1、131 气体实验定律1【2018全国I卷】如图，容积为 V的汽缸由导热材料制成，面积为 S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K。开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为 p0。 现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为 8V时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了 6V，不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为 g。求流入汽缸内液体的质量。2【湖北、山东部分重点中学2019届高三第一次联考】如图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化的关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯
2、曲玻璃管 A臂插入烧瓶中， B臂与玻璃管 C下部用橡胶管连接， C管开口向上，一定质量的理想气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，烧瓶中气体温度为300 K， B、 C内的水银面等高。已知大气压强 p075 cmHg且保持不变，现对烧瓶中气体缓慢加热使其温度变为360 K。(1)为保证气体体积不变， C管应该向哪移动？移动距离是多少？(2)为保证气体压强不变， C管应该向哪移动？说明理由。一、解答题23【兰州一中2019届期中】如图所示，一个质量为 m的T形活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的体积可忽略不计，距汽缸底部 h0处连接一U形细管(管内气体体积可忽略)，初始时，封闭气体温度为 T0，
3、活塞水平部分距离汽缸底部1.4 h0。现缓慢降低气体的温度，直到U形管中两边水银面恰好相平，此时T形活塞的竖直部分与汽缸底部接触。已知大气压强为 p0，汽缸横截面积为 S，活塞竖直部分高为1.2 h0，重力加速度为 g。求：(1)汽缸底部对T形活塞的支持力大小；(2)两水银面相平时气体的温度。4【济宁2019届调研】如图所示，一个高为 H60 cm，横截面积 S10 cm2的圆柱形竖直放置的导热汽缸，开始活塞在汽缸最上方，将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，现在活塞上轻放一个质量为5 kg的重物，待整个系统稳定后，测得活塞与汽缸底部距离变为 h。已知外界大气压强始终为 p0110 5 Pa，不计
4、活塞质量及其与汽缸之间的摩擦，取 g10 m/s 2。求：(1)在此过程中被封闭气体与外界交换的热量；(2)若开始环境温度为27 ，现将汽缸开口朝上整体竖直放在87 的热水系统中，则稳定后活塞与汽缸底部距离变为多少？35【桂林市2019届月考】如图所示，一根粗细均匀的玻璃管长为 L100 cm，下端封闭上端开口竖直放置，管内有一段长为 H25 cm的水银柱封闭了一段长为 L140 cm的空气柱。已知环境温度为 t27，热力学温度与摄氏温度的关系为 T t273 K，大气压强为 p075 cmHg。(1)如果将玻璃管缓缓放平（水银不外溢），求玻璃管内气柱将变为多长（保留三位有效数字）？(2)如果
5、保持玻璃管口向上，缓慢升高管内气体温度，当温度升高到多少摄氏度时，管内水银开始溢出？6【湖南师大附中2019届月考】如图所示，一水平放置的气缸，由截面积不同的两圆筒联接而成。活塞 A、 B用一长为3 l的刚性细杆连接， B与两圆筒联接处相距 l1.0 m，它们可以在筒内无摩擦地沿左右滑动。 A、 B的截面积分别为 SA30 cm2、 SB15 cm2， A、 B之间封闭着一定质量的理想气体，两活塞外侧( A的左方和 B的右方)都是大气，大气压强始终保持为p0110 5 Pa。活塞 B的中心连一不能伸长的细线，细线的另一端固定在墙上当气缸内气体温度为 T1540 K，活塞 A、 B的平衡位置如图
6、所示，此时细线中的张力为 F130 N。(1)现使气缸内气体温度由初始的540 K缓慢下降，温度降为多少时活塞开始向右移动？(2)继续使气缸内气体温度缓慢下降，温度降为多少时活塞 A刚刚右移到两圆筒联接处？41【解析】设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为 V1，压强为 p1；下方气体的体积为 V2，压强为 p2，在活塞下移的过程中，活塞上下方气体的温度均保持不变。由玻意耳定律得 012p02Vp由已知条件得 1136824VV 263V设活塞上方液体的质量为 m，由力的平衡条件得 12pSmg 联立以上各式得 01526pSg2【解析】（1）由条件可知，气体做等容变化。由查理定律：0300=
7、 360可得： P=90cmHg因此最终稳定后，左侧液柱应该比右侧液柱高15cm，即C端上移15cm。（2）若气体做等压变化，则气体体积膨胀，B端液面下移，稳定后C与B液面相平，即C端应向下移动。3【解析】(1)由U形管两边的液面相平可知0+=0+。=(2)初态时， ；末态时，1=0+， 1=1.40， 1=0 2=0， 2=1.20由理想气体状态方程得，111=222解得， 。2= 6007(0+)4【解析】(1)封闭气体发生等温变化，气体初状态的压强为 p1 p01.010 5Pa，气体末状态的压强为2=0+答案与解析5根据玻意耳定律得 p1HS p2hS得: h0.40m外界对气体做功
8、W( p0S mg)(H h)根据热力学第一定律得 U W Q0解得: Q-30J，即放出30J热量.(2)气体发生等压变化，得: =11代入数据可得 h10.48m.5【解析】（1）以玻璃管内封闭气体为研究对象，设玻璃管横截面积为 S，初态压强为： ， 1=0+=75+25=1001=1=40倒转后压强为： ， 2=0=752=2由玻意耳定律可得： 11=22解得： 2=53.3（2）保持玻璃管口向上，缓慢升高管内气体温度，当水银柱与管口相平时，管中气柱长为：，体积为： 3=10025=75 3=3=75由于气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律可得： 11=33已知 ， 1=273+27=3
9、001=40代入数据解得： 3=562.5， =289.56【解析】(1)设气缸内气体压强为p 1，F 1为细线中的张力，则活塞A、B及细杆这个整体的平衡条件为：p0SA-p1SA+p1SB-p0SB+F1=0解得：p 1=p0+ =1.21 105只要气体压强p 1 p0， 细线就会拉直且有拉力，活塞就不会移动.当气缸内气体等容变化，温度下降使压强降到p 0时，细线拉力变为零，再降温时活塞开始向右移动，设此时温度为T 2，压强为p 2=p0由查理定律： =1122代入数据得：T 2=450K.(2)再降温细线松了，要平衡必有气体压强：p=p 0，是等压降温过程，活塞右移，气体体积相应减少，当A到达两圆筒连接处时，温度为T 3由盖-吕萨克定律： = ， = ，22332+2336代入数据得：T 1=270K。
