物理人教版選修3-3訓(xùn)練第八章2氣體的等容變化和等壓變化

2氣體的等容變化和等壓變化課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.拔火罐的一種方法是將點(diǎn)燃的紙片放入一個(gè)小罐內(nèi),當(dāng)紙片燃燒完時(shí),迅速將火罐開(kāi)口端緊壓在皮膚上,火罐就會(huì)緊緊地“吸”在皮膚上。其原因是,當(dāng)火罐內(nèi)的氣體()A.溫度不變時(shí),體積減小,壓強(qiáng)增大B.體積不變時(shí),溫度降低,壓強(qiáng)減小C.壓強(qiáng)不變時(shí),溫度降低,體積減小D.質(zhì)量不變時(shí),壓強(qiáng)增大,體積減小解析紙片燃燒時(shí),罐內(nèi)氣體的溫度升高,將罐壓在皮膚上后,封閉氣體的體積不再改變,溫度降低時(shí),由查理定律知封閉氣體壓強(qiáng)減小,罐緊緊“吸”在皮膚上,B選項(xiàng)正確。答案B2.一定質(zhì)量的氣體,保持體積不變,溫度從1℃升高到5℃,壓強(qiáng)的增量為2.0×103Pa,則()A.它從5℃升高到10℃,壓強(qiáng)增量為2.0×103PaB.它從15℃升高到20℃,壓強(qiáng)增量為2.0×103PaC.它在0℃時(shí),壓強(qiáng)約為1.4×105PaD.每升高1℃,壓強(qiáng)增量為2000273解析根據(jù)查理定律可知壓強(qiáng)的變化Δp與攝氏溫度的變化Δt成正比。根據(jù)題意可知,每升高1℃,壓強(qiáng)的增量為500Pa,則可知選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤;由查理定律可得p1T1=p1+ΔpT2,代入數(shù)據(jù)解得p1=1.37×105Pa,則p0=p1-500Pa=答案C3.(多選)下列各圖中,能正確表示一定質(zhì)量氣體的等壓變化的過(guò)程的圖象是()解析根據(jù)蓋—呂薩克定律,VT=C(恒量),或者V=C(t+273.15℃),所以選項(xiàng)A、C、D答案ACD4.一定質(zhì)量的氣體,在體積不變的條件下,溫度由0℃升高到10℃時(shí),其壓強(qiáng)的增量為Δp1;當(dāng)它由100℃升高到110℃時(shí),所增壓強(qiáng)為Δp2,則Δp1與Δp2之比是()∶1∶273∶1∶283解析氣體做等容變化,由查理定律可得Δp=ΔTTp,Δp1Δ答案C5.某同學(xué)家一臺(tái)新電冰箱能顯示冷藏室內(nèi)的溫度,存放食物之前該同學(xué)進(jìn)行試通電,該同學(xué)將打開(kāi)的冰箱密封門(mén)關(guān)閉并給冰箱通電。若大氣壓為1.0×105Pa,剛通電時(shí)顯示溫度為27℃,通電一段時(shí)間后顯示溫度為7℃,則此時(shí)密封的冷藏室中氣體的壓強(qiáng)是().26×105Pa.93×105Pa.07×105Pa.86×105Pa解析冷藏室氣體的初狀態(tài):T1=(273+27)K=300K,p1=1×105Pa末狀態(tài):T2=(273+7)K=280K,壓強(qiáng)為p2氣體體積不變,根據(jù)查理定律得:p代入數(shù)據(jù)得:p2≈0.93×105Pa。答案B6.(多選)如圖所示,在汽缸中用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體,活塞與汽缸壁間的摩擦不計(jì),且不漏氣,將活塞用繩子懸掛在天花板上,使汽缸懸空靜止。若大氣壓不變,溫度降低到某一值,則此時(shí)與原來(lái)相比較()A.繩子張力不變 B.缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)變小C.繩子張力變大 D.缸內(nèi)氣體體積變小解析由整體法可知繩子的張力不變,故選項(xiàng)A正確,C錯(cuò)誤;取活塞為研究對(duì)象,氣體降溫前后均處于靜止,mg和p0S及FT均不變,故pS不變,p不變,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由蓋—呂薩克定律可知VT=C,當(dāng)T減小時(shí)V一定減小,故選項(xiàng)D答案AD7.(多選)某校外學(xué)習(xí)小組在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探討,如圖所示,在燒瓶上連著一根玻璃管,用橡皮管把它跟一個(gè)水銀壓強(qiáng)計(jì)連在一起,在燒瓶中封入了一定質(zhì)量的理想氣體,整個(gè)燒瓶浸沒(méi)在溫水中。