【成才之路】高中物理 第八章气体第二节气体的等容变化和等压变化课时练习 新人教版选修33

第8章第2节
基础夯实
1．(·江苏新海中学高二期中)A、B两个气缸中都充有质量相同的氧气，其中V－T图线如图所示，从图中可得()
A．A容器中氧气的压强较小
B．B容器中氧气的密度较大
C．两容器中气体的密度相同
D．两容器中气体的压强相同
答案：A
2．(·新海高二检测)如图所示，一小段水银封闭了一段空气，玻璃管竖直静放在室内．下列说法正确的是()
A．现发现水银柱缓慢上升了一小段距离，这表明气温一定上升了
B．若外界大气压强不变，现发现水银柱缓慢上升了一小段距离，这表明气温上升了
C．若发现水银柱缓慢下降一小段距离，这可能是外界的气温下降所至
D．若把管子转至水平状态，稳定后水银未流出，此时管中空气的体积将大于原来竖直状态的体积答案：BCD
解析：若水银柱上移，表示气体体积增大，可能的原因是外界压强减小而温度没变，也可能是压强没变而气温升高，A错，B对，同理水银柱下降可能是气温下降或外界压强变大所致，C对，管子置于水平时，压强减小，体积增大，D对．
3．如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V－T图象，由图象可知()
A．p A>p B
B．p C<p B
C．V A<V B
D．T A<T B
答案：D
解析：由V－T图可以看出由A→B是等容过程，T B>T A，故p B>p A，A、C错误，D正确；由B→C为等压过程p B＝p C，故B错误．
4．2月2日中午中国南极昆仑站正式开始并投入使用，它将帮助我们占据南极科考制高点，对我国空间科学研究和空间安全监测具有重要意义．在南极，考察队员要忍受－50℃～－60℃的温度．假设一考察队员携带一密闭仪器，原先在温度是27℃时，内部压强为1×105Pa，当在南极温度为－53℃时，其内部压强变为多少？
答案：7.3×104Pa
解析：密闭仪器，体积一定，根据查理定律
p1
T1
＝p2
T2
得p2＝T 2
T1p1＝
(273－53)K
(273＋27)K
×1×105Pa≈
220
300
×1×105Pa≈7.3×104Pa
5．一容器中装有某种气体，且容器上有一小孔跟外界大气相通，原来容器内气体的温度为27℃，如果把它加热到127℃，从容器中逸出的空气质量是原来质量的多少倍？
答案：
1
4倍
解析：设逸出的气体被一个无形的膜所密闭，以容器中原来的气体为研究对象，初态V1＝V，T1＝300K；
末态T2＝400K，V2＝V＋ΔV.
∵由盖·吕萨克定律
V1
T1
＝V2
T2
，得V
T1
＝
V＋ΔV
T2
，
∴ΔV＝
V
3.
又∵m1＝ρ(V＋ΔV)，Δm＝ρΔV，ρ为空气密度．
∴
Δm
m1
＝ρΔV
ρ(V＋ΔV)
＝
V
3
4
3V
＝1
4.
6．(·嘉定模拟)如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40cm2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60cm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＝1.0×105Pa为大气压强)，温度为300K.现缓慢加热汽缸内气体，当温度为
330K ，活塞恰好离开a 、b ；当温度为360K 时，活塞上升了4cm.g 取10m/s 2求：
(1)活塞的质量； (2)物体A 的体积． 答案：(1)4kg (2)640cm 3 解析：(1)设物体A 的体积为ΔV .
