2023春新教材高中物理第2章氣體液體和固體第2節(jié)氣體實(shí)驗(yàn)定律(Ⅱ)課后提升訓(xùn)練粵教版選擇性

第二章第二節(jié)A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．在一定的溫度下，—定質(zhì)量的氣體體積減小時(shí)，氣體的壓強(qiáng)增大，下列說法正確的是()A．單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)分子對(duì)器壁碰撞的次數(shù)增多B．氣體分子的密度變大，分子對(duì)器壁的吸引力變大C．每個(gè)氣體分子對(duì)器壁的平均撞擊力都變大D．氣體密度增大，單位體積內(nèi)分子數(shù)變小【答案】A【解析】氣體壓強(qiáng)的微觀表現(xiàn)是氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)，是由分子的平均動(dòng)能和單位體積內(nèi)的分子數(shù)共同決定的．溫度不變說明氣體分子的平均動(dòng)能不變，氣體體積減小時(shí)，單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，故氣體的壓強(qiáng)增大，故A正確．2．如圖所示，一導(dǎo)熱性良好的汽缸內(nèi)用活塞封住一定量的氣體(不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦)，溫度升高時(shí)，改變的量有()A．活塞高度h B．汽缸高度HC．氣體壓強(qiáng)p D．彈簧長度L【答案】B【解析】以汽缸整體為研究對(duì)象，由受力平衡知彈簧彈力大小等于汽缸整體總重力，故L、h不變，設(shè)汽缸壁的重力為G1，則封閉氣體的壓強(qiáng)p＝p0－eq\f(G1,S)，保持不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，由蓋-呂薩克定律知?dú)怏w體積增大，H將減小，故只有B正確．3．(多選)如圖所示，在一只燒瓶上連一根玻璃管，把它跟一個(gè)水銀壓強(qiáng)計(jì)連在一起，燒瓶里封閉著一定質(zhì)量的氣體，開始時(shí)水銀壓強(qiáng)計(jì)U形管兩端水銀面一樣高．下列情況下，為使U形管兩端水銀面一樣高，管A的移動(dòng)方向是()A．如果把燒瓶浸在熱水中，應(yīng)把A向下移B．如果把燒瓶浸在熱水中，應(yīng)把A向上移C．如果把燒瓶浸在冷水中，應(yīng)把A向下移D．如果把燒瓶浸在冷水中，應(yīng)把A向上移【答案】AD【解析】使U形管兩端水銀面一樣高，即保持封閉氣體的壓強(qiáng)始終等于外界大氣壓且不變，若把燒瓶浸在熱水中，氣體體積增大，A中水銀面上升，為使兩管水銀面等高，應(yīng)把A向下移，故A正確，B錯(cuò)誤；若把燒瓶浸在冷水中，氣體體積減小，B管中水銀面上升，為使兩管水銀面等高，應(yīng)把A向上移，故C錯(cuò)誤，D正確．4．在冬季，剩有半瓶熱水的暖水瓶經(jīng)過一個(gè)夜晚后，第二天拔瓶口的軟木塞時(shí)覺得很緊，不易拔出來，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是()A．軟木塞受潮膨脹B．瓶口因溫度降低而收縮變小C．白天氣溫升高，大氣壓強(qiáng)變大D．瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)因溫度降低而減小【答案】D【解析】冬季氣溫較低，瓶中的氣體在V不變時(shí)，p因T減小而減小，這樣瓶外的大氣壓力將瓶塞往下推，使瓶塞蓋得很緊，所以拔起來就感到很吃力，故D正確．5．如圖所示，兩根粗細(xì)相同、兩端開口的直玻璃管A和B，豎直插入同一水銀槽中，各用一段水銀柱封閉著一定質(zhì)量且同溫度的空氣，氣柱長度H1>H2，水銀柱長度h1>h2，今使封閉氣柱降低相同的溫度(大氣壓保持不變)，則兩管中氣柱上方水銀柱的移動(dòng)情況是()A．均向下移動(dòng)，A管移動(dòng)較多 B．均向上移動(dòng)，A管移動(dòng)較多C．A管向上移動(dòng)，B管向下移動(dòng) D．無法判斷【答案】A【解析】因?yàn)樵跍囟冉档瓦^程中，被封閉氣柱的壓強(qiáng)恒等于大氣壓強(qiáng)與水銀柱因自身重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和，故被封閉空氣均做等壓變化．由此推知，封閉氣柱下端的水銀面高度不變．