.缸内封闭气体的压强大小为
C.当环境温度缓慢增大到T0时,汽缸上升高度
D.当环境温度缓慢增大到T0时,汽缸上升高度
4.某物理学习兴趣小组设计了一个测定水深的深度计,如图所示,导热性能良好的圆柱形汽缸Ⅰ、Ⅱ内径分别为S和2S,长度均为L,内部分别有轻质薄活塞A、B,活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动,汽缸Ⅰ左端开口。外界大气压强为p0,汽缸Ⅰ内通过A封有压强为p0的气体,汽缸Ⅱ内通过B封有压强为3p0的气体,一细管连通两汽缸,初始状态A、B均位于汽缸最左端,该装置放入水下后,通过A向右移动的距离可测定水的深度,已知p0相当于10 m高的水产生的压强,不计水温随深度的变化,被封闭气体视为理想气体,下列说法错误的是( )
A.当活塞A向右移动时,水的深度为10 m
B.汽缸Ⅱ内通过B封有压强为3p0的气体时,此深度计能测的最大深度为20 m
C.当活塞A向右移动时,水的深度为20 m
D.若要测量的最大水深为30 m,汽缸Ⅱ内通过B所封有气体的压强应为3.5p0
5.(2023浙江绍兴诊断性考试)某同学将一定质量的理想气体封闭在导热性能良好的注射器内,并将注射器置于恒温水池中,注射器通过非常细的导气管与压强传感器相连。开始时,活塞位置对应的刻度数为“8”,测得压强为p0,活塞缓慢压缩气体的过程中,当发现导气管连接处有气泡产生时,立即进行气密性加固,继续缓慢压缩气体,当活塞位置对应刻度数为“4”时停止压缩,此时压强为p0。则( )
A.气泡在上升过程中要吸收热量
B.在压缩过程中,气体分子的平均动能变大
C.泄漏气体的质量为最初气体质量的一半
D.泄漏气体的内能与注射器内存留气体的内能相等
6.如图所示,一个内壁光滑的导热汽缸竖直放置,用密闭性良好的活塞封闭一定质量的理想气体。已知大气压强为p0,活塞的横截面积为S,重力加速度为g,环境温度T1=300 K。
(1)若将汽缸缓慢地倒置过来,封闭气体的体积变为原来的,求活塞的质量m。
(2)若在活塞上放置一小重物,再让周围环境温度缓慢升高到350 K,稳定后活塞刚好回到初始位置,求小重物的质量m0。
7.如图所示,一容积为2V0的粗细均匀的导热汽缸,左侧有一阀门K1,正中间有厚度不计可自由移动的轻活塞,活塞上有一个单向阀门K2(气体只能从左侧进入右侧),活塞和汽缸间不漏气,汽缸内空气压强为p0,通过阀门K1向汽缸内缓慢充气,每次能将压强为p0、体积为的空气充入汽缸,共充气4次。然后通过阀门K1向汽缸外缓慢抽气,每次抽出空气体积为。整个过程中活塞均未到达汽缸两侧,空气可视为理想气体。
(1)求充气4次后,缸内气体的压强。
(2)求抽气2次后,右侧气体的体积。
(3)左侧气体能否被全部抽出?若不能,请分析原因;若能,请计算抽气几次可将左侧气体全部抽出。
参考答案
素养练19 气体实验定律的综合应用(科学思维)
1.B 解析 对容器中的所有氧气,根据玻意耳定律有4p0V=p,解得p=p0,故选B。
2.AC 解析 以杯内空气为研究对象,初态p1=p0,T1=(273+87)K=360K,末态T2=(273+47)K=320K,根据等容变化有,代入数据解得p2=8.9×104Pa,故A正确,B错误;喝水前后可认为温度不变,喝水前保温杯内空气的压强p2=0.89×105Pa,体积V=240mL,喝水后保温杯内空气的压强p0=1×105Pa,体积V2=360mL,以喝水前保温杯内空气为研究对象,根据玻意耳定律有p2V=p0V1,喝水前后保温杯内空气质量之比,联立解得,故C正确,D错误。
