2019-2020學年高中物理 第4章 氣體 第1節(jié) 氣體實驗定律 第2課時 隨堂演練鞏固提升 魯科版選修3-3

第2課時 [隨堂檢測] 1．對于一定質量的氣體，在體積不變時，壓強增大到原來的二倍，則氣體溫度的變化情況是(　　) A．氣體的攝氏溫度升高到原來的二倍 B．氣體的熱力學溫度升高到原來的二倍 C．氣體的攝氏溫度降為原來的一半 D．氣體的熱力學溫度降為原來的一半 解析：選B.一定質量的氣體體積不變時，壓強與熱力學溫度成正比，即＝，得T2＝＝2T1，B正確． 2．一定質量的氣體保持其壓強不變，若熱力學溫度降為原來的一半，則氣體的體積變?yōu)樵瓉淼?　　) A．四倍　　　　　　　　　 B．二倍 C．一半 D．四分之一 解析：選C.壓強不變，應用蓋·呂薩克定律得知溫度減半，體積也減半． 3．一定質量的氣體，在體積不變時，溫度由50 ℃升高到100 ℃，氣體的壓強變化情況是(　　) A．氣體的壓強是原來的2倍 B．氣體的壓強比原來增加了 C．氣體壓強是原來的倍 D．氣體壓強比原來增加了 解析：選D.由于氣體體積不變，所以滿足查理定律． ＝＝ 所以有＝＝＝，ΔT＝T2－T1＝50 K. ＝＝＝. 4．一定質量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)D，其有關數(shù)據(jù)如圖所示．若狀態(tài)A的體積為1 m3，求： (1)狀態(tài)B的壓強； (2)狀態(tài)D的體積． 解析：(1)氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，體積不變，由查理定律有＝， 所以狀態(tài)B的壓強 pB＝＝ Pa＝3.75×104 Pa. (2)狀態(tài)A：pA＝0.75×104 Pa，VA＝1 m3，TA＝100 K， 狀態(tài)D：pD＝1.0×104 Pa，TD＝400 K．由理想氣體狀態(tài)方程有：＝，得 VD＝＝ m3＝3 m3. 答案：(1)3.75×104 Pa　(2)3 m3 [課時作業(yè)] 一、單項選擇題 1．一定質量的氣體保持壓強不變，它從0 ℃升到5 ℃的體積增量為ΔV1，從10 ℃升到15 ℃的體積增量為ΔV2，則(　　) A．ΔV1＝ΔV2　　　　　 B．ΔV1>ΔV2 C．ΔV1<ΔV2 D．無法確定 解析：選A.由蓋·呂薩克定律＝＝可知ΔV1＝ΔV2. 2．對于一定質量的氣體，下列狀態(tài)變化中可能的是(　　) A．使氣體體積增加而同時溫度降低 B．使氣體溫度升高，體積不變、壓強減小 C．使氣體溫度不變，而壓強、體積同時增大 D．使氣體溫度升高，壓強減小，體積減小 解析：選A.由理想氣體狀態(tài)方程＝恒量得，A項中只要壓強減小就有可能，故A項正確．而B項中體積不變，溫度與壓強應同時變大或同時變小，故B項錯誤．C項中溫度不變，壓強與體積成反比，故不能同時增大，C項錯誤．D項中溫度升高，壓強減小，體積減小，導致減小，故D項錯誤． 3.如圖所示是一定質量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B到狀態(tài)C的V－T圖象，由圖象可知(　　) A．pC<pA B．pC<pB C．VA<VB D．TA<TB 解析：選D.由V－T圖象可以看出由A→B是等容過程，TB>TA，故pB>pA，C錯誤，D正確；由B→C為等壓過程，pB＝pC，A、B錯誤． 4.如圖所示是一定質量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B到狀態(tài)C的V－T圖象，由圖象可知(　　) A．pA>pB B．pC<pB C．pA>pC D．pC>pB 解析：選D.AB在等壓線上，C狀態(tài)的壓強大于A和B狀態(tài)的壓強． 5．一定質量的氣體，如果保持它的壓強不變，降低溫度，使它的體積為0 ℃時體積的倍，則此時氣體的溫度為(　　) A．－ ℃ B．－ ℃ C．－ ℃ D．－273n(n－1) ℃ 解析：選C.