用這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)研究一定質(zhì)量的氣體在體積不變時(shí),壓強(qiáng)隨溫度的變化情況。開(kāi)始時(shí)水銀壓強(qiáng)計(jì)U形管兩端水銀面一樣高,在下列幾種做法中,能使U形管左側(cè)水銀面保持原先位置(即保持瓶?jī)?nèi)氣體體積不變)的是()A.甲同學(xué):把燒瓶浸在熱水中,同時(shí)把A向下移B.乙同學(xué):把燒瓶浸在熱水中,同時(shí)把A向上移C.丙同學(xué):把燒瓶浸在冷水中,同時(shí)把A向下移D.丁同學(xué):把燒瓶浸在冷水中,同時(shí)把A向上移解析浸在熱水中,溫度升高,p=p0+h,上移A管保持體積不變;浸在冷水中,溫度降低,p=p0-h,下移A管保持體積不變。答案BC8.如圖所示,汽缸A中封閉有一定質(zhì)量的氣體,活塞B與A的接觸是光滑的且不漏氣,B上放一重物C,B與C的總重力為G,大氣壓為p0。當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度是20℃時(shí),活塞與汽缸底部距離為h1;當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度是100℃時(shí)活塞與汽缸底部的距離是多少?解析汽缸內(nèi)氣體溫度發(fā)生變化時(shí),汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)保持不變,大小為p=p0+GS,其中S以汽缸內(nèi)氣體為研究對(duì)象,初狀態(tài)溫度T1=(273+20)K,體積V1=h1S;末狀態(tài)溫度T2=(273+100)K=373K。由蓋—呂薩克定律可得V1T1求得V2=T2T1V1=T變化后活塞與汽缸底部的距離h2=V2S=373293h1≈1答案1.3h19.如圖甲所示是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的V-T圖象。已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)是1.5×105Pa。(1)說(shuō)出A→B過(guò)程中壓強(qiáng)變化的情形,并根據(jù)圖象提供的信息,計(jì)算圖中TA的溫度值;(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)系中畫(huà)出由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的p-T的圖象,并在圖線(xiàn)相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、B、C。如果需要計(jì)算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值,請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程。解析(1)由題圖甲可以看出,A與B的連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn),所以A→B是一個(gè)等壓變化,即pA=pB。根據(jù)蓋—呂薩克定律可知VATA=VBTB,所以TA=VAV(2)由題圖甲可知,B→C是等容變化,根據(jù)查理定律,得pBTB=pCTC,則pC=TCTB·pB=400300·pB=43pB=43pA=43×1.5×105Pa=2.0答案(1)200K(2)見(jiàn)解析能力提升1.(多選)如圖所示,是一定質(zhì)量的氣體的三種變化過(guò)程,下列四種解釋中,說(shuō)法正確的是()A.a→d過(guò)程氣體體積增加B.b→d過(guò)程氣體體積不變C.c→d過(guò)程氣體體積增加D.a→d過(guò)程氣體體積減小解析在p-T圖象中等容線(xiàn)是延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),且體積越大,直線(xiàn)的斜率越小。因此,a狀態(tài)對(duì)應(yīng)的體積最小,c狀態(tài)對(duì)應(yīng)的體積最大,b、d狀態(tài)對(duì)應(yīng)的體積相等,故A、B正確。答案AB2.