2019-2020学年高中物理 第八章 气体 2 气体的等容变化和等压变化练习（含解析）新人教版选修3-3.docx

2气体的等容变化和等压变化课后篇巩固提升基础巩固1.民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,方法是将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。其原因是,当火罐内的气体()A.温度不变时,体积减小,压强增大B.体积不变时,温度降低,压强减小C.压强不变时,温度降低,体积减小D.质量不变时,压强增大,体积减小解析纸片燃烧时,罐内气体的温度升高,将罐压在皮肤上后,封闭气体的体积不再改变,温度降低时,由查理定律知封闭气体压强减小,罐紧紧“吸”在皮肤上,B选项正确。答案B2.一定质量的气体,保持体积不变,温度从1 升高到5 ,压强的增量为2.0103 Pa,则()A.它从5 升高到10 ,压强增量为2.0103 PaB.它从15 升高到20 ,压强增量为2.0103 PaC.它在0 时,压强约为1.4105 PaD.每升高1 ,压强增量为2 000273 Pa解析根据查理定律可知压强的变化p与摄氏温度的变化t成正比。根据题意可知,每升高1 ,压强的增量为500 Pa,则可知选项A、B、D错误;由查理定律可得p1T1=p1+pT2,代入数据解得p1=1.37105 Pa,则p0=p1-500 Pa=1.365105 Pa,故选项C正确。答案C3.(多选)下列各图中,能正确表示一定质量气体的等压变化的过程的图象是()解析根据盖吕萨克定律,VT=C(恒量),或者V=C(t+273.15 ),所以选项A、C、D正确。答案ACD4.一定质量的气体,在体积不变的条件下,温度由0 升高到10 时,其压强的增量为p1;当它由100 升高到110 时,所增压强为p2,则p1与p2之比是()A.101B.373273C.11D.383283解析气体做等容变化,由查理定律可得p=TTp,p1p2=p1T2p2T1=11。答案C5.某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度,存放食物之前该同学进行试通电,该同学将打开的冰箱密封门关闭并给冰箱通电。若大气压为1.0105 Pa,刚通电时显示温度为27 ,通电一段时间后显示温度为7 ,则此时密封的冷藏室中气体的压强是()A.0.26105 PaB.0.93105 PaC.1.07105 PaD.3.86105 Pa解析冷藏室气体的初状态:T1=(273+27)K=300 K,p1=1105 Pa末状态:T2=(273+7)K=280 K,压强为p2气体体积不变,根据查理定律得:p1T1=p2T2代入数据得:p20.93105 Pa。答案B6.(多选)如图所示,在汽缸中用活塞封闭一定质量的气体,活塞与汽缸壁间的摩擦不计,且不漏气,将活塞用绳子悬挂在天花板上,使汽缸悬空静止。若大气压不变,温度降低到某一值,则此时与原来相比较()A.绳子张力不变B.缸内气体压强变小C.绳子张力变大D.缸内气体体积变小解析由整体法可知绳子的张力不变,故选项A正确,C错误;取活塞为研究对象,气体降温前后均处于静止,mg和p0S及FT均不变,故pS不变,p不变,故选项B错误;由盖吕萨克定律可知VT=C,当T减小时V一定减小,故选项D正确。答案AD7.(多选)某校外学习小组在进行实验探讨,如图所示,在烧瓶上连着一根玻璃管,用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起,在烧瓶中封入了一定质量的理想气体,整个烧瓶浸没在温水中。用这个实验装置来研究一定质量的气体在体积不变时,压强随温度的变化情况。开始时水银压强计U形管两端水银面一样高,在下列几种做法中,能使U形管左侧水银面保持原先位置(即保持瓶内气体体积不变)的是()A.甲同学:把烧瓶浸在热水中,同时把A向下移B.乙同学:把烧瓶浸在热水中,同时把A向上移C.丙同学:把烧瓶浸在冷水中,同时把A向下移D.丁同学:把烧瓶浸在冷水中,同时把A向上移解析浸在热水中,温度升高,p=p0+h,上移A管保持体积不变;浸在冷水中,温度降低,p=p0-h,下移A管保持体积不变。答案BC8.如图所示,汽缸A中封闭有一定质量的气体,活塞B与A的接触是光滑的且不漏气,B上放一重物C,B与C的总重力为G,大气压为p0。当汽缸内气体温度是20 时,活塞与汽缸底部距离为h1;当汽缸内气体温度是100 时活塞与汽缸底部的距离是多少?解析汽缸内气体温度发生变化时,汽缸内气体的压强保持不变,大小为p=p0+GS,其中S为活塞的横截面积。以汽缸内气体为研究对象,初状态温度T1=(273+20) K,体积V1=h1S;末状态温度T2=(273+100) K=373 K。由盖吕萨克定律可得V1T1=V2T2(式中温度为热力学温度)求得V2=T2T1V1=T2T1h1S变化后活塞与汽缸底部的距离h2=V2S=373293h11.3h1。答案1.3h19.如图甲所示是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图象。已知气体在状态A时的压强是1.5105 Pa。