根據(jù)蓋·呂薩克定律，在壓強不變的條件下V1＝V0，即根據(jù)題意＝V0，整理后得t＝ ℃. 6.如圖所示，兩根粗細相同，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量、同溫度的空氣，空氣柱長度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情況是(　　) A．均向下移動，A管移動較多 B．均向上移動，A管移動較多 C．A管向上移動，B管向下移動 D．無法判斷 解析：選A.因為在溫度降低過程中，被封閉氣柱的壓強恒等于大氣壓強與水銀柱因自重而產(chǎn)生的壓強之和，故封閉氣柱均做等壓變化．并由此推知，封閉氣柱下端的水銀面高度不變．根據(jù)蓋—呂薩克定律的分比形式ΔV＝·V，因A、B管中的封閉氣柱初溫T相同，溫度降低量ΔT也相同，且ΔT＜0，所以ΔV＜0，即A、B管中氣柱的體積都減?。挥忠驗镠1＞H2，A管中氣柱的體積較大，則|ΔV1|＞|ΔV2|，即A管中氣柱減小得較多，故得出A、B兩管氣柱上方的水銀柱均向下移動，且A管中的水銀柱下移得較多．本題的正確選項是A. 二、多項選擇題 7．一定質量的氣體，處于某一狀態(tài)，經(jīng)下列哪個過程后會回到原來的溫度(　　) A．先保持壓強不變而使它的體積膨脹，接著保持體積不變而減小壓強 B．先保持壓強不變而使它的體積減小，接著保持體積不變而減小壓強 C．先保持體積不變而增大壓強，接著保持壓強不變而使它的體積膨脹 D．先保持體積不變而減小壓強，接著保持壓強不變而使它的體積膨脹 解析：選AD.選項A，先p不變V增大，則T升高；再V不變p減小，則T降低，可能實現(xiàn)回到初始溫度．選項B，先p不變V減小，則T降低；再V不變p減小，則T又降低，不可能實現(xiàn)回到初始溫度．選項C，先V不變p增大，則T升高；再p不變V增大，則T又升高，不可能實現(xiàn)回到初始溫度．選項D，先V不變p減小，則T降低；再p不變V增大，則T升高，可能實現(xiàn)回到初始溫度．綜上所述，正確的選項為AD. 8.一定質量的氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列過程，ab、bc、cd和da這四個過程中在p－T圖上都是直線段，其中ab的延長線通過坐標原點O，bc垂直于ab，而cd平行于ab，由圖可以判斷(　　) A．a(chǎn)b過程中氣體體積不斷減小 B．bc過程中氣體體積不斷減小 C．cd過程中氣體體積不斷增大 D．da過程中氣體體積不斷增大 解析：選BCD.本題是用p－T圖象表示氣體的狀態(tài)變化過程．四條直線段只有ab段是等容過程，即ab過程中氣體體積不變，選項A是錯誤的，其他三個過程并不是等容變化過程．連接Ob、Oc和Od，則Ob、Oc、Od都是一定質量理想氣體的等容線，依據(jù)p－T圖中等容線的特點(斜率越大，氣體體積越小)，比較這幾條圖線的斜率即可得出Va＝Vb>Vd>Vc.同理，可以判斷bc、cd和da線段上各點所表示的狀態(tài)的體積大小關系，故選項B、C、D正確． 9．某同學利用DIS實驗系統(tǒng)研究一定量理想氣體的狀態(tài)變化，實驗后計算機屏幕顯示如p－t圖象所示．已知在狀態(tài)B時氣體的體積為VB＝3 L，則下列說法正確的是(　　) A．狀態(tài)A到狀態(tài)B氣體的體積不變 B．狀態(tài)B到狀態(tài)C氣體溫度增加 C．狀態(tài)A的壓強是0.5 atm D．狀態(tài)C體積是2 L 解析：選AD.狀態(tài)A到狀態(tài)B是等容變化，故體積不變，A對；狀態(tài)B到狀態(tài)C是等溫變化，氣體溫度不變，B錯；從題圖中可知，pB＝1.0 atm，TB＝(273＋91)K＝364 K，TA＝273 K，根據(jù)查理定律，有＝，即＝，解得pA＝0.75 atm，C錯；pB＝1.0 atm，VB＝3 L，pC＝1.5 atm，根據(jù)玻意耳定律，有pBVB＝pCVC，解得VC＝2 L，D對． 10.