高考物理试题《气体的状态方程》高频试题强化练习（2020年最新版） - 高考物理题库

1、计算题分使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线一部分．

(1)已知气体在状态A的温度TA＝300 K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？
(2)将上述状态变化过程在图乙中画成体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)．说明每段图线各表示什么过程．

参考答案：(1) 600 K、300K(2) 20 L.

本题解析：p－V图中直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积为pA＝4 atm，pB＝4 atm，pC＝2 atm，pD＝2 atm，VA＝10 L，VC＝40 L，VD＝20 L.

(1)根据状态方程
＝＝，
可得TC＝·TA＝×300 K＝600 K，
TD＝·TA＝×300 K＝300 K，
由题意　TB＝TC＝600 K.
(2)由状态B到状态C为等温变化，由玻意耳定律有pBVB＝pCVC，得
VB＝＝ L＝20 L.
在V－T图上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态点依次连接(如图所示)，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程．
点评：本题难度较小，从变化图像中找到不变量，确定是等温膨胀或其他变化特点，根据气体状态方程列公式求解

本题难度：简单

2、填空题如图，一容器两端是直径不同的两个圆筒，里面各有一个活塞，活塞横截面积分别是SA＝8cm2，SB＝24cm2，质量分别为MA＝8kg，MB＝12kg，它们之间用一轻杆相连并保持平衡，活塞与圆筒壁间无摩擦，活塞B的下面和大气相通，活塞A的上面是真空。若大气压强p0＝1×105Pa，重力加速度g＝10m/s2，则被封闭气体的压强为___________Pa；若略微降低桶内气体的温度，重新平衡后，桶内气体压强将___________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。

参考答案：2.5×104，不变

本题解析：

本题难度：一般

3、计算题把一根两端开口带有活塞的直管的下端浸入水中，活塞开始时刚好与水面平齐，现将活塞缓慢地提升到离水面H=15m高处，如图所示，求在这过程中外力做功为多少？（已知活塞面积S=1.0dm2，大气压户p0=1.0×105Pa，活塞的厚度和质量不计，取g=10m/s2）

参考答案：1.0×104（J）

本题解析：
【错解分析】错解：把活塞缓慢提升需做的功等于水柱上升增加的重力势能。因活塞上升H，故上升的水柱的高亦为H，其重心高为，而上升的水柱的质量m=P·S·H，则水柱的重力势能增加Ep=mgh=p·S·H·g，代入数据得
Ep=1.1×104J也就是说，外力需做功
W=Ep=1.1×104J
在大气压p0=1.0×105pa的情况下，水柱能上升的最大高度=10（m），（即真空抽水机原理所讲，并且应忽略水蒸气气压的影响），而不是题目中提到的15m。
【正解】在把活塞提升最初的10m的过程中，外力做功等于水柱势能的增加，即

在把活塞提升的后5m的过程中，外力做功就等于克服大气压力的做功，即：
W2=p0S(H-h,)=5.0×103(J)
则在全过程中外力做功为W=W1+W2=1.0×104（J），即为正确答案。
【点评】解决物理问题的关键是要分析清楚题目所述的物理过程，这个“分析物理过程”就是所谓的审题。审题不应将注意力完全集中到已知数值上，而应重点分析问题描述的是怎样一个过程。如本题中虽然给出了活塞上移15m，但结合大气压强的知识，要分析真实的物理过程是水并未随之上升15m，而是只将水提升了10m。