根據(jù)蓋-呂薩克定律有ΔV＝eq\f(ΔT,T)·V，因A、B管中的封閉氣柱初溫T相同，溫度改變量ΔT也相同，且ΔT<0，所以ΔV<0，即A、B兩管中氣柱的體積都減小．又因?yàn)镠1>H2，A管中氣柱的體積較大，|ΔV1|>|ΔV2|，A管中氣柱體積減小得較多，故A、B兩管氣柱上方的水銀柱均向下移動(dòng)，且A管中的水銀柱移動(dòng)較多，A正確．6．(多選)如圖所示是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B到狀態(tài)C的p－T圖像，由圖像可知()A．VA＝VB B．VB＝VCC．VB<VC D．VA>VC【答案】AC【解析】圖線AB的延長線過p－T圖像的坐標(biāo)原點(diǎn)，說明從狀態(tài)A到狀態(tài)B是等容變化，故A正確；連接OC，直線OC也是一條等容線，且直線的斜率比AB小，則C狀態(tài)的體積要比A、B狀態(tài)大，故C正確．也可以由玻意耳定律來分析B到C的過程，該過程是等溫變化，由pV＝c知，壓強(qiáng)p減小，體積V必然增大，同樣可得C正確．7．如圖所示是某氣體經(jīng)歷的兩個(gè)狀態(tài)變化過程的p－T圖像，對(duì)應(yīng)的p－V圖像應(yīng)是()ABCD【答案】C【解析】在p－T圖像中AB的延長線過原點(diǎn)，所以A→B為等容過程，體積不變，從A到B氣體的壓強(qiáng)增大，溫度升高；B→C為等溫過程，從B到C氣體的壓強(qiáng)減小，體積變大，C正確．8．(多選)如圖所示，甲、乙為一定質(zhì)量的某種氣體的等容或等壓變化圖像，關(guān)于這兩個(gè)圖像的正確說法是()A．甲是等壓線，乙是等容線B．乙圖中p－t線與t軸交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度是－273.15℃，而甲圖中V－t線與t軸的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度不一定是－273.15℃C．由乙圖可知，對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，在任何情況下都是p與t成一次函數(shù)關(guān)系D．乙圖表明溫度每升高1℃，壓強(qiáng)增加量相同，但甲圖表明隨溫度的升高，壓強(qiáng)不變【答案】AD【解析】由查理定律p＝cT＝c(t＋273.15K)及蓋-呂薩克定律V＝cT＝c(t＋273.15K)可知，甲圖是等壓線，乙圖是等容線，故A正確；由“外推法”可知兩種圖線的反向延長線與t軸的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為－273.15℃，即熱力學(xué)溫度的0K，故B錯(cuò)誤；查理定律及蓋-呂薩克定律是氣體的實(shí)驗(yàn)定律，都是在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的條件下得出的，當(dāng)壓強(qiáng)很大、溫度很低時(shí)，這些定律就不成立了，故C錯(cuò)誤；由于圖線是直線，故D正確．9．如圖是一豎直放置開口向上的均勻玻璃管，管內(nèi)用水銀柱封有一定質(zhì)量的理想氣體，水銀與玻璃管間摩擦力不計(jì)，開始時(shí)手拿玻璃管上端豎直靜止，之后松開手，玻璃管沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，最后氣體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的過程中，下列說法中不正確的是()A．剛開始瞬間，玻璃管的加速度大于重力加速度gB．剛開始短時(shí)間內(nèi)，試管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)在逐漸變小C．剛開始短時(shí)間內(nèi)，玻璃管的加速度在逐漸變小D．剛開始瞬間，水銀柱的加速度大于g【答案】D【解析】一開始玻璃管處于平衡狀態(tài)，放手后，玻璃管向下運(yùn)動(dòng)．剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，玻璃管的內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)大于外部，所以玻璃管的加速度大于重力加速度g，水銀的加速度小于g，A正確、D錯(cuò)誤；最初水銀所受合力為零，當(dāng)玻璃管向下運(yùn)動(dòng)后，內(nèi)部氣體壓強(qiáng)減小，內(nèi)外氣體壓強(qiáng)差減少，所以最初的短時(shí)間內(nèi)，水銀的加速度在逐漸變大，玻璃管的加速度逐漸變小，B、C正確．