如圖所示，一開口向右的汽缸固定在水平地面上，活塞可無摩擦移動且不漏氣，汽缸中間位置有一擋板，外界大氣壓為p0.初始時，活塞緊壓擋板處，缸內(nèi)氣體體積為V0.現(xiàn)緩慢升高缸內(nèi)氣體溫度，則圖中能正確反映缸內(nèi)氣體壓強和體積隨溫度變化情況的是(　　) 解析：選BD.開始時，活塞壓緊擋板，氣體壓強小于p0，溫度升高壓強增大，在增大到p0前氣體做等容變化，在p－T圖中是一條過原點的直線，當壓強增大到p0后，溫度再升高，活塞右移，氣體做等壓變化，p－T圖中是一條平行于T軸的直線，故A錯，B對；同理可分析C錯，D對． 三、非選擇題 11．一定質量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如圖所示的p－V圖描述，圖中p1、p2、V1、V2和V3為已知量． (1)氣體狀態(tài)從A到B是______過程(填“等容”“等壓”或“等溫”)； (2)狀態(tài)從B到C的變化過程中，氣體的溫度________(填“升高”“不變”或“降低”)； (3)狀態(tài)從C到D的變化過程中，氣體________(填“吸熱”或“放熱”)； (4)狀態(tài)從A→B→C→D的變化過程中，氣體對外界所做的總功為______________． 解析：由圖象可知，由氣體A到B壓強不變，體積增大，則溫度上升，是等壓過程；由B到C過程體積不變，壓強減小，則溫度降低；由C到D過程，體積減小，壓強不變是放熱過程；從A→B體積增大，氣體對外界做正功W1＝p2(V3－V1)，從B→C體積不變，氣體不做功，從C→D體積減小，氣體做負功W2＝－p1(V3－V2)，故整個過程中的總功W＝W1＋W2＝p2(V3－V1)－p1(V3－V2)． 答案：(1)等壓　(2)降低　(3)放熱 (4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2) 12． 如圖，一固定的豎直汽缸由一大一小兩個同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個活塞．已知大活塞的質量為m1＝2.50 kg，橫截面積為S1＝80.0 cm2；小活塞的質量為m2＝1.50 kg，橫截面積為S2＝40.0 cm2；兩活塞用剛性輕桿連接，間距保持為l＝40.0 cm；汽缸外大氣的壓強為p＝1.00×105 Pa，溫度為T＝303 K．初始時大活塞與大圓筒底部相距，兩活塞間封閉氣體的溫度為T1＝495 K．現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移．忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2.求： (1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度； (2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時，缸內(nèi)封閉氣體的壓強． 解析：(1)設初始時氣體體積為V1，在大活塞與大圓筒底部剛接觸時，缸內(nèi)封閉氣體的體積為V2，溫度為T2.由題給條件得 V1＝S1＋S2 ① V2＝S2l ② 在活塞緩慢下移的過程中，用p1表示缸內(nèi)氣體的壓強，由力的平衡條件得 S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p) ③ 故缸內(nèi)氣體的壓強不變．由蓋·呂薩克定律有 ＝ ④ 聯(lián)立①②④式并代入題給數(shù)據(jù)得 T2＝330 K． ⑤ (2)在大活塞與大圓筒底部剛接觸時，被封閉氣體的壓強為p1.在此后與汽缸外大氣達到熱平衡的過程中，被封閉氣體的體積不變．設達到熱平衡時被封閉氣體的壓強為p′，由查理定律，有＝ ⑥ 聯(lián)立③⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)得p′＝1.01×105 Pa. 答案：(1)330 K　(2)1.01×105 Pa 7