新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理第二章氣體固體和液體2.3氣體的等壓變化和等容變化同步練習(xí)新人教版選擇性必修第三冊(cè)

3氣體的等壓變化和等容變化【基礎(chǔ)鞏固】1.下列說法正確的是()A.一定質(zhì)量的某種理想氣體被壓縮時(shí),氣體壓強(qiáng)不一定增大B.一定質(zhì)量的某種理想氣體溫度不變,壓強(qiáng)增大時(shí),其體積也增大C.氣體壓強(qiáng)是由氣體分子間的斥力引起的D.在失重的情況下,密閉容器內(nèi)的氣體對(duì)器壁沒有壓強(qiáng)解析:理想氣體質(zhì)量一定時(shí),pVT=常量,顯然A正確,B錯(cuò)誤.由氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因知C錯(cuò)誤.在失重的情況下,密閉容器中的分子仍做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),氣體對(duì)器壁有壓強(qiáng),D錯(cuò)誤答案:A2.(2023·廣東)將燒瓶中的水加熱至沸騰,將酒精燈移走,停止沸騰后用燒瓶塞將燒瓶口堵住,倒扣燒瓶,往燒瓶上澆冷水,發(fā)現(xiàn)水再次沸騰,下列說法正確的是()A.往燒瓶上澆冷水,燒瓶中的氣體溫度降低,內(nèi)能不變B.往燒瓶上澆冷水,燒瓶中的氣體內(nèi)能減少,壓強(qiáng)增大C.燒瓶冷卻后,瓶塞可以更輕松地拔出D.海拔高的地方水的沸點(diǎn)比較低與上述現(xiàn)象涉及的原理相同解析:燒瓶中的水加熱至沸騰后堵住瓶口,倒扣燒瓶,往燒瓶上澆冷水,瓶中氣體遇冷,溫度降低,內(nèi)能減少,壓強(qiáng)降低,故A、B錯(cuò)誤;燒瓶冷卻后,瓶中氣體壓強(qiáng)比外界大氣壓強(qiáng)低,所以瓶塞更難被拔出,故C錯(cuò)誤;水再次沸騰是由于氣體壓強(qiáng)降低,沸點(diǎn)降低,海拔高的地方,氣體壓強(qiáng)較低,沸點(diǎn)較低,所以兩個(gè)現(xiàn)象所涉及的原理相同,故D正確.答案:D3.一定質(zhì)量的某種理想氣體的p-1V圖像如圖所示,圖中BC為過原點(diǎn)的直線,A、B、C為氣體的三個(gè)狀態(tài),則下列說法正確的是 (A.TA>TB=TCB.TA>TB>TCC.TA=TB>TC D.TA<TB<TC解析:由題圖可知A→B為等容變化,pA>pB,根據(jù)查理定律知,TA>TB.B→C為等溫變化,即TB=TC.所以TA>TB=TC,選項(xiàng)A正確.答案:A4.一定質(zhì)量的某種理想氣體保持壓強(qiáng)不變,溫度從0℃升到5℃時(shí)體積增加量為ΔV1;從10℃升到15℃時(shí)體積增加量為ΔV2,則 ()A.ΔV1=ΔV2 B.ΔV1>ΔV2C.ΔV1<ΔV2 D.無法確定解析:由蓋-呂薩克定律V1T1=V2T2=ΔVΔ答案:A5.已知理想氣體的內(nèi)能與溫度成正比.圖中的實(shí)線為汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)1到狀態(tài)2的變化曲線,則在整個(gè)過程中汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能 ()A.先增大后減小 B.先減小后增大C.單調(diào)變化 D.保持不變解析:由題圖知汽缸內(nèi)的理想氣體的狀態(tài)參量p1、V的乘積的變化特點(diǎn)是先減小后增大,由pVT=C(常量)可知,溫度T先減小后增大,故氣體內(nèi)能先減小后增大,B正確答案:B6.0.3mol的某種理想氣體的壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系圖線如圖所示.p0表示標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,則在狀態(tài)B時(shí)氣體的體積為 ()A.5.6L B.3.2LC.1.2L D.8.4L解析:題中氣體在0℃、壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí),體積為22.4×0.3L=6.72L,根據(jù)圖線可知,從壓強(qiáng)為p0的狀態(tài)到A狀態(tài),氣體經(jīng)歷等容變化,A狀態(tài)的體積為6.72L,溫度為(127+273)K=400K,從A狀態(tài)到B狀態(tài)為等壓變化,B狀態(tài)的溫度為(227+273)K=500K,根據(jù)蓋-呂薩克定律得VATA=VBTB,6.72×500答案:D7.如圖所示,內(nèi)壁光滑的汽缸和活塞都是絕熱的,缸內(nèi)被封閉的理想氣體原來體積為V,壓強(qiáng)為p,若用力將活塞向右推,使封閉的氣體體積變?yōu)閂2,缸內(nèi)被封閉氣體的 (A.壓強(qiáng)等于2p B.壓強(qiáng)大于2pC.壓強(qiáng)小于2p D.分子勢(shì)能增大了解析:汽缸絕熱,壓縮氣體,氣體溫度必然升高,由狀態(tài)方程pVT=常量可知,T增大,體積變?yōu)閂2,則壓強(qiáng)大于2p,故B正確,A、C錯(cuò)誤.理想氣體分子無分子勢(shì)能,D答案:B8.一定質(zhì)量的某種理想氣體,從狀態(tài)A開始按下列順序變化:先等壓降溫,再等溫膨脹,最后等容升溫回到狀態(tài)A.選項(xiàng)D中曲線為雙曲線的一部分.下圖能正確表示這一過程的是 ()ABCD解析:根據(jù)氣體狀態(tài)變化的圖像特點(diǎn)分析,A正確.B圖中,C→A過程為非等容升溫;C圖中,A→B為等容降溫,B→C為等溫壓縮,C→A為等壓升溫;D圖中A→B為等壓升溫,B→C為等容降溫,C→A為等溫壓縮.B、C、D錯(cuò)誤.答案:A9.燈泡內(nèi)充有氮、氬混合氣體,如果要使燈泡內(nèi)的混合氣體在500℃時(shí)的壓強(qiáng)不超過標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0,在20℃下充氣,燈泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大為多少?