T 1＝300K ，p 1＝1.0×105Pa ，V 1＝60×40－ΔV T 2＝330K ，p 2＝(1.0×105＋
mg
40×10－4
)Pa ，V 2＝V 1
T 3＝360K ，p 3＝p 2，V 3＝64×40－ΔV 由状态1到状态2为等容过程p 1T 1＝p 2
T 2
代入数据得m ＝4kg
(2)由状态2到状态3为等压过程V 2T 2＝V 3
T 3
代入数据得ΔV ＝640cm 3
能力提升
1．粗细均匀，两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银柱将管中气体分为A 和B 两部分，如图所示，已知两部分气体A 和B 的体积关系是V B ＝3V A ，将玻璃管温度均升高相同温度的过程中，水银将( )
A ．向A 端移动
B ．向B 端移动
C ．始终不动
D ．以上三种情况都有可能 答案：C
解析：由于两边气体初状态的温度和压强相同，所以升温后，增加的压强也相同，因此，水银不移动． 2．(·吉林一中高二期末)在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，这种现象的主要原因是( )
A ．软木塞受潮膨胀
B ．瓶口因温度降低而收缩变小
C ．白天气温升高，大气压强变大
D ．瓶内气体因温度降低而压强减小 答案：D
解析：冬季气温较低，瓶中的气体在V 不变时，因T 减小而使p 减小，这样瓶外的大气压力将瓶塞位置下推，使瓶塞盖得紧紧的，所以拔起来就感到很吃力，故正确答案为D.
3．(·海口高二检测)如图所示，某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度，当容器水温是30℃时，空气柱长度为30cm ，当水温是90℃时，空气柱的长度是36cm ，则该同学测得的绝对零度相当于多少摄氏度( )
A ．－273℃
B ．－270℃
C ．－268℃
D ．－271℃ 答案：B
解析：由等压变化知V 1T 1＝V 2T 2所以有ΔV 1ΔT 1＝ΔV 2
ΔT 2，
即
36－3090－30＝30
ΔT
，ΔT ＝300， 所以绝对零度应是30℃－300℃＝－270℃，B 对．
4．如图所示，一定质量的分子势能可忽略的气体从状态A 经B 、C 、D 再回到A ，问AB 、BC 、CD 、DA 是什么过程？已知在状态A 时容积为1L ，并把此图改画为p －V 图．
答案：(1)AB 过程是等容升温升压，BC 过程是等压升温增容即等压膨胀，CD 过程是等温减压增容即等温膨胀，DA 过程是等压降温减容即等压压缩．
(2)已知V A ＝1L ，V B ＝1L(等容过程) 由
V C T C ＝V B T B (等压过程)得：V C ＝V B T B T C ＝1
450
×900L ＝2L
由p D V D ＝p C V C (等温过程)得V D ＝p C V C p D ＝3×2
1L ＝6L
(3)所改画的p －V 图如图所示．
5．如图所示，气缸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 的总重为G ，大气压为p 0.当气缸内气体温度是20℃时，活塞与气缸底部距离为h 1；当气缸内气体温度是100℃时活塞与气缸底部的距离是多少？
答案：1.3h 1
解析：气缸内气体温度发生变化时，气缸内气体的压强保持不变，大小为p ＝p 0＋G
S ，其中S 为活塞的横
截面积．应用盖·吕萨克定律即可求解．
则以气缸内气体为研究对象．初状态温度T 1＝(273＋20)K ，体积V 1＝h 1S ；末状态温度T 2＝(273＋100)K ＝373K.由盖·吕萨克定律可得
V 1T 1＝V 2
T 2
(式中温度为热力学温度) 求得V 2＝T 2T 1V 1＝T 2
T 1
h 1S
变化后活塞与气缸底部的距离为 h 2＝V 2S ＝373
293
h 1＝1.3h 1
6．(·山东潍坊一模)如图所示，水平放置的气缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A 、B 两处设有限制装置，使活塞只能在A 、B 之间运动，A 左侧气缸的容积为V 0，A 、B 之间容积为0.1V 0，开始时活塞在A 处，缸内气体压强为0.9p 0(p 0为大气压强)，温度为297K ，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B .求：
(1)活塞移动到B 时，缸内气体温度T B ； (2)画出整个过程的p －V 图线；
答案：(1)363K (2)如图所示
解析：(1)活塞由A 移动到B 的过程中，先做等容变化，后做等压变化．由气态方程得 p A T A ＝p 0T V A T ＝V A ＋ΔV
T B 解得T B ＝363K. (2)如上图所示。