高中物理第八章气体第三节理想气体的状态方程自主练习新人教选修.docx

第三节 理想气体的状态方程自主广场我夯基 我达标1.一定质量的理想气体( )A.先等压膨胀，再等容降温，其温度必低于起始温度B.先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于起始体积C.先等容升温，再等压压缩，其温度有可能等于起始温度D.先等容加热，再绝热压缩，其内能必大于起始内能思路解析：先等压膨胀，由盖吕萨克定律可知，其温度必升高，再等容降温，降温后温度能否低于起始温度要看降温多少，故A错. 先等温膨胀，由玻马定律可知，其压强减小，体积增大，再等压压缩，压缩后体积是否小于起始体积取决于压缩程度，故B错. 先等容升温，由查理定律可知，其压强增大，温度升高，再等压压缩，温度下降，故温度有可能等于起始温度，所以C对. 先等容加热，气体不对外做功，热能变成内能，再绝热压缩，外界对气体做功，气体体积减小，温度升高，内能再次增大，所以D对.答案：CD2.如图8-3-6所示，导热气缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止，现把砂桶底部钻一个小洞，细砂慢慢漏出，并缓慢降低气缸外部环境温度，则( )图8-3-6A.气体压强增大，内能可能不变 B.外界对气体做功，气体温度可能降低C.气体体积减小，压强增大，内能一定减小 D.外界对气体做功，气体内能一定增大思路解析：要正确解答本题必须抓住几个关键的词语“细砂慢慢漏出”“缓慢降低温度”“导热气缸”所隐含的内容为：活塞受力平衡，内部气体压强增大(p=)，缸内气体温度逐渐降低，则气体体积减小. 细砂慢慢漏出的过程中，由活塞的受力情况可知，缸内气体的压强逐渐变大是因为内部气体温度随外界温度的降低而降低，所以活塞将缓慢上升，气体对外界放热，气体内能减小，所以只有C项符合题意.答案：C3.一定质量的理想气体处于某一平衡状态，此时其压强为p0，有人设计了四种途径，使气体经过每种途径后压强仍为p0.这四种途径是：先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积 先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，让体积膨胀 先保持温度不变，压缩气体，再保持体积不变，使气体升温 先保持温度不变，压缩气体，再保持体积不变，使气体降温可以断定( )A.不可能 B.不可能C.不可能 D.都可能思路解析：四种途径的变化过程，均有可能使的值保持恒定，符合气体的性质规律，故D项正确.答案：D4.图8-3-7所示为充气泵气室的工作原理图，设大气压强p0，气室中的气体压强为p，气室通过阀门S1、S2与空气导管相连接，以下选项中正确的是( )图8-3-7A.当橡皮碗被拉伸时，pp0，S1关闭，S2开通B.当橡皮碗被拉伸时，pp0，S1关闭，S2开通D.当橡皮碗被压缩时，pSb,TaTb B.SaSb,TaTbC.SaSb,TaTb D.SaTb思路解析：判断温度高低,在pV坐标平面内作平行V轴的直线交两条等温线,据等压变化规律=恒量可知TATB;由理想气体状态方程有,所以pAVAvBvCC.气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力FaFb,Fb=FcD.气体分子在单位时间内，对器壁单位面积碰撞的次数是NANB，NANC思路解析：由图可知BC，体积增大，密度减小，A错.CA等温变化，分子平均速率VA=VC，B错.而气体分子对器壁产生作用力，BC等压过程，pB=pC，Fb=Fc,FaFb.则C正确.AB为等容降压过程，密度不变，温度降低，NANB，从CA等温压缩过程，温度不变，密度增大，应有NANC.答案：CD8.一定质量的理想气体，由状态A变化到状态B的过程如图8-3-10所示.由图中AB线段可知，气体的分子速率在状态变化过程中的变化情况是( )图8-3-10A.不断增大 B.不断减小C.先增大，后减小 D.先减小，后增大思路解析：因为温度是分子平均动能标志，所以分子平均速率变化情况应与温度变化情况相同.由图线可知，AB线段中有一点对应pV值最大，即温度最高，因而气体分子速率经历先增大后减小的过程.故选项C正确.答案：C我综合 多发展9.如图8-3-11所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的4倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞间封有空气，气柱长L=20 cm，活塞A上方的水银深H=10 cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计.