專題強化練（二十二）氣體實驗定律的綜合應(yīng)用

（40分鐘70分）

一、選擇題

1.（6分）（2023?天津河西區(qū)模擬）若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則在此過

程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說法正確的是（）

A.氣體壓強減小體積增大

B.氣體分子的平均速率增大

C.氣體分子的平均動能減小

D.氣體分子間的作用力增大

2.（6分）導熱性能良好的活塞和汽缸封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，彈簧豎直放置,一端固定于地

面,一端連接活塞，在彈簧作用下活塞和汽缸處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)緩慢升高外界溫度,此過程中不變

的物理量是（）

A.封閉氣體的分子數(shù)密度

B.封閉氣體的分子的平均動能

C.封閉氣體的內(nèi)能

D.彈簧形變量

3.（6分）一個籃球的容積是5L。用打氣筒給這個籃球打氣,每打一次都把體積為200mL、壓

強與大氣壓相同的氣體打進籃球內(nèi)。如果在打氣前籃球就已經(jīng)是球形并且里面的壓強與大氣

壓相同，正常情況下，籃球內(nèi)的氣壓最大為大氣壓的L6倍，不然籃球會變形。若打氣過程氣體溫

度保持不變，則給此籃球打氣的最多次數(shù)是（）

A.5次B.10次C.15次D.20次

4.（6分）豎直放置的粗細均勻、兩端封閉的細長玻璃管中，有一段水銀柱將管中氣體分為A和3

兩部分，如圖所示。已知兩部分氣體A和B的體積關(guān)系是%=3口,溫度相同，將玻璃管溫度均升

高相同溫度的過程中，水銀將（）

A.向A移動

B.向3移動

C.始終不動

D.以上三種情況都有可能

5.（6分）（多選）（2023?晉城模擬）一U形玻璃管豎直放置，左端開口，右端封閉，左端上部有一光滑

的輕活塞。初始時，管內(nèi)汞柱及空氣柱長度如圖所示。用力向下緩慢推活塞，直至管內(nèi)兩邊汞柱

高度相等時為止。已知玻璃管的橫截面積處處相同。在活塞向下移動的過程中,沒有發(fā)生氣體

泄漏，大氣壓強川=75.0cmHg,環(huán)境溫度不變。下列說法正確的是（）

I&中,n?

