高中物理选修3-3气体计算题

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1、高中物理选修3-3气体计算题1．[2016·全国Ⅲ，33(2)，10分]一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0cmHg.环境温度不变．1．【解析】　设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2.活塞被下推h后，右管中空气柱的压强p1′，长度为l1

2、′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′.以cmHg为压强单位．由题给条件得p1＝p0＋(20.0－5.00)cmHg①l1′＝cm＝12.5cm②由玻意耳定律得p1l1＝p1′l1′③联立①②③式和题给条件得p1′＝144cmHg④依题意p2′＝p1′⑤l2′＝4.00cm＋cm－h＝(11.5－h)cm⑥由玻意耳定律得p2l2＝p2′l2′⑦联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h＝9.42cm⑧【答案】　144cmHg　9.42cm2．[2016·全国Ⅱ，33(2)，10分]一氧气瓶的容积为0.08m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室

3、每天消耗1个大气压的氧气0.36m3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．2．【解析】　设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为V2，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2①重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积V3＝V2－V1②设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0，则有p2V3＝p0V0③设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV，则氧气可用的天数N＝④联立①②③④式，并代入数据得N＝4(天)⑤【答案】　4天3．[2016

4、·全国Ⅰ，33(2)，10分]在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp＝，其中σ＝0.070N/m.现让水下10m处一半径为0.50cm的气泡缓慢上升，已知大气压强p0＝1.0×105Pa，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度大小g＝10m/s2.(1)求在水下10m处气泡内外的压强差；(2)忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值．3．【解析】　(1)当气泡在水下h＝10m处时，设其半径为r1，气泡内外压强差为Δp1，则Δp1＝①代入题给数

5、据得Δp1＝28Pa②(2)设气泡在水下10m处时，气泡内空气的压强为p1，气泡体积为V1；气泡到达水面附近时，气泡内空气的压强为p2，内外压强差为Δp2，其体积为V2，半径为r2.气泡上升过程中温度不变，根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2③由力学平衡条件有p1＝p0＋ρgh＋Δp1④p2＝p0＋Δp2⑤气泡体积V1和V2分别为V1＝πr⑥V2＝πr⑦联立③④⑤⑥⑦式得＝⑧由②式知，Δpi≪p0，i＝1，2，故可略去⑧式中的Δpi项．代入题给数据得＝≈1.3⑨【答案】　(1)28Pa　(2)1.34．[2015·新课标全国Ⅰ，33(2)，10分]

6、如图所示，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞．已知大活塞的质量m1＝2.50kg，横截面积S1＝80.0cm2；小活塞的质量m2＝1.50kg，横截面积S2＝40.0cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持l＝40.0cm；汽缸外大气的压强p＝1.00×105Pa，温度T＝303K．初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度T1＝495K．现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移．忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10m/s2.求：(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；(2)

7、缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强．4．【解析】　(1)设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2.由题给条件得V1＝S2＋S1·①V2＝S2l②在活塞缓慢下移的过程中，用p1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p)③故缸内气体的压强不变．由盖吕萨克定律有＝④联立①②④式并代入题给数据得T2＝330K⑤(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为p1.在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变．设达到热平衡

8、时被封闭气体的压强为p′，由查理定律，有＝⑥联立③⑤⑥式并代入题给数据得p′＝1.01×105Pa⑦【答案】　(1)330K　(2)1.