高中物理 第八章 气体 2 气体的等容变化和等压变化成长训练 新人教版选修3-3.doc

2 气体的等容变化和等压变化主动成长夯基达标1.对于一定质量的气体，以下说法正确的是（ ）a.气体作等容变化时，气体的压强和温度成正比b.气体作等容变化时，温度升高1，增加的压强是原来压强的1/273c.气体作等容变化时，气体压强的变化量与温度的变化量成正比d.由查理定律可知，等容变化中，气体温度从t1升高到t2时，气体压强由p1增加到p2，且p2=p11+（t2-t1）/273解析：定质量的等容变化，气体的压强是跟热力学温度成正比，跟摄氏温度不是正比关系，答案a错；根据公式pt=p0（1+t/273），其中p0是0 时的压强，b答案也错；气体压强的变化量，总是跟变化的温度成正比，无论是摄氏温度还是热力学温度，c答案正确；根据公式pt=p0（1+t/273），判断d答案错误.答案:c2.粗细均匀，两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银柱将管中气体分为a和b两部分，如图8-2-9所示.已知两部分气体a和b的体积关系是vb=3va,将玻璃管温度均升高相同温度的过程中,水银将（ ）图8-2-9a.向a端移动 b.向b端移动 c.始终不动 d.以上三种情况都有可能解析：由于两边气体初状态的温度和压强相同，所以升温后，增加的压强也相同，因此，水银不移动.答案:c3.高空实验火箭起飞前,仪器舱内气体的压强p0=1 atm,温度t0=27,在火箭竖直向上飞行的过程中,加速度的大小等于重力加速度g,仪器舱内水银气压计的示数为p=0.6 p0,已知仪器舱是密封的,那么,这段过程中舱内温度是（ ）a.16.2 b.32.4 c.360 k d.180 k解析：以密封舱内气体为研究对象，知压强p1=p0，温度t1=300 k；加速上升过程中，气体压强为p2=2p=1.2p0.根据查理定律得：p0/300=1.2p0/t,解得t=360 k.答案:c4.一定质量的气体作等容变化时,其pt图象如图8-2-10所示,若保持气体质量不变,而改变容器的容积,再让气体作等容变化,则其等容线与原来相比,下列可能正确的是（ ）图8-2-10a.等容线与p轴之间夹角变小 b.等容线与p轴之间夹角变大c.等容线与p轴交点的位置不变 d.等容线与p轴交点的位置一定改变解析：对于定质量的等容变化的图线，总是要经过-273 的点，因此，c答案正确；由于题目没有给定体积变化的关系，所以a、b答案都有可能.答案:abc5.甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、p乙，且p甲p乙，则（ ）a.甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度b.甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度c.甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能d.甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能解析：由于两容器中的气体质量相等，体积相等，可利用查理定律求解，即，由于p甲p乙，故t甲t乙，选项a错，b对；温度是分子平均动能的标志，故选项c对，d错.答案:bc6.一个密闭的绝热容器内，有一个绝热的活塞将它隔成a、b两部分空间，在a、b两部分空间内封有相同质量的空气，开始时活塞被销钉固定，a部分气体的体积大于b部分气体的体积，温度相同，如图8-2-11所示，若拔出销钉后，达到平衡时，a、b两部分气体的体积va与vb的大小，有（ ）图8-2-11a.vavb b.va=vb c.vavb d.条件不足，不能确定解析：对气体压强大小决定因素的理解和物理过程、物理情境的分析是正确解本题的关键.初态两气体质量相同，vavb，因此气体分子密度不同，ab,又因为温度相同，根据气体压强的决定因素可知papb.当活塞销钉拿掉，因为papb，所以活塞向a气体方向移动，活塞对a气体做功，b气体对活塞做功，导致a气体密度增加，温度升高，而b气体密度减小，温度降低，直至pa=pb,此时tatb.又因为最终两边气体压强相等活塞才能静止，而两边气体质量相等，a气体温度高于b气体温度，两边压强要想相等，只有a气体密度小于b气体密度，故最终一定是vavb，选项a正确.答案:a7.一个开着窗户的房间，温度为7时室内空气质量为m千克，当温度升高到27时，室内空气的质量为_千克.解析：应用盖吕萨克定律，以跑到室外气体与室内气体整体为研究对象，设原来体积为v1，温度升高后体积为v2，已知t1=280 k，t2=300 k，根据盖吕萨克定律：v1/t1=v2/t2得因温度升高后留在室内的气体体积仍为v1，占总体积的比例为所以答案:8.一圆筒形汽缸静置于地面上，如图8-2-12所示.汽缸的质量为m，活塞（连同手柄）的质量为m，汽缸内的横截面积为s，大气压强为p0，平衡时汽缸的容积为v.