高中物理魯科版3第四章氣體第1節(jié)氣體實(shí)驗(yàn)定律 學(xué)業(yè)分層測評8

學(xué)業(yè)分層測評(八)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．對一定質(zhì)量的氣體，其中正確的是()A．溫度發(fā)生變化時(shí)，體積和壓強(qiáng)可以不變B．溫度發(fā)生變化時(shí)，體積和壓強(qiáng)至少有一個(gè)發(fā)生變化C．如果溫度、體積和壓強(qiáng)三個(gè)量都不變化，我們就說氣體狀態(tài)不變D．只有溫度、體積和壓強(qiáng)三個(gè)量都發(fā)生變化，我們才說氣體狀態(tài)變化了E．溫度、體積、壓強(qiáng)三個(gè)量中，有兩個(gè)量發(fā)生了變化，則氣體的狀態(tài)就變化了【解析】p、V、T三個(gè)量中，可以兩個(gè)量發(fā)生變化，一個(gè)量恒定，也可以三個(gè)量同時(shí)發(fā)生變化，而一個(gè)量變化，另外兩個(gè)量不變的情況是不存在的，氣體狀態(tài)的變化就是p、V、T的變化．故B、C、E說法正確．【答案】BCE2．一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，將其壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?倍，則()A．氣體分子的平均動(dòng)能增大B．氣體分子的平均動(dòng)能不變C．氣體的密度變?yōu)樵瓉淼?倍D．氣體的體積變?yōu)樵瓉淼囊话隕．氣體的分子總數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍【解析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，由于溫度不變，故分子的平均動(dòng)能不變，據(jù)玻意耳定律得p1V1＝2p1V2，解得：V2＝eq\f(1,2)V1，ρ1＝eq\f(m,V1)，ρ2＝eq\f(m,V2)可得：ρ1＝eq\f(1,2)ρ2，即ρ2＝2ρ1，故B、C、D正確．【答案】BCD3．如圖4-1-16所示是一定質(zhì)量的理想氣體的三種變化過程，那么下列四種解釋中，哪些說法是正確的()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30110040】圖4-1-16A．a(chǎn)→d的過程氣體體積增加B．b→d的過程氣體體積不變C．c→d的過程氣體體積增加D．a(chǎn)→d的過程氣體體積減小E．c→d的過程氣體體積減小【解析】在p-T圖上的等容線是延長線過原點(diǎn)的直線，且體積越大，直線的斜率越?。虼?，a狀態(tài)對應(yīng)的體積最小，c狀態(tài)對應(yīng)的體積最大，b、d狀態(tài)對應(yīng)的體積是相等的，故A、B、E正確．【答案】ABE4．如圖4-1-17所示為一定質(zhì)量的某種氣體等容變化的圖線，下列說法中正確的有()圖4-1-17A．不管體積如何，圖線只有一條B．圖線1和圖線2體積不同，且有V1>V2C．兩條圖線氣體體積V2>V1D．兩圖線必交于t軸上的同一點(diǎn)E．0℃時(shí)的壓強(qiáng)p1>p【解析】一定質(zhì)量的氣體，在不同體積下進(jìn)行等容變化，圖象不同，圖象的斜率越大，體積越小，所以V1<V2，A、B錯(cuò)誤，C正確；兩圖線必交于－℃，D正確；由圖知0℃時(shí)，p1>p2，E正確．【答案】CDE5．如圖4-1-18所示是一定質(zhì)量的氣體狀態(tài)A經(jīng)B到狀態(tài)C的V-T圖象，由圖象可知()圖4-1-18A．pA>pBB．pC＝pBC．VA<VBD．TA<TBE．VA＝VB【解析】由V-T圖象可以看出A→B是等容過程，TB>TA，故pB>pA，A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤，D、E兩項(xiàng)正確；由B→C為等壓過程，pB＝pC，故B項(xiàng)正確．【答案】BDE6．如圖4-1-19所示，一個(gè)壁厚可以不計(jì)、質(zhì)量為M的氣缸放在光滑的水平地面上，活塞的質(zhì)量為m，面積為S，內(nèi)部封有一定質(zhì)量的氣體．活塞不漏氣，摩擦不計(jì)，外界大氣壓強(qiáng)為p0.若在活塞上加一水平向左的恒力F(不考慮氣體溫度的變化)，求氣缸和活塞以共同加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)多大？圖4-1-19【解析】設(shè)穩(wěn)定時(shí)氣缸和活塞共同以加速度a向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p，由牛頓第二定律列方程氣缸：pS－p0S＝Ma， ①活塞：F＋p0S－pS＝ma， ②將上述兩式相加，可得系統(tǒng)加速度a＝eq\f(F,m＋M).將其代入①式，化簡即得封閉氣體的壓強(qiáng)為p＝p0＋eq\f(M,S)×eq\f(F,M＋m)＝p0＋eq\f(MF,（M＋m）S).【答案】p0＋eq\f(MF,（M＋m）S)7．有一導(dǎo)熱氣缸，氣缸內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的橫截面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0.如圖4-1-20所示，氣缸水平放置時(shí)，活塞距離氣缸底部的距離為L，現(xiàn)將氣缸豎立起來，活塞將緩慢下降，不計(jì)活塞與氣缸間的摩擦，不計(jì)氣缸周圍環(huán)境溫度的變化，求活塞靜止時(shí)到氣缸底部的距離．圖4-1-20【解析】由于氣缸導(dǎo)熱，且不計(jì)環(huán)境溫度的變化，將氣缸由水平放置變成豎直放置，直到活塞不再下降的過程中，缸內(nèi)密閉的氣體經(jīng)歷的是等溫過程，設(shè)此時(shí)活塞到氣缸底部的距離為h.氣缸水平放置時(shí)，對活塞有：p1S－p0S＝0氣缸豎直放置后活塞靜止時(shí)，對活塞有：p2S－mg－p0S＝0對上述過程中的氣體，據(jù)玻意耳定律有：p1LS＝p2hS解得：h＝eq\f(p0S,p0S＋mg)L.