(1)说出AB过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图中TA的温度值;(2)请在图乙坐标系中画出由状态A经过状态B变为状态C的p-T的图象,并在图线相应位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定有关坐标值,请写出计算过程。解析(1)由题图甲可以看出,A与B的连线的延长线过原点,所以AB是一个等压变化,即pA=pB。根据盖吕萨克定律可知VATA=VBTB,所以TA=VAVBTB=0.40.6300 K=200 K。(2)由题图甲可知,BC是等容变化,根据查理定律,得pBTB=pCTC,则pC=TCTBpB=400300pB=43pB=43pA=431.5105 Pa=2.0105 Pa。状态ABC的p-T图象如图所示。答案(1)200 K(2)见解析能力提升1.(多选)如图所示,是一定质量的气体的三种变化过程,下列四种解释中,说法正确的是()A.ad过程气体体积增加B.bd过程气体体积不变C.cd过程气体体积增加D.ad过程气体体积减小解析在p-T图象中等容线是延长线过原点的直线,且体积越大,直线的斜率越小。因此,a状态对应的体积最小,c状态对应的体积最大,b、d状态对应的体积相等,故A、B正确。答案AB2.(多选)如图所示,四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开,按图中标明的条件,当玻璃管水平放置时,水银柱处于静止状态。如果管内两端的空气都升高相同的温度,则水银柱向左移动的是()解析假设升温后,水银柱不动,则压强要增加,由查理定律有,压强的增加量p=pTT,而各管原p相同,所以p1T,即T高,p小,也就可以确定水银柱应向温度高的方向移动,故选项C、D正确。答案CD3.如图所示,某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度。当容器中的水温是30 时,空气柱的长度为30 cm;当容器中的水温是90 时,空气柱的长度为36 cm。则该同学测得的绝对零度相当于()A.-273 B.-270 C.-268 D.-271 解析设绝对零度相当于t0,则T1=-t0+30 K,V1=30S,T2=-t0+90 K,V2=36S,由盖吕萨克定律得V1T1=V2T2,代入数据解得t0=-270 ,故选项B正确。答案B4.对于一定质量的理想气体,以p、V、T三个状态参量中的两个为坐标轴建立直角坐标系,在坐标系上描点能直观地表示这两个参量的数值。如图所示,三个坐标系中,两个点都表示相同质量某种理想气体的两个状态。根据坐标系中不同点的位置来比较第三个参量的大小。(1)p-T图象(图甲)中A、B两个状态,状态体积小。(2)V-T图象(图乙)中C、D两个状态,状态压强小。(3)p-V图象(图丙)中E、F两个状态,状态温度低。解析(1)甲图画出的倾斜直线为等容线,斜率越小,体积越大,所以VB>VA,故A状态体积小;(2)乙图画出的倾斜直线为等压线,斜率越小,压强越大,所以pD>pC,故C状态压强小;(3)丙图画出的双曲线为等温线,离原点越远,温度越高,所以TE>TF,故F状态温度低。答案(1)A(2)C(3)F5.用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便,但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸。我们通常用的可乐易拉罐容积V=355 mL。假设在室温(17 )罐内装有0.9V的饮料,剩余空间充满CO2气体,气体压强为100 kPa。若易拉罐承受的压强为120 kPa,则保存温度不能超过多少?解析取CO2气体为研究对象,则有初态:p1=100 kPa,T1=(273+17) K=290 K末态:p2=120 kPa,T2为未知量气体发生等容变化,由查理定律p2p1=T2T1得T2=p2p1T1=120290100 K=348 K,t=(348-273) =75 。答案75 6.如图所示,上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置,截面积为40 cm2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60 cm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=1.0105 Pa为大气压强),温度为300 K。现缓慢加热汽缸内气体,当温度为330 K,活塞恰好离开a、b;当温度为360 K时,活塞上升了4 cm,g取10 m/s2。求:(1)活塞的质量;(2)物体A的体积。解析(1)设物体A的体积为VAT1=300 K,p1=1.0105 Pa,V1=6040 cm3-VAT2=330 K,p2=1.0105+mg4010-4 Pa,V2=V1T3=360 K,p3=p2,V3=6440 cm3-VA由状态1到状态2为等容过程,p1T1=p2T2代入数据得m=4 kg。(2)由状态2到状态3为等压过程,V2T2=V3T3代入数据得VA=640 cm3。答案(1)4 kg(2)640 cm3