4.00on

一廠一同

Fjrl20.0on

pjjWI

200cmLj

HHI

5.00pcm

A.兩邊汞柱高度相等時右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強為90cmHg

B.兩邊汞柱高度相等時右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強為144cmHg

C.活塞向下移動的距離約為9.58cm

D.活塞向下移動的距離約為9.42cm

6.（6分）血壓儀由加壓氣囊、臂帶、壓強計等構(gòu)成，如圖所示。加壓氣囊可將外界空氣充入臂帶,

壓強計示數(shù)為臂帶內(nèi)氣體的壓強高于大氣壓強的數(shù)值,充氣前臂帶內(nèi)氣體壓強為大氣壓強，體

積為％每次擠壓氣囊都能將60cm3的外界空氣充入臂帶中，經(jīng)5次充氣后，臂帶內(nèi)氣體體積變

為5V,壓強計示數(shù)為150mmHgo已知大氣壓強等于750mmHg,氣體溫度不變。忽略細管和壓

強計內(nèi)的氣體體積。則V等于（）

壓M《

I—JWP

A.30cm3B.40cm3

C.50cm3D.60cm3

7.（6分）如圖,容積為2V的汽缸固定在水平地面上,汽缸壁及活塞導熱性能良好，活塞橫截面積為

S,厚度不計。汽缸兩側(cè)的單向閥門（氣體只進不出）均與打氣筒相連，開始活塞兩側(cè)封閉空氣的

體積均為V,壓強均為P。。現(xiàn)用打氣筒向活塞左側(cè)打氣25次后固定活塞，再向活塞右側(cè)打氣5

次。已知打氣筒每次能打入壓強為P。、體積為的空氣，外界溫度恒定，空氣視為理想氣體，不

計活塞與汽缸間的摩擦。則穩(wěn)定后活塞右側(cè)空氣的壓強為（）

A.7PoB.4PoC.2poD.po

二、計算題

8.（12分）（2023?白山模擬）如圖所示，底部帶有閥門的導熱汽缸靜置在水平地面上，橫截面積為S

的活塞上方封閉有一部分空氣。閥門K打開穩(wěn)定時，活塞上、下兩部分空氣的高度均為力,現(xiàn)用

打氣筒從閥門K處緩慢充入空氣，使活塞緩慢上升。已知大氣壓強為p。,重力加速度大小為g,

活塞的質(zhì)量加=警，活塞可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動且不漏氣，空氣可視為理想氣體,不考慮封閉空

氣溫度的變化，當活塞上升T時,求：

⑴活塞上方封閉空氣的壓強P-,

⑵汽缸內(nèi)活塞上、下封閉空氣的質(zhì)量之比鼠

9.(16分)(2023?重慶模擬)如圖所示，有一開口向上的足夠高的汽缸固定在水平面上，質(zhì)量為m=4

kg、橫截面積為S=40cm2的活塞放在大小可忽略的固定擋板上，固定擋板距離汽缸底部H=33

cm。將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸中，最初汽缸內(nèi)氣體的溫度為力=27℃、壓強為

“0=1.0x105Pa。已知大氣壓強為po=LOxl()5pa,重力加速度為g=10m/s2,T=，+273(K)。

⑴現(xiàn)將汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢升高，當活塞剛好離開擋板時,溫度為多少攝氏度?

⑵繼續(xù)升高汽缸內(nèi)氣體的溫度至127℃,此時活塞到汽缸底部的距離力是多少?

【加固訓練】

（2023?葫蘆島模擬）如圖甲所示，一水平固定放置的汽缸由兩個粗細不同的圓柱形筒組成,

汽缸中活塞/與活塞〃之間封閉有一定量的理想氣體，兩活塞用長度為24、不可伸長的輕質(zhì)細

線連接，活塞〃恰好位于汽缸的粗細缸連接處，此時細線拉直且無張力。現(xiàn)把汽缸豎立放置，如

圖乙所示,活塞/在上方，穩(wěn)定后活塞/、〃到汽缸的粗細缸連接處的距離均為心已知活塞/

與活塞〃的質(zhì)量分別為2通機，面積分別為2S、S,重力加速度大小為g,大氣壓強和環(huán)境溫度保

持不變，忽略活塞與汽缸壁的摩擦，汽缸不漏氣，汽缸與活塞導熱性良好，不計細線的體積。求:大

氣壓強和圖乙狀態(tài)時細線上的張力。

解析版

一、選擇題

1.（6分）（2023?天津河西區(qū)模擬）若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則在此過

程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說法正確的是（）

A.氣體壓強減小體積增大

B.氣體分子的平均速率增大

C.氣體分子的平均動能減小

D.氣體分子間的作用力增大

【解析】選Ao氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則氣體分子的平均動能不變,

氣體分子的平均速率不變;氣體壓強減小，根據(jù)玻意耳定律pV=C可知氣體體積增大，故A正

確,B、C錯誤;氣體分子間的距離比較大,分子間的作用力可忽略不計，故D錯誤。

2.（6分）導熱性能良好的活塞和汽缸封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，彈簧豎直放置,一端固定于地

面,一端連接活塞，在彈簧作用下活塞和汽缸處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)緩慢升高外界溫度,此過程中不變