(多選)如圖所示,四個(gè)兩端封閉、粗細(xì)均勻的玻璃管內(nèi)的空氣被一段水銀柱隔開(kāi),按圖中標(biāo)明的條件,當(dāng)玻璃管水平放置時(shí),水銀柱處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果管內(nèi)兩端的空氣都升高相同的溫度,則水銀柱向左移動(dòng)的是()解析假設(shè)升溫后,水銀柱不動(dòng),則壓強(qiáng)要增加,由查理定律有,壓強(qiáng)的增加量Δp=pΔTT,而各管原p相同,所以Δp∝1T,即T高,Δp小,也就可以確定水銀柱應(yīng)向溫度高的方向移動(dòng),故選項(xiàng)答案CD3.如圖所示,某同學(xué)用封有氣體的玻璃管來(lái)測(cè)絕對(duì)零度。當(dāng)容器中的水溫是30℃時(shí),空氣柱的長(zhǎng)度為30cm;當(dāng)容器中的水溫是90℃時(shí),空氣柱的長(zhǎng)度為36cm。則該同學(xué)測(cè)得的絕對(duì)零度相當(dāng)于()A.-273℃ B.-270℃C.-268℃ D.-271℃解析設(shè)絕對(duì)零度相當(dāng)于t0,則T1=-t0+30K,V1=30S,T2=-t0+90K,V2=36S,由蓋—呂薩克定律得V1T1=V2T2,代入數(shù)據(jù)解得t答案B4.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,以p、V、T三個(gè)狀態(tài)參量中的兩個(gè)為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系,在坐標(biāo)系上描點(diǎn)能直觀(guān)地表示這兩個(gè)參量的數(shù)值。如圖所示,三個(gè)坐標(biāo)系中,兩個(gè)點(diǎn)都表示相同質(zhì)量某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài)。根據(jù)坐標(biāo)系中不同點(diǎn)的位置來(lái)比較第三個(gè)參量的大小。(1)p-T圖象(圖甲)中A、B兩個(gè)狀態(tài),狀態(tài)體積小。

(2)V-T圖象(圖乙)中C、D兩個(gè)狀態(tài),狀態(tài)壓強(qiáng)小。

(3)p-V圖象(圖丙)中E、F兩個(gè)狀態(tài),狀態(tài)溫度低。

解析(1)甲圖畫(huà)出的傾斜直線(xiàn)為等容線(xiàn),斜率越小,體積越大,所以VB>VA,故A狀態(tài)體積小;(2)乙圖畫(huà)出的傾斜直線(xiàn)為等壓線(xiàn),斜率越小,壓強(qiáng)越大,所以pD>pC,故C狀態(tài)壓強(qiáng)小;(3)丙圖畫(huà)出的雙曲線(xiàn)為等溫線(xiàn),離原點(diǎn)越遠(yuǎn),溫度越高,所以TE>TF,故F狀態(tài)溫度低。答案(1)A(2)C(3)F5.用易拉罐盛裝碳酸飲料非常衛(wèi)生和方便,但如果劇烈碰撞或嚴(yán)重受熱會(huì)導(dǎo)致爆炸。我們通常用的可樂(lè)易拉罐容積V=355mL。假設(shè)在室溫(17℃)罐內(nèi)裝有0.9V的飲料,剩余空間充滿(mǎn)CO2氣體,氣體壓強(qiáng)為100kPa。若易拉罐承受的壓強(qiáng)為120kPa,則保存溫度不能超過(guò)多少?解析取CO2氣體為研究對(duì)象,則有初態(tài):p1=100kPa,T1=(273+17)K=290K末態(tài):p2=120kPa,T2為未知量氣體發(fā)生等容變化,由查理定律p2T2=p2p1T1=120×290t=(348-273)℃=75℃。答案75℃6.(2020全國(guó)卷Ⅲ)如圖所示,兩側(cè)粗細(xì)均勻、橫截面積相等、高度均為H=18cm的U形管,左管上端封閉,右管上端開(kāi)口。右管中有高h(yuǎn)0=4cm的水銀柱,水銀柱上表面離管口的距離l=12cm。管底水平段的體積可忽略。環(huán)境溫度為T(mén)1=283K,大氣壓強(qiáng)p0相當(dāng)于76cm水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。(1)現(xiàn)從右側(cè)端口緩慢注入水銀(與原水銀柱之間無(wú)氣隙),恰好使水銀柱下端到達(dá)右管底部。此時(shí)水銀柱的高度為多少?(2)再將左管中密封氣體緩慢加熱,使水銀柱上表面恰與右管口平齊,此時(shí)密封氣體的溫度為多少?解析(1)設(shè)密封氣體初始體積為V1,壓強(qiáng)為p1,左、右管的橫截面積均為S,密封氣體先經(jīng)等溫壓縮過(guò)程體積變?yōu)閂2,壓強(qiáng)變?yōu)閜2。由玻意耳定律有p1V1=p