高中物理理想气体的状态方程试题

有一空的薄金属筒，高h₁="10" cm。某同学将其开口向下，自水银表面处缓慢压入水银中，如图所示。设大气和水银温度恒定，筒内空气无泄漏，大气压强P。="75" cmHg，不计气体分子间的相互作用。当金属筒被压入水银表面下h₂="0.7" m处时，求金属筒内部空气柱的高度h。

如图所示，在两端封闭粗细均匀的竖直长管道内，用一可自由移动的活塞A封闭体积相等的两部分气体。开始时管道内气体温度都为T₀ =" 500" K，下部分气体的压强p₀=1．25×10⁵ Pa，活塞质量m = 0．25 kg，管道的内径横截面积S =1cm²。现保持管道下部分气体温度不变，上部分气体温度缓慢降至T，最终管道内上部分气体体积变为原来的，若不计活塞与管道壁间的摩擦，g =" 10" m/s²，求此时上部分气体的温度T。

一定质量的理想气体从状态a变化到状态b的P-V图像如图所示，在这一过程中，下列表述正确的是

A．气体在a状态的内能比b状态的内能大

B．气体向外释放热量

C．外界对气体做正功

D．气体分子撞击器壁的平均作用力增大

如图所示，气缸放置在水平平台上，活塞质量为10kg，横截面积50cm²，厚度不计．当温度为27℃时，活塞封闭的气柱长10cm，若将气缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通．g取10m／s²，不计活塞与气缸之间的摩擦，大气压强保持不变

①将气缸倒过来放置，若温度上升到127℃，此时气柱的长度为20cm，求大气压强．
②分析说明上述过程气体是吸热还是放热．

如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中 $($　　 $)$

A．气体体积逐渐减小，内能增加

B．气体压强逐渐增大，内能不变

C．气体压强逐渐增大，放出热量

D．外界对气体做功，气体内能不变

E．外界对气体做功，气体吸收热量

）（某同学用吸管吹出一球形肥皂泡，开始时，气体在口腔中的温度为37℃，吹出后的肥皂泡体积为0.5L，温度为0℃，肥皂泡内、外压强差别不大，均近似等于1个标准大气压。试估算肥皂泡内的气体分子个数和这部分气体在口腔内的体积。

如图所示，可沿气缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒形气缸分隔成A、B两部分。活塞与气缸顶部有一弹簧相连。当活塞位于气缸底部时弹簧恰好无形变。开始时B内充有一定量的气体，A内是真空。B部分高度为L₁=0.1m、此时活塞受到的弹簧作用力与重力的大小相等。现将整个装置倒置，达到新的平衡后B部分的高度L₂等于多少?（设气缸和外界导热良好，气体温度保持不变）

质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态I到气态Ⅲ（可看成理想气体）变化过程中温度（T）随加热时间（t）变化关系如图所示。单位时间所吸收的热量可看作不变。以下说法正确的是      。(填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A．在区间I，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大

B．在区间Ⅱ，物质的内能不变

C．在区间Ⅲ，分子间的势能变大

D．从区间I到区间Ⅲ，物质的熵增加

E．在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升高变快

如图所示，一个质量可不计的活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形容器内，活塞上堆放着铁砂.最初活塞搁置在容器内壁的固定卡座上，气体高度为H₀ .压强等于大气压强p₀，现对气体缓慢加热，当气体温度升高了ΔT =60K时，活塞及铁砂开始离开卡座而上升，继续加热直到气柱高度为H₁=1.5H₀ .此后，在维持温度不变的条件下逐渐取出铁砂，直到铁砂全部取走时，气柱高度为H₂=1.8H₀ ，求此时气体的温度.（不计活塞与容器之间的摩擦）

[物理--选修3-3]

（1）如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是________（最多选3个）。

A．	气体自发扩散前后内能相同
B．	气体在被压缩的过程中内能增大
C．	在自发扩散过程中，气体对外界做功
D．	气体在被压缩的过程中，外界对气体做功
E．	气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变

（2）一热气球体积为 $V$ ，内部充有温度为 $T_a$ 的热空气，气球外冷空气的温度为 $T_b$ 。已知空气在1个大气压、温度 $T_0$ 时的密度为 ${\rho }_0$ ，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为 $g$ 。

（i）求该热气球所受浮力的大小；

（ii）求该热气球内空气所受的重力；

（iii）设充气前热气球的质量为 $m_0$ ，求充气后它还能托起的最大质量。

（1）如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T ₁、T ₂、T ₃。用N ₁、N ₂、N ₃分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N ₁________N ₂， T ₁________T ₃， T ₃， N ₂________N ₃。（填"大于""小于"或"等于"）

（2）如图，一容器由横截面积分别为2 S和 S的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为 p ₀和 V ₀ ， 氢气的体积为2 V ₀ ， 空气的压强为 p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：

（i）抽气前氢气的压强；

（ii）抽气后氢气的压强和体积。

中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为 $450K$，最终降到 $300K$，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的 $\frac{20}{21}$。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的 $\frac{20}{21}$，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。

如图所示，一定质量的理想气体被水银柱封闭在竖直玻璃管内，气柱长度为h。水银柱的重力为mg=P₀S/2，外界大气压强P₀保持不变，S为玻璃管的横截面积，整个过程中水银不会溢出。

①若将玻璃管倒过来开口向下放置，此过程中温度不变，求气柱的长度。
②若通过升高温度的方法使气柱的长度与上一问结果相同，则气柱温度应变为原来温度的几倍。

如图所示是一定质量的理想气体沿直线ABC发生状态变化的p-V图像。已知A→B过程中，理想气体内能变化量为25J，吸收的热量为50J，则该过程气体对外界做功为     J，A→C过程气体吸收热量为     J。

如图所示，两端开口的气缸水平固定，A、B是两个厚度不计的活塞，可在气缸内无摩擦地滑动，其面积分别为S₁＝20cm²、S₂＝10cm²，它们之间用一根细杆连接，B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M＝2 kg的重物C连接，静止时气缸中气体的温度T₁＝600K，气缸两部分的气柱长均为L，已知大气压强p₀＝1×10⁵Pa，g取10m/s²，缸内气体可看作理想气体。

①求活塞静止时气缸内气体的压强；
②若降低气缸内气体的温度，当活塞A缓慢向右移动L时，求气缸内气体的温度。