的物理量是（）

A.封閉氣體的分子數(shù)密度

B.封閉氣體的分子的平均動能

C.封閉氣體的內(nèi)能

D.彈簧形變量

【解析】選D。設(shè)缸內(nèi)氣體的壓強為2,汽缸的橫截面積為S,汽缸的質(zhì)量為加,外界大氣壓為po,

則初始狀態(tài)有85+/用=/電可得"=8+詈,由此可知,當溫度升高,封閉氣體做等壓變化,體積增大,

分子數(shù)密度減小，故A錯誤;溫度升高，封閉氣體的分子的平均動能增大，故B錯誤;理想氣體，溫

度升高，內(nèi)能增大，故C錯誤;汽缸和活塞組成的系統(tǒng)在溫度緩慢升高的過程中，始終處于受力平

衡狀態(tài)，彈簧的彈力大小始終等于活塞和汽缸的重力大小，可知彈簧的形變量不變，故D正確。

3.（6分）一個籃球的容積是5L。用打氣筒給這個籃球打氣,每打一次都把體積為200mL、壓

強與大氣壓相同的氣體打進籃球內(nèi)。如果在打氣前籃球就已經(jīng)是球形并且里面的壓強與大氣

壓相同，正常情況下，籃球內(nèi)的氣壓最大為大氣壓的L6倍，不然籃球會變形。若打氣過程氣體溫

度保持不變，則給此籃球打氣的最多次數(shù)是（）

A.5次B.10次C.15次D.20次

【解析】選c。打氣過程溫度保持不變，為等溫變化，研究全部氣體,設(shè)大氣壓強為P0,根據(jù)玻意

耳定律有poVo=0Vi,代入數(shù)據(jù)得pox（5+72xO.2）=5xl.6po,解得”=15次，故選Co

4.（6分）豎直放置的粗細均勻、兩端封閉的細長玻璃管中，有一段水銀柱將管中氣體分為A和3

兩部分，如圖所示。已知兩部分氣體A和B的體積關(guān)系是%=3入,溫度相同，將玻璃管溫度均升

高相同溫度的過程中，水銀將（）

R

A'

