高中物理第八章气体3理想气体的状态方程成长训练新人教选修.docx

3 理想气体的状态方程主动成长夯基达标1.一定质量的理想气体，初始状态为p、V、T，经过一系列状态变化后，压强仍为p，则下列过程中可以实现的是（ ）A.先等温膨胀，再等容降温 B.先等温压缩，再等容降温C.先等容升温，再等温压缩 D.先等容降温，再等温压缩解析：根据理想气体的状态方程,若经过等温膨胀则T不变V增大，再经等容降温V不变，T减小，由可知，V增大，T减小，P一定变化.A不正确.同理可以判断C不正确，B、D正确.答案:BD2.一定质量的理想气体经过一系列过程，如图8-3-3所示，下列说法中正确的是（ ）图8-3-3A.ab过程中，气体体积增大，压强减小 B.bc过程中，气体压强不变，体积增大C.ca过程中，气体压强增大，体积变小 D.ca过程中，气体内能增大，体积不变解析：ab过程中，T不变，分子平均动能不变，p减小，分子密集程度变小，气体体积变大，选项A正确.bc过程中，压强不变，温度降低，分子平均动能变小，分子密集程度相应变大，故体积减小，选项B错误.ca过程中，T升高，内能增加，压强与温度成正比，体积不变，所以选项C错误，选项D正确.答案:AD3.如图8-3-4所示，甲、乙、丙三根完全相同的玻璃管，一端封闭，管内各用相同长度的一段水银柱封闭了质量相等的空气，甲管竖直向下做自由落体运动，乙管竖直向上做加速度为g的匀加速运动，丙管沿倾角为45的光滑斜面下滑，若空气温度始终不变，当水银柱相对管壁静止时，甲、乙、丙三管内的空气柱长度l甲、l乙、l丙的关系为（ ）图8-3-4A.l乙=l丙=l甲 B.l乙l丙l甲 C.l乙l丙l甲 D.l乙l丙=l甲解析：以水银柱为研究对象，甲受力如图4甲所示，产生向下a=g的加速度，p0S+mg-p甲S=ma=mg,所以p甲=p0. 乙受力如图4乙所示，产生竖直向上a=g的加速度，p乙S-mg-p0S=ma=mg,p乙S=2mg+p0S=2Shg+p0S,p乙=2gh+p0.图4 丙受力如图4丙所示，产生沿斜面向下的加速度a=gsin45,沿斜面方向有p0S-p丙S+mgsin=ma=mgsin,p丙=p0. 同质量气体，分子数目相同，温度相同，分子平均动能相等，压强大的只可能分子密集程度大，体积小，所以V乙V丙=V甲，故l乙l丙=l甲.答案:D4.如图8-3-5所示，导热汽缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止，现在把砂桶底部钻一个小洞，细砂慢慢漏出，并缓慢降低汽缸外部环境温度，则（ ）图8-3-5A.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，气体内能一定增加解析：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、“导热汽缸”所隐含的内容为：活塞受力平衡，内部气体压强增大;缸内气体温度逐渐降低，则气体内能减小. 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增大，又因为内部气体温度随外界温度而降低，所以活塞将缓慢上升，其能量的转化情况是外界对气体做功，气体对外放热，气体内能减小，所以正确的选项为C.答案:C5.在冬季，装有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，其中主要原因是（ ）A.软木塞受潮膨胀 B.瓶口因温度降低而收缩变小C.白天气温升高，大气压强变大 D.瓶内气体因温度降低而压强减小解析：因为经过一夜，温度下降，分子平均动能变小，体积不变，分子密集程度不变，只有瓶内压强减小，外界压强不变，外界压强大于瓶内压强，故瓶塞被压紧.答案:D6.一定质量的理想气体（ ）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，其体积必低于起始体积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解析：压强是由分子对器壁的频繁撞击引起的，微观上，分子平均动能和密集程度决定压强，等压膨胀，分子密集程度减小，必然分子平均动能增加，温度升高，再等容降温，最后的温度不一定低于起始温度，故A选项错.先等温膨胀，体积变大，再等压压缩体积，最后体积不一定小于起始体积，故B项错.先等容升温，再等压压缩，分子密集程度变大，分子平均动能减少，温度下降，其温度有可能大于、小于或等于起始温度，故C项正确.从热力学第一定律知等容加热气体，是气体只吸收热量，内能增加再绝热压缩，是只对气体做功，内能一定增加，所以内能必大于起始内能，故D项正确.答案:CD7.体积分别为30 L和10 L的两容器内，分别装有127,10 atm(106 Pa)的空气和真空，当把两者用细管连通后，气体的温度变成了47，则最终容器内气体的压强为_.解析：据可得 atm=6 atm答案:6 atm8.如图所示绝热活塞将气缸分为两部分，起初两边均充有同温度的同种理想气体，平衡时VAVB=21,现将A中气体温度升到127，B气体温度降到-73，则平衡后左右两部分气体体积之比VAVB=_.解析：开始时两侧压强相同设为P0，平衡后，两侧压强也相同，设为P.设VA=2V0，VB=V0，对A有，对B有解得：VAVB=41答案:419.在湖面下50 m深处，温度为7，体积为1 cm3的气泡，升到湖面，温度为17，体积将变为多大？（p0=10 m水柱）解析：在深处时p1=p0+h=(10+50) m=60 m水柱V1=1 cm3T1=(273+7) K=280 K在湖面时p2=p0=10 m水柱V2=？T2=（273+17） K=290 K根据理想气体状态方程：得V2=6.2 cm3答案:6.2 cm310.放在光滑地面上的汽缸如图8-3-6所示，缸体质量为2 kg，活塞质量为1 kg.静止时，活塞距离汽缸底面10 cm，活塞面积为100 cm2，外界大气压p0为1105 Pa.现用水平推力F向左推活塞，活塞和汽缸以共同加速度向左加速运动，这时活塞和汽缸底的距离为8 cm,求水平推力F.（温度不变，下列因素不考虑：缸体厚度、空气阻力、活塞与汽缸间的摩擦）图8-3-6解析：本例气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体定律和牛顿运动定律解题.由于整个装置一起做加速运动，为了求F，只要求出加速度即可.而求加速度最简便的方法是以缸体为研究对象，利用牛顿第二定律求解.装置静止时，汽缸内气体的压强为p0,体积V1=l1S=110-3 m3;设装置加速运动时气体的压强为p2,体积V2=l2S=810-4 m3,由玻意耳定律得：p0V1=p2V2 装置加速运动时，缸体受力情况如图所示，由牛顿第二定律得：p2S-p0S=Ma 以整个装置为研究对象，则F=（M+m)a,解得F=（M+m)(p0V1S/V2-p0S)/M=375 N答案:375 N走近高考11.(2006上海高考，19A)一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内，开始时气体体积为V0，温度为27.在活塞上施加压力，将气体体积压缩到2V0/3，温度升高到57.设大气压强P0=1.0105 Pa,活塞与气缸壁摩擦不计.（1）求此时气体的压强；（2）保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到V0,求此时气体的压强.解析：（1）由气体状态方程知,将P0=1.0105 Pa,T0=300 K,T1=330 K,V1=代入上式，解得P1=1.65105 Pa.(2)气体发生等温变化，据玻意耳定律有P1V1=P2V2，将V2=V1代入可得P2=1.1105 Pa.答案:（1）1.65105 Pa （2）1.1105 Pa12.(2004全国高考)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