3.AD 解析 设缸内封闭气体的压强大小为p1,以活塞为研究对象,根据力的平衡有p1S+mg=k··S,解得p1=,故A正确,B错误;当汽缸上升高度时,设缸内封闭气体压强为p2,以汽缸为研究对象,根据力的平衡有p2S=mg+·S,解得p2=,设此时弹簧的压缩量为x,以活塞为研究对象,根据力的平衡有p2S+mg=kx+·S,解得x=,因此温度升高后,活塞离缸底的高度为H=d+,设汽缸上升后环境温度为T,根据理想气体状态方程有,解得T=T0,故C错误,D正确。
4.B 解析 当A向右移动时,设B不移动,对Ⅰ内气体,由玻意耳定律得p0SL=p1×SL,解得p1=2p0,此时B中气体的压强为3p0>p1,故B不动,对A有p1=p0+ph,可得ph=p0,又p0相当于10m高的水产生的压强,故可得水的深度为10m,故A正确,不符合题意;当活塞A向右移动时,由玻意耳定律得p0SL=p3×SL,解得p3=3p0,又有3p0=p0+ph',可得水的深度为20m,故C正确,不符合题意;该装置放入水下后,由于水的压力,A向右移动,Ⅰ内气体压强逐渐增大,当压强增大到汽缸Ⅱ的压强后B开始向右移动,当A恰好移动到缸底时所测深度最大,此时原Ⅰ内气体全部进入Ⅱ内,设B向右移动x'距离,对原Ⅰ内气体,有p0SL=p×2Sx',对原Ⅱ内气体,有3p0×2SL=p×2S(L-x'),联立解得p=3.5p0,又有p=p0+ph″,则此深度计能测的最大深度为25m,故B错误,符合题意;若要测量的最大水深h=30m,设B向右移动x距离,两部分气体压强均为p2,对原Ⅰ内气体,由玻意耳定律得p0SL=p2×2Sx,对原Ⅱ内气体,由玻意耳定律得p20×2SL=p2×2S(L-x),又此时对A有p2=p0+ρgh,联立解得p20=3.5p0,故D正确,不符合题意。
5.A 解析 气泡在上升过程中温度不变,由等温变化pV=C可知,气泡内气体压强减小时,体积增大,气体对外做功,即W0,所以气泡在上升过程中要吸收热量,故A正确。由于注射器导热性能良好,所以注射器内的气体温度不变,温度是气体分子平均动能大小的标志,所以在压缩过程中,气体分子的平均动能不变,故B错误;设单位刻度的气体体积为V0,由p0×8V0=p0×V,解得V=6V0,则泄漏气体的质量为Δm=m=m,故C错误;温度相同时,理想气体的内能与分子数有关,可知泄漏气体的内能与注射器内存留气体的内能不相等,故D错误。
6.答案 (1) (2)
解析 (1)设倒置前的气体压强为p1,体积为V1;倒置后的气体压强为p2,体积为V2=V1,温度保持不变,则
p1V1=p2V2
倒置前,对活塞进行受力分析,得
p0S+mg=p1S
倒置后,对活塞进行受力分析,得
p2S+mg=p0S
联立解得
m=。
(2)放上重物后,气体的压强为
p3=p0+
体积为V3=V1,则
解得
m0=。
7.答案 (1)2p0 (2)V0 (3)能被全部抽出 4次
解析 (1)向汽缸内充气,左右相通,由玻意耳定律得
2p0V0+4p0=2pV0
解得p=2p0。
(2)向汽缸外抽气,阀门K2关闭,抽气1次后
2pV0=p1
解得p1=p
抽气2次后
2p1V0=p2
解得p2=p
对右侧气体
pV0=p2V右
解得V右=V0。
(3)设抽气n次后左侧气体被全部抽出,由(2)得左侧气体压强
pn=p
对右侧气体得
pV0=pn'·2V0
应满足pn'≥pn
即·2p0≤p0
因为n为整数,可得n>3
即抽气4次可将左侧气体全部抽出。