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课后检测含解析新人教版选修3_3.doc

2气体的等容变化和等压变化记一记气体的等容变化和等压变化知识体系两个注意两个定律查理定律和盖吕萨克定律两个推论V一定，pp；p一定，VV四个图象p­T、p­t、V­T、V­t图象 辨一辨1.一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强与摄氏温度成正比(×)2一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比()3一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与摄氏温度成正比(×)4一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比()想一想1.拔火罐时火罐为什么就能牢固地吸附在人体上呢？提示：拔火罐时先用火把罐内的气体加热使其温度升高，迅速把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经过热传递，温度不断降低，气体发生等容变化，由查理定律可知，气体压强减小，小于外界大气压，大气压就将罐紧紧压在皮肤上2如图分别是气体的等容和等压变化图象，图象与横轴的交点的物理意义？提示：在横轴上的截距273.15 恰好是热力学温标的0 K.思考感悟：练一练1.对于一定质量的理想气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化情况是()A气体的摄氏温度升高到原来的二倍B气体的热力学温度升高到原来的二倍C气体的摄氏温度降为原来的一半D气体的热力学温度降为原来的一半解析：一定质量的理想气体体积不变时，压强与热力学温度成正比，即，得T22T1，B项正确答案：B2(多选)一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度是27 ，则温度的变化是()A升高到450 K B升高了150 C升高到40.5 D升高到450 解析：由得：，T2450 K，换算为摄氏度为：450 K273 K177 ，升高177 27 150 .答案：AB3(多选)如图所示，是一定质量的理想气体三种升温过程，那么，以下四种解释中，哪些是正确的()Aad的过程气体体积增加Bbd的过程气体体积不变Ccd的过程气体体积增加Dad的过程气体体积减小解析：在p­T图上的等容线的延长线是过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小由此可见，a状态对应体积最小，c状态对应体积最大所以选项A、B两项是正确答案：AB4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VB3VA，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解析：由于两边气体初状态的温度和压强相同，所以升高相同温度后，增加的压强也相同，因此，水银不移动答案：C要点一 等压变化规律1.一定质量的气体，如果保持它的压强不变，降低温度，使它的体积变为0 时体积的，则此时气体的温度为()A B C D273n(n1) 解析：根据盖吕萨克定律，在压强不变的条件下V1V0，根据题意V0，整理后得t .答案：C2一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5 升高到10 ，体积的增量为V1；温度由10 升高到15 ，体积的增量为V2，则()AV1V2 BV1>V2CV1<V2 D无法确定解析：由盖吕萨克定律可得，即V·V1，所以V1×V1，V2×V2(V1、V2分别是气体在5 和10 时的体积)，而，所以V1V2，A项正确答案：A3如图所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5×103 m2，一定质量的气体被质量为2 kg的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为多少？(大气压强取1.01×105 Pa，g取10 m/s2)若从初温27 开始加热气体，使活塞离汽缸底部的高度由0.50 m缓慢地变为0.51 m，则此时气体的温度为多少？解析：p1Pa0.04×105 Pa所以pp1p00.04×105 Pa1.01×105 Pa1.05×105 Pa由盖吕萨克定律得即所以t33 .答案：1.05×105 Pa33 要点二等容变化规律4.一个密封的钢管内装有空气，在温度为20 时，压强为1 atm，若温度上升到80 ，管内空气的压强为()A4 atm B14 atmC1.2 atm D56 atm解析：由得，p21.2 atm.