A晌4移動

B.向3移動

C.始終不動

D.以上三種情況都有可能

【解析】選B。假設(shè)水銀柱不動，兩部分氣體都做等容變化，根據(jù)查理定律有盧黑，所以八片衿丁,

兩部分氣體初狀態(tài)溫度丁相同，升高的溫度/T相同，初狀態(tài)氣體A的P大,則水銀柱

所受合外力方向向上，應(yīng)向上移動，即向3移動，故選B。

5.（6分）（多選）（2023?晉城模擬）一U形玻璃管豎直放置，左端開口，右端封閉，左端上部有一光滑

的輕活塞。初始時，管內(nèi)汞柱及空氣柱長度如圖所示。用力向下緩慢推活塞，直至管內(nèi)兩邊汞柱

高度相等時為止。已知玻璃管的橫截面積處處相同。在活塞向下移動的過程中,沒有發(fā)生氣體

泄漏，大氣壓強皿=75.0cmHg,環(huán)境溫度不變。下列說法正確的是（）

A.兩邊汞柱高度相等時右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強為90cmHg

B.兩邊汞柱高度相等時右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強為144cmHg

C.活塞向下移動的距離約為9.58cm

D.活塞向下移動的距離約為9.42cm

【解析】選B、D。設(shè)初始時，右管中空氣柱的壓強為長度為/1；左管中空氣柱的壓強為P2=po；

長度為例活塞被下推后，右管中空氣柱的壓強為pi；長度為T,左管中空氣柱的壓強為P2；長度

為以cmHg為壓強單位，由題給條件可得pi=po+（2O.O-5.OO）cmHg=90cmHg,/J=（20.0-若幽）

cm=12.5cmo由玻意耳定律得"山5=0%S,解得pj=144cmHg,A錯誤,B正確;依題意/2'=4.00

20.0-5.00

cm+-----2----cm

-A=H.5cm也由玻意耳定律得p2/2S=p272'S,解得活塞向下移動的距離為加9.42cm,C錯誤,D正

確。

6.（6分）血壓儀由加壓氣囊、臂帶、壓強計等構(gòu)成，如圖所示。加壓氣囊可將外界空氣充入臂帶,

壓強計示數(shù)為臂帶內(nèi)氣體的壓強高于大氣壓強的數(shù)值,充氣前臂帶內(nèi)氣體壓強為大氣壓強，體

積為％每次擠壓氣囊都能將60cm3的外界空氣充入臂帶中，經(jīng)5次充氣后，臂帶內(nèi)氣體體積變

為5V,壓強計示數(shù)為150mmHgo已知大氣壓強等于750mmHg,氣體溫度不變。忽略細管和壓

強計內(nèi)的氣體體積。則V等于（）

A.30cm3B.40cm3

C.50cm3D.60cm3

【解析】選口。根據(jù)玻意耳定律可知〃0丫+58區(qū)=〃1乂5匕已知川二75001扯1氐%二

3

60cm,/2i=750mmHg+150mmHg=900mmHg,代入數(shù)據(jù)整理得V=60cn?,故選Do

7.（6分）如圖溶積為2V的汽缸固定在水平地面上,汽缸壁及活塞導熱性能良好，活塞橫截面積為

S,厚度不計。汽缸兩側(cè)的單向閥門（氣體只進不出）均與打氣筒相連，開始活塞兩側(cè)封閉空氣的

體積均為V,壓強均為P。。現(xiàn)用打氣筒向活塞左側(cè)打氣25次后固定活塞，再向活塞右側(cè)打氣5

次。已知打氣筒每次能打入壓強為外、體積為:V的空氣，外界溫度恒定，空氣視為理想氣體，不

計活塞與汽缸間的摩擦。則穩(wěn)定后活塞右側(cè)空氣的壓強為（）

A.7poB.4poC.2poD.po

【解析】選Ao根據(jù)題意可知，設(shè)向活塞左側(cè)打氣25次后汽缸內(nèi)空氣的壓強為p,左側(cè)氣體體

積為0,則右側(cè)氣體體積為2V-V1,由玻意耳定律，對左側(cè)氣體有po（V+"）="i,對右側(cè)氣體有

小吃?（2,-匕），聯(lián)立解得Vi=yV,p=lpoo活塞固定后再向活塞右側(cè)打氣5次，則

p（2U-匕）+poV=p（2，-匕）〃=720,故選Ao

二、計算題

8.（12分）（2023?白山模擬）如圖所示，底部帶有閥門的導熱汽缸靜置在水平地面上，橫截面積為S

的活塞上方封閉有一部分空氣。閥門K打開穩(wěn)定時，活塞上、下兩部分空氣的高度均為上現(xiàn)用

打氣筒從閥門K處緩慢充入空氣，使活塞緩慢上升。已知大氣壓強為W,重力加速度大小為g,

活塞的質(zhì)量掰=等，活塞可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動且不漏氣，空氣可視為理想氣體,不考慮封閉空

5g

氣溫度的變化，當活塞上升T時,求：

⑴活塞上方封閉空氣的壓強P-,

答案:（1）警

【解析】（1）設(shè)充氣前活塞上方封閉空氣的壓強為6,

有p1S+mg=poS,p1hS=p^S

解得。=等。

⑵汽缸內(nèi)活塞上、下封閉空氣的質(zhì)量之比左。

答案:⑵5

【解析】(2)設(shè)活塞下方封閉空氣的壓強為P2,

假設(shè)活塞下方的空氣等溫膨脹到壓強為P時的體積為V,

貝！I有p2=p+^,p^S=pV,

左卷，解得弓。

9.(16分)(2023?重慶模擬)如圖所示，有一開口向上的足夠高的汽缸固定在水平面上，質(zhì)量為m=4

kg、橫截面積為S=40cm2的活塞放在大小可忽略的固定擋板上，固定擋板距離汽缸底部H=33

cm。將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸中，最初汽缸內(nèi)氣體的溫度為力=27℃、壓強為

小=1.0x105Pa。已知大氣壓強為m=L0xl()5pa,重力加速度為g=10m/s2,T=/+273(K)o

⑴現(xiàn)將汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢升高，當活塞剛好離開擋板時,溫度為多少攝氏度?

答案:(1)57℃

【解析】⑴初始時，氣體狀態(tài)參量po=LOxl()5pa,

Ti=(27+273)K=300K

當活塞剛好離開擋板時，對活塞由平衡條件得以S=