高中物理理想气体的状态方程试题

如图所示，一个绝热的气缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，隔板将气缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体 A 和 B。活塞的质量为m，横截面积为S，与隔板相距h。现通过电热丝缓慢加热气体，当A气体吸收热量Q时，活塞上升了h，此时气体的温度为T₁。已知大气压强为P₀，重力加速度为g。
①加热过程中，若A气体内能增加了₁，求B气体内能增加量₂
②现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为T₂。求此时添加砂粒的总质量。

如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40cm²的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内．在汽缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p₀（p₀＝1.0×10⁵Pa为大气压强），温度为300K.现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360K时，活塞上升了4cm.g取10m/s²求：

（1）活塞的质量；
（2）物体A的体积．

如图所示为均匀的U形槽，左上端挂闭，右端开口且足够长，槽的截面积为s，内装有密度为的液体，右槽内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上，卡口与左端顶高，活塞与槽无摩擦且不漏气，温度为T₀时，左、右槽内液面等高，两边槽内空气柱长度均为L，压强均为大气压强P₀，重力加速度为g，现使槽左右两边温度同时缓慢升高，在活塞离开卡口上升前，左右两边液面保持不动，试求：

（当活塞刚离开卡口上升时，右槽内气体的压强及温度T₁
（温度升高到T₂为多少时，两边槽内液面高度差为L。

一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图甲、乙所示，p－T和V－T图各记录了其部分变化过程，试求：

（1）温度为600 K时气体的压强．
（2）在p－T图象上将温度从400 K升 高到600 K的变化过程补充完整．

如图所示，是一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，用一段h = 19.0cm的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里．当玻璃管开口向上竖直放置时（见图甲），管内空气柱长L₁ = 15.0cm，当时的大气压强为p₀ =" 76cmHg" ，.那么，当玻璃管开口向下竖直放置时（见图乙），管内空气柱的长度该是多少？

如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C.已知状态A的温度为300K.

①求气体在状态B的温度；
②由状态B变化到状态C的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由．

如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C，在由状态A变化到状态B的过程中，气体内能     （选填“增加”、“减少”或“不变”），状态由A到B再到C的整个变化过程中，气体     热量（选填“吸收”或“放出”）；

如图所示，在固定的气缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为S_A：S_B =  1：2.两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动.两个气缸都不漏气.初始时，A、B中气体的体积皆为V₀，温度皆为T₀=300K.A中气体压强p_A=1.5p₀，p₀是气缸外的大气压强.现对A加热，使其中气体的压强升到 ，同时保持B中气体的温度不变.求此时A中气体温度T_A .

）如图所示，导热的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑.现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中如果环境保持恒温，下列说法正确的是 （      ）

A．每个气体分子的速率都不变

B．气体分子平均动能不变

C．水平外力F逐渐变大

D．气体内能减小

一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，初始时气体体积为3．0×10 m，测得此时气体的温度和压强分别为300 K和1．0×10 Pa，加热气体缓慢推动活塞，测得气体的温度和压强分别为320 K和1．0×10 Pa.
①求此时气体的体积．
②保持温度为320 K不变，缓慢改变作用在活塞上的力，使气体压强变为8．0×l0 Pa，求此时气体的体积．

）一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80 cm的气柱，活塞的横截面积为0．01m²，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个开口与U形管相连，开口离气缸底部的高度为70 cm，开口管内及U形管内的气体体积忽略不计。已知图示状态气体的温度为7℃，U形管内水银面的高度差h₁="5" cm，大气压强p₀=1.0×l0⁵ Pa保持不变，水银的密度=13．6×l0³ kg/m³。求：

①活塞的重力；
②现在活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不变，此过程缓慢进行，当气体的温度升高到37℃时，U形管内水银面的高度差为多少？
③保持上问中的沙粒质量不变，让气缸内的气体逐渐冷却，那么当气体的温度至少降为多少℃时，U形管内的水银面变为一样高？

如图（a）所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置。横截面积为S＝2×10^-3m²、质量为m＝4kg、厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强p₀＝1.0×10⁵Pa。现将气缸竖直放置，如图（b）所示，取g＝10m/s²。求：

（1）活塞与气缸底部之间的距离；
（2）加热到675K时封闭气体的压强。

如图所示是一定质量的理想气体的状态变化过程的P-T图线，在AB、BC、CA三个阶段中，放热过程有（      ）

A．只有AB          B．只有BC          C．BC和CA        D．AB和CA

如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0°C的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。

（1）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）
（2）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。

如图所示，竖直放置的圆筒形注射器，活塞上端接有气压表，能够方便测出所封闭理想气体的压强．开始时，活塞处于静止状态，此时气体体积为30cm³，气压表读数为1.1×10⁵Pa．若用力向下推动活塞，使活塞缓慢向下移动一段距离，稳定后气压表读数为2.2×10⁵ Pa．不计活塞与气缸内壁间的摩擦，环境温度保持不变．

①简要说明活塞移动过程中，被封闭气体的吸放热情况；
②求活塞稳定后气体的体积；
③对该过程中的压强变化做出微观解释。