本題選錯(cuò)誤的，故選D．B組·能力提升10．一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)變化過程如V－T圖像中ABC圖線所示，由圖線可知()A．A→B過程，氣體吸熱，壓強(qiáng)增大B．B→C過程，氣體放熱，壓強(qiáng)增大C．C→A過程，分子密度減小，分子平均動(dòng)能增大D．C→A過程，分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積容器壁的次數(shù)增加【答案】B【解析】理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定，A→B過程，等壓膨脹，對(duì)外做功，內(nèi)能增大，氣體吸熱，A錯(cuò)誤；B→C過程，等溫壓縮，內(nèi)能不變，外界對(duì)氣體做功，氣體放熱，壓強(qiáng)增大，B正確；C→A過程，體積增大，分子密度減小，分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積容器壁的次數(shù)減少，溫度降低，分子平均動(dòng)能減小，C、D錯(cuò)誤．11．如圖所示，汽缸呈圓柱形，上部有擋板，內(nèi)部高度為h．筒內(nèi)一個(gè)很薄的質(zhì)量不計(jì)的活塞封閉一定量的理想氣體，開始時(shí)活塞處于離底部eq\f(h,2)的高度，外界大氣壓強(qiáng)為1×105Pa，溫度為127℃，現(xiàn)對(duì)氣體加熱．求：(1)當(dāng)活塞剛好到達(dá)汽缸口時(shí)氣體的溫度；(2)氣體溫度達(dá)到607℃時(shí)氣體的壓強(qiáng)．解：以封閉氣體為研究對(duì)象，p1＝p2＝p0，做等壓變化．由蓋-呂薩克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，代入數(shù)據(jù)解得T2＝800K．(2)T3＝607℃＝880K>T2，到達(dá)汽缸口之后做等容變化．由查理定律有eq\f(p2,T2)＝eq\f(p3,T3)，代入數(shù)據(jù)解得p3＝1.1×105Pa．12．如圖所示，一定質(zhì)量的某種氣體從狀態(tài)A經(jīng)B、C、D再回到A，問AB、BC、CD、DA各是什么過程？已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)體積為1L，求其在狀態(tài)B、C、D時(shí)的體積各為多少？并把此圖改畫為p－V圖．解：AB過程是等容升溫升壓，BC過程是等壓升溫增容即等壓膨脹，CD過程是等溫減壓增容即等溫膨脹，DA過程是等壓降溫減容即等壓壓縮．已知VA＝1L，VB＝1L(等容過程)，由eq\f(VC,TC)＝eq\f(VB,TB)(等壓過程)得VC＝eq\f(VB,TB)TC＝eq\f(1,450)×900L＝2L，由pDVD＝pCVC(等溫過程)得VD＝eq\f(pCVC,pD)＝eq\f(3×2,1)L＝6L，改畫的p－V圖如圖所示．13．扣在水平桌面上的熱杯蓋有時(shí)會(huì)發(fā)生被頂起的現(xiàn)象．如圖所示，截面積為S的熱杯蓋扣在水平桌面上，開始時(shí)內(nèi)部封閉氣體的溫度為300K，壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)p0．當(dāng)封閉氣體溫度上升到303K時(shí)，杯蓋恰好被整體頂起，放出少許氣體后又落回桌面，其內(nèi)部氣體壓強(qiáng)立刻減為p0，溫度仍為303K．再經(jīng)過一段時(shí)間，內(nèi)部氣體溫度恢復(fù)到300K．整個(gè)過程中封閉氣體均可視為理想氣體．求：(1)當(dāng)溫度上升到303K且尚未放氣時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)；(2)當(dāng)溫度恢復(fù)到300K時(shí)，豎直向上提起杯蓋所需的最小力．解：(1)以開始封閉的氣體為研究對(duì)象，由題意可知，初狀態(tài)溫度T0＝300K，壓強(qiáng)為p0，末狀態(tài)溫度T1＝303K，壓強(qiáng)設(shè)為p1，由查理定律得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)， ①代入數(shù)據(jù)得p1＝1.01p0． ②(2)設(shè)杯蓋的質(zhì)量為m，剛好被