答案：C5冬天有这样的现象：剩有半瓶水的热水瓶经过一个夜晚，第二天拔瓶口的软木塞时不易拔出来，主要原因是瓶内气体 ()A温度不变，体积减小，压强增大B体积不变，温度降低，压强减小C温度降低，体积减小，压强不变D质量不变，体积减小，压强增大解析：由于暖水瓶内气体的体积不变，经过一晚的时间，瓶内的温度会降低，即气体的温度降低，根据查理定律得温度降低，压强减小即暖瓶内的压强减小，气体向外的压力减小，所以拔出瓶塞更费力答案：B6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，火罐就会被紧紧地“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：由查理定律C可知，体积不变，当温度降低时，压强减小，故B项正确答案：B要点三 等压变化等容变化图象7如图所示是一定质量的理想气体从状态A经B到状态C的V­T图象，由图象可知()ApA>pBBpC<pBCVA<VBDTA<TB解析：连OA，由斜率越大，压强越小，故pA<pBpC，故A、B两项错误；由题图知VAVB，TA<TB，故C项错误，D项正确答案：D8(多选)如图所示，p表示压强，V表示体积，T表示热力学温度，t表示摄氏温度，下列各图中正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是()解析：V­T图象过坐标原点表示等压变化，故A、C两项正确答案：AC9(多选)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在()Aab过程中不断增加Bbc过程中保持不变Ccd过程中不断增加Dda过程中保持不变解析：首先，因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B项正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A项正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C项错误；连接aO交cd于e，则ae是等容线，即VaVe，因为Vd<Ve，所以Vd<Va，所以da过程中体积改变，D项错误答案：AB基础达标1.在密封容器中装有某种气体，当温度从50 升高到100 时，气体的压强从p1变到p2，则()A. B.C. D1<<2解析：由于气体做等容变化，所以，故C选项正确答案：C2对于一定质量的气体，以下说法正确的是()A气体做等容变化时，气体的压强和温度成正比B气体做等容变化时，温度升高1 ，增大的压强是原来压强的C气体做等容变化时，气体压强的变化量与温度的变化量成正比D由查理定律可知，等容变化中，气体温度从t1升高到t2时，气体压强由p1增加到p2，且p2p1解析：一定质量的气体做等容变化时，气体的压强跟热力学温度成正比，跟摄氏温度不是正比关系，A项错误；公式ptp0中，p0是0 时气体的压强，B项错误；因为常量，可知气体压强的变化量总是跟温度的变化量成正比，无论是摄氏温度，还是热力学温度，C项正确；p2p1，D项错误答案：C3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30 cm，当水温是90 时，空气柱的长度是36 cm，则该同学测得的绝对零度相当于多少摄氏度()A273 B270 C268 D271 解析：由等压变化知所以有，即，T300 K，所以绝对零度应为30 300 270 ，B项正确答案：B4如图，一导热性良好的汽缸内用活塞封住一定量的气体(不计活塞与缸壁摩擦)，当温度升高时，改变的量有()A活塞高度hB汽缸体高度HC气体压强pD弹簧长度L解析：气体做等压变化，温度升高时，体积变大，所以汽缸体高度H减小答案：B5(多选)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项错误，B项正确，同理水银柱下降可能是气温下降或外界压强变大所致，C项正确，管子置于水平时，压强减小，体积增大，D项正确答案：BCD6(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A项正确，C项错误；取活塞为研究对象，气体降温前后均处于静止，mg和p0S和T拉均不变，故pS不变，p不变，故B项错误；由盖吕萨克定律可知C，当T减小时，V一定减小，故D项正确答案：AD7(多选)一定质量气体的状态变化过程的p­V图线如图所示，其中A是初始态，B、C是中间状态AB为双曲线的一部分，BC与纵轴平行，CA与横轴平行如将上述变化过程改用p­T图线和V­T图线表示，则在下列的各图中正确的是()解析：气体由AB是等温过程，且压强减小，气体体积增大；由BC是等容过程，且压强增大，气体温度升高；由CA是等压过程，且体积减小，温度降低由此可判断在p­T图中A项错误，B项正确，在V­T图中C项错误，D项正确答案：BD8如图所示为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图象，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是()ATA<TB，TB<TC