專題強化練（二十二）氣體實驗定律的綜合應用

（40分鐘70分）

一、選擇題

1.（6分）（2023?天津河西區模擬）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，現緩慢升高外界溫度,此過程中不變

的物理量是（）

A.封閉氣體的分子數密度

B.封閉氣體的分子的平均動能

C.封閉氣體的內能

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。如果在打氣前籃球就已經是球形并且里面的壓強與大氣

壓相同，正常情況下，籃球內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,沒有發生氣體

泄漏，大氣壓強川=75.0cmHg,環境溫度不變。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管內氣體的壓強為90cmHg

B.兩邊汞柱高度相等時右側管內氣體的壓強為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、壓強計等構成，如圖所示。加壓氣囊可將外界空氣充入臂帶,

壓強計示數為臂帶內氣體的壓強高于大氣壓強的數值,充氣前臂帶內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5次充氣后，臂帶內氣體體積變

為5V,壓強計示數為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。汽缸兩側的單向閥門（氣體只進不出）均與打氣筒相連，開始活塞兩側封閉空氣的

體積均為V,壓強均為P。。現用打氣筒向活塞左側打氣25次后固定活塞，再向活塞右側打氣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。則穩定后活塞右側空氣的壓強為（）

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打開穩定時，活塞上、下兩部分空氣的高度均為力,現用

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,

活塞的質量加=警，活塞可在汽缸內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汽缸內活塞上、下封閉空氣的質量之比鼠

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。將一定質量的理想氣體封閉在汽缸中，最初汽缸內氣體的溫度為力=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現將汽缸內氣體溫度緩慢升高，當活塞剛好離開擋板時,溫度為多少攝氏度?

⑵繼續升高汽缸內氣體的溫度至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。現把汽缸豎立放置，如

圖乙所示,活塞/在上方，穩定后活塞/、〃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

氣壓強和圖乙狀態時細線上的張力。

解析版

一、選擇題

1.（6分）（2023?天津河西區模擬）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，現緩慢升高外界溫度,此過程中不變

的物理量是（）

A.封閉氣體的分子數密度

B.封閉氣體的分子的平均動能

C.封閉氣體的內能

D.彈簧形變量

【解析】選D。設缸內氣體的壓強為2,汽缸的橫截面積為S,汽缸的質量為加,外界大氣壓為po,

則初始狀態有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，內能增大，故C錯誤;汽缸和活塞組成的系統在溫度緩慢升高的過程中，始終處于受力平

衡狀態，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。如果在打氣前籃球就已經是球形并且里面的壓強與大氣

壓相同，正常情況下，籃球內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,設大氣壓強為P0,根據玻意

耳定律有poVo=0Vi,代入數據得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。假設水銀柱不動，兩部分氣體都做等容變化，根據查理定律有盧黑，所以八片衿丁,

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

所受合外力方向向上，應向上移動，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,沒有發生氣體

泄漏，大氣壓強皿=75.0cmHg,環境溫度不變。下列說法正確的是（）

A.兩邊汞柱高度相等時右側管內氣體的壓強為90cmHg

B.兩邊汞柱高度相等時右側管內氣體的壓強為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、壓強計等構成，如圖所示。加壓氣囊可將外界空氣充入臂帶,

壓強計示數為臂帶內氣體的壓強高于大氣壓強的數值,充氣前臂帶內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5次充氣后，臂帶內氣體體積變

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

強計內的氣體體積。則V等于（）

A.30cm3B.40cm3

C.50cm3D.60cm3

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

3

60cm,/2i=750mmHg+150mmHg=900mmHg,代入數據整理得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。汽缸兩側的單向閥門（氣體只進不出）均與打氣筒相連，開始活塞兩側封閉空氣的

體積均為V,壓強均為P。。現用打氣筒向活塞左側打氣25次后固定活塞，再向活塞右側打氣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。則穩定后活塞右側空氣的壓強為（）

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

【解析】選Ao根據題意可知，設向活塞左側打氣25次后汽缸內空氣的壓強為p,左側氣體體

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

小吃?（2,-匕），聯立解得Vi=yV,p=lpoo活塞固定后再向活塞右側打氣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打開穩定時，活塞上、下兩部分空氣的高度均為上現用

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,

活塞的質量掰=等，活塞可在汽缸內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汽缸內活塞上、下封閉空氣的質量之比左。

答案:⑵5

【解析】(2)設活塞下方封閉空氣的壓強為P2,

假設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。將一定質量的理想氣體封閉在汽缸中，最初汽缸內氣體的溫度為力=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現將汽缸內氣體溫度緩慢升高，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=