用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平，现使活塞B缓慢上移，直至水银的一半被推入细筒中，求活塞上B移的距离，设在整个过程中气柱的温度不变，大气压强p0相当于75 cm的汞柱产生的压强.图8-3-11思路解析：设气体初态压强为p1，则有p1=p0+H 设S为粗圆筒的横截面积，气体的初态体积V1=SL 设气态末态压强为p2，有p2=p0+H+ 设末态气柱的长度为L，气体体积为V2=SL，由玻意耳定律得：p1V1=p2V2，活塞B上移距离d=L-L+,代入数据得d=8 cm.10.如图8-3-12所示,一连通器与贮水银的瓶M用软管相连,连通器的两支管竖直放置,粗细相同且上端封闭的均匀直管A和B内充有水银,水银面的高度差为h,水银面上方都是空气,气柱水均为2h,当气体的温度为T0(K)时,A管中气体的压强与3h高的水银产生的压强相等.现使气体的温度升高到1.5T0(K),同时调节M的高度,使B管中的水银面高度不变,问流入A管的水银柱的长度为多少?图8-3-12思路解析：当温度为T0时,B管中气体的压强pb=pa+h=4h 当温度为1.5T0时,B管中气体体积不变,设其压强为pB,解出p=6h 设A管中水银面上升的高度为x,这时的压强为pA pA=pB-(h+x)=5h-x,这时A管中气柱长2h-x,由气态方程: 得x2-7hx+h2=0,解得x=0.15h(另一根不合题意).答案：0.15h11.如图8-3-13所示，竖直放置的足够长的密闭气缸，缸体与缸内理想气体的总质量m1=10 kg，活塞质量m2=2 kg，活塞横截面积S=210-3 m2，活塞上端与一个劲度系数k=1103 N/m 的弹簧相连.当气缸下部被木柱支住时，弹簧刚好不伸长，封闭在气缸内的气柱长L1=0.2 m，若外界大气压p0=1105 Pa，g取10 m/s2，求图8-3-13(1)这时气缸内气体的压强为多大？(2)将木柱拿开，待气缸重新平衡后(温度保持不变)弹簧伸长多少？(3)气缸下降的距离是多少？思路解析：(1)对活塞进行受力分析，重力m2g，大气向下的压力p0S，缸内气体向上的压力p1S列平衡方程p0S+m2g=p1S 所以p1=p0+=(1105+2) Pa p1=1.1105 Pa.(2)将木柱拿开后，对整个气缸(包括活塞)受力分析，弹簧拉力kl，气缸整体的重力(m1+m2)g，列平衡方程得kl=(m1+m2)g. t=g= m=0.12 m 弹簧伸长0.12 m.(3)将木柱拿开后，对气缸受力分析，重力m1g，大气向上的压力p0S，缸内气体向下的压力p2S，列平衡方程p0S=m1g+p2S 所以p2=p0- =(1105-) p2=0.5105 Pa 缸内的气体原状态压强为p1，体积V1=L1S;后来气体的压强为p2，体积V2=L2S,根据玻意耳定律p1V1=p2V2，L2= m=0.44 m 气缸下降量应为弹簧伸长量与空气柱长度的变化量之和. S=L+(L2-L1)=(0.12+(0.44-0.2) m=0.36 m.我创新 我超越12.如图8-3-14所示，将一盆绿色植物放在一个密闭的装有氢氧化钠溶液的容器内，溶液上方充满体积为V的氧气.玻璃导管一端插入密闭容器，另一端经胶皮管与U形管相连，U形管中装有一定量的水，两侧水面相平.将此装置放在黑暗中24小时后，U形管中两侧水面将出现高度差.试回答：图8-3-14(1)U形管中哪一侧水面上升？(2)将此装置放置在黑暗中的目的是什么？(3)U形管中两侧水面的高度差为h，容器内的氧气保持温度T不变，以表示水的密度，以p0、T0表示标准状况下气体的压强和温度，以Vmol表示气体摩尔体积，实验时大气压强都为p0，则可求得容器内的绿色植物因上述根本原因消耗了多少葡萄糖？(用化学方程式表示).思路解析：(1)绿色植物呼吸时，消耗氧气、放出的二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应，密闭容器内气体压强减小，导致U形管两侧水面出现高度差.U形管中左则水面较高.(2)此装置放在黑暗中的目的是阻止绿色植物的光合作用，使之只进行呼吸作用.(3)绿色植物呼吸时，消耗氧气、放出二氧化碳. C6H12O6+6H2O6CO2+12H2O+能量放出二氧化碳气体又与氢氧化钠反应. CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 从而，容器内气体逐渐减小，气压降低，使U形管两侧水面出现高度差.(4)24 h后，容器内剩余氧气的压强p=p0-gh.将容器内的原有氧气和剩余氧气分别转换到标准状况，分别以V0