BTA>TB，TBTCCTA>TB，TB<TC DTATB，TB>TC解析：等容变化、等压变化在p­V图象中表示温度关系要求考生能够利用图象进行科学推理，考查考生的分析综合能力由状态A到状态B过程中，气体体积不变，由查理定律可知，随压强减小，温度降低，故TA>TB，A、D两项错误；由状态B到状态C过程中，气体压强不变，由盖吕萨克定律可知，随体积增大，温度升高，即TB<TC，B项错误，C项正确答案：C9一定质量的气体，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，其压强的增量为p2，则p1与p2之比是()A10：1 B373：273C1：1 D383：283解析：由查理定律得pT知，一定质量的气体在体积不变的条件满足恒量，温度由0 升高到10 和由100 升高到110 ，T10 K相同，故压强的增量p1p2，C项正确答案：C能力达标10.如图1所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左侧汽缸的容积为V0，A、B之间的容积为0.1V0.开始时活塞在B处，汽缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297 K，现缓慢加热汽缸内气体，直至温度变为399.3 K求：(1)活塞刚离开B处时的温度TB；(2)缸内气体最后的压强p；(3)在图2中画出整个过程的p­V图线解析：(1)汽缸内的气体初状态为p10.9p0，V1V0，T1297 K当活塞刚离开B处时，气体的状态参量p2p0，V2V0，T2TB根据，得所以TB330 K(2)随着温度不断升高，活塞最后停在A处时，气体的状态参量p4p，V41.1 V0，T4399.3 K根据，代入数据得p1.1 p0.(3)随着温度的升高，当活塞怡好停在A处时，气体的状态参量p3p0，V31.1 V0，T3TA由得解得TA363 K综上可知，气体在温度由297 K升高到330 K过程中，气体做等容变化，由330 K升高到363 K过程中，气体做等压变化，由363 K升高到399.3 K过程中，气体做等容变化故整个过程的pV图象如图所示答案：(1)330 K(2)1.1 p0(3)见解析112019·四川八校联考如图所示，冷藏室里桌面上一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空而静止，气缸内壁光滑且导热性能良好开始时冷藏室温度为27 ，气缸内气柱长度为L；在室内气压不变的情况下缓慢降温，稳定后发现气柱缩短了，则：(1)气缸内气体做的是等温变化、等压变化还是等容变化？(2)稳定后的室温为多少？解析：(1)以气缸为研究对象，对气缸受力分析，气缸受力平衡，有：p0SMgpS得缸内气体压强为：pp0缸内气体的压强是定值，可知缸内气体做的是等压变化(2)根据盖吕萨克定律，有：解得稳定后的室温为T1T0240 K33 .答案：(1)等压变化(2)33 12如图所示，A汽缸横截面积为0.05 m2，A、B两个汽缸中装有体积均为0.01 m3，压强均为1 atm(标准大气压)、温度均为27 的理想气体，中间用细管连接，细管中有一绝热活塞M，细管容积不计现给左侧的活塞N施加一个推力F，使其缓慢向右移动，同时给B中气体加热，使A汽缸中的气体温度保持不变，且活塞M保持在原位置不动，不计活塞与器壁间的摩擦，周围大气压强为1 atm105 Pa，当推力F×103 N时，求：(1)活塞N向右移动的距离是多少？(2)B汽缸中的气体升温到多少？解析：(1)施加推力F后，A中气体的压强为pAp0×105 Pa对A中气体，有pAVApAVA得VAVA初态时，LA m0.2 m20 cm末态时，LA15 cm故活塞N向右移动的距离sLALA5 cm.(2)对B中气体，因活塞M保持在原位置不动，则末态压强为pBpA×105 Pa根据查理定律得解得TB400 K则tB(400273) 127 .答案：(1)5 cm(2)127 132019·全国卷如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K.(1)求细管的长度；(2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度解析：(1)设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1.由玻意耳定律有pVp1V1由力的平衡条件有pp0ghp1p0gh式中，、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强由题意有VS(Lh1h)V1S(Lh)由式和题给条件得L41 cm(2)设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖吕萨克定律有由式和题给数据得T312 K答案：(1)41 cm(2)312 K- 11 -