設(shè)T=t+273K.解析:混合氣體的初狀態(tài):T1=773K,p1=p0,末狀態(tài):T2=293K,根據(jù)查理定律p1T1=p2T2得p2=p1T答案:0.38p0【拓展提高】10.(多選)圖甲、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,正確的說法是 ()甲乙A.甲是等壓線,乙是等容線B.乙圖中p-t線的延長(zhǎng)線與t軸的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度是-273.15℃,而甲圖中V-t線的延長(zhǎng)線與t軸的交點(diǎn)不一定是-273.15℃C.由乙圖可知,一定質(zhì)量的氣體,在任何情況下p與t均呈線性關(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,故選項(xiàng)A正確.兩種圖線的反向延長(zhǎng)線與t軸的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度都為-273.15℃,即熱力學(xué)溫度的0K,故選項(xiàng)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,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.圖線是直線,故選項(xiàng)D正確.答案:AD11.(多選)一定質(zhì)量的某種理想氣體的狀態(tài)變化過程的p-V圖線如圖甲所示,其中A是初始狀態(tài),B、C是中間狀態(tài).A→B為雙曲線的一部分,B→C與縱軸平行,C→A與橫軸平行.若將上述變化過程改用p-T圖線和V-T圖線表示,則圖乙中正確的是 ()甲ABCD乙解析:在p-V圖像中,氣體由A→B是等溫過程,氣體壓強(qiáng)減小,體積增大;由B→C是等容過程,氣體壓強(qiáng)增大,溫度升高;由C→A是等壓過程,氣體體積減小,溫度降低.由此可判斷A、C錯(cuò)誤,B、D正確.答案:BD12.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、相同溫度的空氣,空氣柱長(zhǎng)度l1>l2,水銀柱長(zhǎng)度h1>h2.現(xiàn)使封閉空氣柱降低相同的溫度(大氣壓強(qiáng)保持不變),則兩管中空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.無法判斷解析:在溫度降低的過程中,被封閉空氣柱的壓強(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,故封閉空氣柱均做等壓變化,由此推知,封閉空氣柱下端的水銀面高度不變.根據(jù)蓋-呂薩克定律的變形式VT=ΔVΔT,可得ΔV=ΔTT·V.因?yàn)锳、B管中的封閉空氣柱的初溫T相同,溫度降低量ΔT也相同,且ΔT<0,所以ΔV<0,即A、B管中空氣柱的體積都減小;又因?yàn)閘1>l2,A管中空氣柱的體積較大,所以|ΔV1|>|ΔV2|,A管中空氣柱體積減小得較多.綜上,A、B兩管空氣柱上方的水銀柱均向下移動(dòng),且A答案:A13.下圖是一定質(zhì)量的某種理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C到狀態(tài)D的p-T圖像,已知?dú)怏w在狀態(tài)B時(shí)的體積是8L,求氣體在其他狀態(tài)時(shí)的體積VA、VC和VD,并畫出此過程的V-T圖像.解析:A→B為等溫變化過程pAVA=pBVB,解得VA=pBVBpB→C為等容變化過程VC=VB=8L.C→D為等壓變化過程VCTC解得VD=TDTCVC=400300此過程的V-T圖像如圖所示.答案:4L8L10.7LV-T圖像見解析圖.14.(2023·廣東佛山)某個(gè)可顯示溫度的水杯容積為500mL,倒入200mL熱水后,擰緊杯蓋,此時(shí)顯示溫度為87℃,壓強(qiáng)與外界相同.已知外界大氣壓強(qiáng)p0為1.0×105Pa,溫度為27℃.杯中氣體可視為理想氣體,不計(jì)水蒸氣產(chǎn)生的壓強(qiáng),取T0=-273℃.(1)求杯內(nèi)溫度降到27℃時(shí),杯內(nèi)氣體的壓強(qiáng).(2)杯內(nèi)溫度降到27℃時(shí)稍擰松杯蓋,外界空氣進(jìn)入杯中,直至穩(wěn)定.求此過程中外界進(jìn)入水杯中的空氣體積.解析:(1)杯內(nèi)氣體做等容變化,有p1T1其中p1=p0=1.0×105Pa,T1=(273+87)K=360K,T2=(273+27)K=300K,解得p2=56×104Pa≈8.33×104(2)設(shè)打開杯蓋后進(jìn)入杯內(nèi)的氣體在大氣壓強(qiáng)下的體積為ΔV,以杯內(nèi)原有氣體為研究對(duì)象,則p2V2=p0V3,ΔV=V2-V3,其中V2=(500-200)mL=300mL,代入數(shù)據(jù)解得ΔV=50mL.答案:(1)8.33×104Pa(2)50mL【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】15.下圖是一種測(cè)定“肺活量”(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下人一次呼出氣體的體積)的裝置,A為開口薄壁圓筒,排盡其中的空氣,倒扣在水中.測(cè)量時(shí),被測(cè)者盡力吸足空氣,再通過B管用力將氣體吹入A中,使A浮起,設(shè)整個(gè)過程中呼出氣體的溫度保持不變.(1)呼出氣體的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能(選填“增大”“減小”或“不變”).

(2)設(shè)圓筒A的橫截面積為S,大氣壓強(qiáng)為p0(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓),水的密度為