高中物理《選擇性必修第三冊(cè)》課后習(xí)題3.氣體的等壓變化和等容變化

3.氣體的等壓變化和等容變化A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.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,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?jī)?nèi)氣體因溫度降低而壓強(qiáng)減小2.一個(gè)密閉容器中裝有氣體,當(dāng)溫度變化時(shí)氣體壓強(qiáng)減小了(不考慮容器熱脹冷縮),則氣體的()A.密度增大B.密度減小C.分子平均動(dòng)能增大D.分子平均動(dòng)能減小3.(多選)(2022甘肅舟曲高二期末)下列過程可能發(fā)生的是()A.氣體的溫度變化,但壓強(qiáng)、體積保持不變B.氣體的溫度、壓強(qiáng)保持不變,而體積發(fā)生變化C.氣體的溫度保持不變,而壓強(qiáng)、體積發(fā)生變化D.氣體的溫度、壓強(qiáng)、體積都發(fā)生變化4.(2022北京房山一模)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過一系列變化過程,p-T圖像如圖所示,下列說法正確的是()A.a→b過程中,氣體體積增大,溫度降低B.b→c過程中,氣體溫度降低,體積減小C.c→a過程中,氣體體積減小,壓強(qiáng)增大D.c→a過程中,氣體壓強(qiáng)增大,體積增大5.(2022山東淄博一模)一根足夠長(zhǎng)的試管開口豎直向下,中間用水銀封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,如圖所示?，F(xiàn)將試管繞定點(diǎn)緩慢向右轉(zhuǎn)到虛線處,則下列圖像可能正確的是()6.如圖所示,一導(dǎo)熱性能良好的汽缸內(nèi)用活塞封住一定質(zhì)量的氣體(不計(jì)活塞與缸壁的摩擦),缸底離地高度為H,活塞距地高度為h,當(dāng)溫度降低時(shí),下列說法正確的是()A.氣體壓強(qiáng)減小 B.汽缸高度H減小C.活塞高度h減小 D.氣體體積增大7.如圖所示,空的飲料罐中插入一根粗細(xì)均勻的透明吸管,罐口處密封,吸管內(nèi)注入一小段油柱(長(zhǎng)度可以忽略),制成簡(jiǎn)易氣溫計(jì),已知飲料罐的容積為V,吸管內(nèi)部橫截面積為S,罐口外吸管長(zhǎng)度為L(zhǎng)0。當(dāng)溫度為T1時(shí),油柱與罐口相距L1,不計(jì)大氣壓的變化。(1)簡(jiǎn)要說明吸管上標(biāo)示的氣溫刻度是否均勻;(2)求氣溫計(jì)能測(cè)量的最高溫度Tm。B級(jí)關(guān)鍵能力提升練8.如圖所示,上端開口的光滑圓柱形汽缸豎直放置,活塞將氣體封閉在汽缸內(nèi)。設(shè)有a、b兩卡環(huán),使活塞只能向上滑動(dòng)。開始時(shí)活塞擱在a、b上,現(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)氣體,直到活塞剛要離開卡環(huán)。能正確反映缸內(nèi)氣體體積壓強(qiáng)變化的V-1p圖像是()9.如圖所示p-V圖像,1、2、3三個(gè)點(diǎn)代表某容器中一定量理想氣體的三個(gè)不同狀態(tài),對(duì)應(yīng)的溫度分別是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分別表示這三個(gè)狀態(tài)下氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的平均次數(shù),則下列說法正確的是()A.T1=T2>T3 B.T1=T3>T2C.N1=N2>N3 D.N1=N3>N210.(2022山東日照一模)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷兩個(gè)不同過程,分別由壓強(qiáng)—體積(p-V)圖像上的兩條曲線Ⅰ和Ⅱ表示,如圖所示,曲線均為反比例函數(shù)曲線的一部分。a、b為曲線Ⅰ上的兩點(diǎn),氣體在狀態(tài)a和b的壓強(qiáng)分別為pa、pb,溫度分別為Ta、Tb。c、d為曲線Ⅱ上的兩點(diǎn),氣體在狀態(tài)c和d的壓強(qiáng)分別為pc、pd,溫度分別為Tc、Td。下列關(guān)系式正確的是()A.TaTb=C.papd=11.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,橫截面積為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)封閉氣體溫度上升至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。求:(1)當(dāng)溫度上升至303K且尚未放出氣體時(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外力。