【答案】eq\f(p0S,p0S＋mg)L[能力提升]8．內(nèi)徑均勻兩端開口的V形管如圖4-1-21所示，支管B豎直插入水銀槽中，支管A與支管B之間的夾角為θ，支管A中有一段長為h的水銀柱保持靜止，下列說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30110041】圖4-1-21A．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高h(yuǎn)B．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高h(yuǎn)cosθC．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面低hcosθD．管內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)小hcosθ高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)E．B管內(nèi)各處氣體的壓強(qiáng)都一樣【解析】支管A中的水銀柱呈傾斜狀態(tài)，所能產(chǎn)生的壓強(qiáng)相當(dāng)于豎直方向上hcosθ高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，管中封閉的氣體壓強(qiáng)比大氣壓小hcosθ高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，故D正確；從豎直支管B分析，管內(nèi)外水銀面存在高度差，由于管內(nèi)氣體壓強(qiáng)比大氣壓小hcosθ高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，所以管內(nèi)水銀面比管外高h(yuǎn)cosθ，故B正確；因被封閉氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的，故E正確．【答案】BDE9．某自行車輪胎的容積為V，里面已有壓強(qiáng)為p0的空氣，現(xiàn)在要使輪胎內(nèi)的氣壓增大到p，設(shè)充氣過程為等溫過程，空氣可看作理想氣體，輪胎容積保持不變，則還要向輪胎充入溫度相同，壓強(qiáng)也是p0，體積為________的空氣．【解析】本題考查理想氣體狀態(tài)關(guān)系，意在考意考生對理想氣體狀態(tài)的理解．設(shè)所求體積為Vx，由玻意耳定律，p0(Vx＋V)＝pV，可得Vx＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,p0)－1))V.【答案】eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,p0)－1))V10．如圖4-1-22所示，圓柱體氣缸倒置在水平地面上，氣缸內(nèi)部封閉有一定質(zhì)量空氣，氣缸質(zhì)量M＝10kg，缸壁厚度忽略不計(jì)，活塞質(zhì)量m＝5kg，其橫截面積S＝50cm2，活塞與缸壁的摩擦不計(jì)．在缸內(nèi)氣體的溫度為27℃時(shí)，活塞剛好與地面相接觸，但對地面無壓力．現(xiàn)在對氣缸傳熱，使缸內(nèi)氣體溫度上升，求當(dāng)氣缸對地面剛好無壓力時(shí)，缸內(nèi)氣體溫度是多少攝氏度？(大氣壓強(qiáng)p0＝×105Pa，【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30110042】圖4-1-22【解析】T1＝300K活塞對地面無壓力，對活塞有：P1S＋mg＝P0S即：P1＝P0－eq\f(mg,S)＝×105Pa當(dāng)溫度升為T2時(shí)氣缸對地面無壓力，對氣缸有：P2S＝P0S＋Mg即：P2＝P0＋eq\f(mg,S)＝×105Pa對缸內(nèi)氣體由查理定律得：eq\f(P1,T1)＝eq\f(P2,T2)聯(lián)立求解得：T2＝400K即t2＝127℃【答案】127℃11．如圖4-1-23所示，透熱的氣缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體，缸體質(zhì)量M＝200kg，活塞質(zhì)量m＝10kg，活塞面積S＝100cm2.活塞與氣缸壁無摩擦且不漏氣．此時(shí)，缸內(nèi)氣體的溫度為27℃，活塞位于氣缸正中，整個(gè)裝置都靜止．已知大氣壓恒為p0＝×105Pa，重力加速度g取10m圖4-1-23(1)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1；(2)缸內(nèi)氣體的溫度升高到多少時(shí)，活塞恰好會(huì)靜止在氣缸缸口AB處？【解析】(1)以氣缸為對象(不包括活塞)列氣缸受力平衡方程：p1S＝Mg＋p0S解之得：p1＝3×105Pa.(2)當(dāng)活塞恰好靜止在氣缸缸口AB處時(shí)，缸內(nèi)氣體溫度為T2，壓強(qiáng)為p2.此時(shí)仍有p2S＝Mg＋p0S，即缸內(nèi)氣體為等壓變化．對這一過程研究缸內(nèi)氣體，由狀態(tài)方程得：eq\f(S×,T1)＝eq\f(S×l,T2)所以T2＝2T1＝600K故t2＝(600－273)℃＝327℃.【答案】(1)p1＝3×105Pa(2)327℃12．如圖4-1-24所示為一太陽能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0，開始時(shí)內(nèi)部封閉氣體的壓強(qiáng)為p0，經(jīng)過太陽曝曬，氣體溫度由T0＝300K升至T1＝350K.圖4-1-24(1)求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)；(2)保持T1＝350K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強(qiáng)再變回到p0，求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值．【解析】(1)設(shè)升溫后氣體的壓強(qiáng)為p1，由查理定律得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1