现用手握住手柄缓慢向上提，设汽缸足够长，在整个上提过程中气体温度保持不变，并不计汽缸内气体的质量及活塞与汽缸壁间的摩擦，求将汽缸刚提离地面时活塞上升的距离.图8-2-12解析：设开始状态汽缸内气体的压强为p1，汽缸刚要离开地面时缸内气体压强为p2，体积为v2，开始时，活塞受到重力mg、大气压力p0s和缸内气体的压力p1s而达到平衡，根据平衡条件得：p1s=p0s+mgp1=p0+mg/s当汽缸刚要离开地面时，汽缸体受到重力mg、外面大气压力p0s和缸内气体压强的压力p2s作用而平衡.则p2s+mg=p0sp2=p0-mg/s由于初、末状态的变化过程中，缸内气体的质量和温度都保持不变，遵守玻意耳定律.根据玻意耳定律有：p1v=p2v2即（p0+mg/s）v=（p0-mg/s）v2活塞上升的距离为答案:9.如图8-2-13所示，圆柱形汽缸倒置在水平粗糙地面上，汽缸内被活塞封闭有一定质量的空气.汽缸质量为m=10 kg，缸壁厚度不计，活塞质量m=5.0 kg，其横截面积s=50 cm2，与缸壁摩擦不计.在缸内气体温度为27时，活塞刚好与地面接触并对地面无压力.现设法使缸内气体温度升高，问当缸内气体温度升高到多少摄氏度时，汽缸对地面恰好无压力？（大气压强p0=105 pa，g取10 m/s2）图8-2-13解析：当温度t1=273+27=300 k时，活塞对地面无压力，列平衡方程：p1s+mg=p0s解得p1=p0-=105 pa-=0.9105 pa若温度升高，气体压强增大，汽缸恰对地面无压力时，列平衡方程：p2s=p0s+mg解得p2=p0+mg/s=105 pa+=1.2105 pa根据查理定律：t=127 .答案:127 10.如图8-2-14所示,a是容积很大的玻璃容器，b是内径很小的玻璃管,b的左端与a端相通,右端开口,b中有一段水银柱将一定质量的空气封闭在a中,当把a放在冰水混合物中时,b的左管比右管中水银高30 cm;当b的左管比右管的水银面低30 cm时,a中气体的温度是多少?(设大气压强p0=760 mmhg)图8-2-14解析：由于a的体积很大而b管很细,所以a中的气体可看作是体积不变,由查理定律即可求解. 以a中的气体为研究对象,初状态温度t1=273 k,压强p1=p0-ph=760 mmhg-300 mmhg=460 mmhg;末状态压强p2=p0+ph=760 mmhg+300 mmhg=1 060 mmhg.由查理定律有可求得a中气体的温度.答案:629 k11.有一组同学对温度计进行专题研究.他们通过查阅资料得知17世纪时伽利略曾设计过一个温度计，其结构为：一麦秆粗细的玻璃管，一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸入一段水柱.根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度.为了研究“伽利略温度计”，同学们按照资料中的描述自制了如右图所示的测温装置.图8-2-15中a为一塑料小瓶，b为一吸管，通过软木塞与a连通，管的下端竖直插在大水槽中，使管内外水面有一高度差h.然后进行实验研究：图8-2-15（1）在不同温度下分别测出对应的水柱高度h，记录的实验数据如下表所示温度/171921232527h/cm30.024.919.714.69.44.2h=hn-1-hn5.1根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差，并填入表内的空格.由此可得结论：当温度升高时，管内水柱高度h将_（填：变大，变小，不变）.水柱高度h随温度的变化而_（选填“均匀”或“不均匀”）变化；试从理论上分析并证明结论的正确性（提示：管内水柱产生的压强远远小于一个大气压）._；_.（2）通过实验，同学们发现用“伽利略温度计”来测温度，还存在一些不足之处，其中主要的不足之处有：_；_.解析：根据h=hh-1-hn可依次计算出相邻两次测量水柱的高度差，根据测得的数据，可以得到管内水柱高度随温度的升高而下降，水柱高度h随温度的变化而均匀变化.证明时可将被封闭的气体选作研究对象.因为管内水柱产生的压强远远小于一个大气压，所以封闭气体的压强近似等于大气压强.其发生的变化看作等压变化，即可证出.其不足之处一是测量温度的范围小，二是当大气压强改变时，h的高度将随着改变.答案:(1)5.2 5.1 5.2 5.2 变小 均匀 v/t=v/t=k(k为常数)，v=kt=kt,所以（s为管的横截面积），即h随温度的变化而均匀变化（2）测量温度范围小 温度读数受大气压影响走近高考12.(2005上海高考，25)内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0105 pa、体积为2.010-3 m3的理想气体.现在活塞上方缓缓倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为127.（1）求汽缸内气