3.氣體的等壓變化和等容變化1.D冬季氣溫較低,瓶中的氣體體積V不變時(shí),由查理定律知溫度T減小而使壓強(qiáng)p減小,這樣瓶外的大氣壓力將瓶塞往下推,使瓶塞蓋得緊緊的,所以拔起來就感到很吃力,故D項(xiàng)正確。2.D一個(gè)密閉容器,又不考慮容器熱脹冷縮,所以體積不變,質(zhì)量不變,根據(jù)ρ=mV,可知密度不變,故A、B錯(cuò)誤;氣體的體積不變,壓強(qiáng)減小,根據(jù)查理定律pT=C,可知溫度降低,分子平均動(dòng)能減小,故C錯(cuò)誤3.CD根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知?dú)怏w的溫度變化,壓強(qiáng)和體積至少有一個(gè)量變化,故A錯(cuò)誤;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知?dú)怏w的溫度、壓強(qiáng)保持不變,則體積也保持不變,故B錯(cuò)誤;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知?dú)怏w的溫度保持不變,而壓強(qiáng)、體積發(fā)生變化,但壓強(qiáng)和體積的乘積不變是可能的,故C正確;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知?dú)怏w的溫度、壓強(qiáng)、體積可以同時(shí)都發(fā)生變化4.Ba→b過程為等溫變化,根據(jù)paVa=pbVb知,壓強(qiáng)減小,則氣體體積增大,故A錯(cuò)誤;b→c過程為等壓變化,根據(jù)VbTb=VcTc知,溫度降低,則體積減小,故B正確;由圖可知,c→a過程為等容變化,氣體壓強(qiáng)增大,溫度升高5.D設(shè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p、體積為V,水銀柱的長(zhǎng)度為h,轉(zhuǎn)過的角度為θ。則p=p0-phcosθ,當(dāng)θ增大時(shí),cosθ減小,封閉氣體的壓強(qiáng)增大、體積減小、溫度不變。V-T圖像中,體積增大、溫度增大,故A錯(cuò)誤;p-T圖像中,壓強(qiáng)減小、溫度不變,故B錯(cuò)誤;p-1V圖像中,壓強(qiáng)減小、體積增大、溫度不變,箭頭方向反了,故C錯(cuò)誤;p-V圖像的等溫線為雙曲線的一支,封閉氣體的壓強(qiáng)增大、體積減小、溫度不變,故D6.B對(duì)汽缸受力分析可知:Mg+p0S=pS,可知當(dāng)溫度降低時(shí),氣體的壓強(qiáng)不變;對(duì)活塞和汽缸的整體受力分析可知:(m+M)g=kx,可知當(dāng)溫度變化時(shí),x不變,即h不變;根據(jù)蓋-呂薩克定律可得V1T1=V2T2,故溫度降低時(shí),氣體的體積減小,因h不變,則汽缸高度H減小,選項(xiàng)7.答案(1)刻度是均勻的(2)(解析(1)根據(jù)蓋-呂薩克定律VT=C,得V=CT所以ΔV=CΔT,即體積的變化量與溫度的變化量成正比,吸管上標(biāo)的刻度是均勻的。(2)罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持不變,有V+解得Tm=(V8.C由題可知,氣體做等容變化,由查理定律pT=C可知,當(dāng)氣體的體積不變,溫度升高時(shí),氣體的壓強(qiáng)增大,則1p減小。由此可知,圖像A、B、D錯(cuò)誤9.B從“1”到“2”是等容變化,根據(jù)查理定理可知“2”狀態(tài)溫度低,分子平均動(dòng)能小,所以單位時(shí)間內(nèi)撞擊器壁上單位面積的平均次數(shù)少,即T1>T2,N1>N2;從“1”到“3”,因?yàn)?點(diǎn)狀態(tài)壓強(qiáng)與體積的積與3點(diǎn)狀態(tài)壓強(qiáng)與體積的積相等,說明T1=T3;從“2”到“3”是等壓膨脹,氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊器壁單位面積的個(gè)數(shù)減少,即N2>N3,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。10.B根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,及曲線均為反比例函數(shù)曲線的一部分,可得曲線Ⅰ為等溫變化,故可得a、b兩點(diǎn)的溫度相同,A錯(cuò)誤;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,a到c為等壓變化,即有TaTc=VaVc=12,B正確;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,由圖像可知pa=pc,又pdpc=VcVd=11.答案(1)101100p0(2)20110解析(1)以開始時(shí)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p代入數(shù)據(jù)得p1=101100p0(2)設(shè)杯蓋的質(zhì)量為m,剛