2024年新教材高中物理2.3气体的等压变化和等容变化提升练新人教版选择性必修第三册

PAGE2.3气体的等压改变和等容改变一、选择题(本题共4小题，每题5分，共20分)1．肯定质量的志向气体，由状态A(1,3)沿直线AB改变到C(3,1)，如图所示，气体在A、B、C三个状态中的温度之比是(C)A．1∶1∶1 B．1∶2∶3C．3∶4∶3 D．4∶3∶4解析：由eq\f(pV,T)＝C知，温度之比等于pV乘积之比，故气体在A、B、C三种状态时的热力学温度之比是3×1∶2×2∶1×3＝3∶4∶3，故选C。2．如图所示，容器A和B分别盛有氢气和氧气，用一段竖直细玻璃管连通，管内有一段水银柱将两种温度相同的气体隔开。假如将两气体均降低10℃时，水银柱将(B)A．向上移动 B．向下移动C．不动 D．无法确定解析：由查理定律的推论关系式Δp＝eq\f(ΔT,T)p得ΔpA＝－eq\f(10,T)pA<0，ΔpB＝－eq\f(10,T)pB<0，因pA＞pB，故|ΔpA|＞|ΔpB|水银柱向A容器一方(向下)移动。故选项B正确。3．如图所示为0.3mol的某种气体的压强和温度关系的p－t图线。p0表示1个标准大气压，则在状态B时气体的体积为(D)A．5.6L B．3.2LC．1.2L D．8.4L解析：此气体在0℃时，压强为标准大气压，所以它的体积应为22.4×0.3L＝6.72L，依据图线所示，从p0到A状态，气体是等容改变，A状态的体积为6.72L，温度为127K＋273K＝400K，从A状态到B状态为等压改变，B状态的温度为227K＋273K＝500K，依据盖－吕萨克定律eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)得，VB＝eq\f(VATB,TA)＝eq\f(6.72×500,400)L＝8.4L。故选D。4．(多选)如图所示，竖直放置的导热气缸内用活塞封闭着肯定质量的志向气体，活塞的质量为m，横截面积为S，缸内气体高度为2h。现在活塞上缓慢添加砂粒，直至缸内气体的高度变为h。然后再对气缸缓慢加热，以使缸内气体温度渐渐上升，让活塞恰好回到原来位置。已知大气压强为p0，大气温度恒为T0，重力加速度为g，不计活塞与气缸间摩擦。下列说法正确的是(AD)A．所添加砂粒的总质量m＋eq\f(p0S,g)B．所添加砂粒的总质量2m＋eq\f(p0S,g)C．活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为eq\f(3,2)T0D．活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为2T0解析：初态气体压强：p1＝p0＋eq\f(mg,S)，添加沙粒后气体压强：p2＝p0＋eq\f(m＋m′g,S)对气体用玻意耳定律得：p1S·2h＝p2Sh，解得m′＝m＋eq\f(p0S,g)，A正确B错误；设活塞回到原来位置时气体温度为T1，该过程为等压改变，有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，解得T1＝2T0，C错误D正确。二、非选择题(共40分)5．(10分)如图所示，横截面积相同的绝热气缸A与导热气缸B固定于水平面上，由刚性轻杆连接的两绝热活塞与气缸间无摩擦。两气缸内装有志向气体，初始时A、B气缸内气体的体积均为V0、温度均为T0。现缓慢加热A中气体，达到稳定后停止加热，此时A中气体压强变为原来的1.5倍。设环境温度保持不变，求这时气缸A中气体的体积V和温度T。答案：eq\f(4,3)V02T0解析：设初态压强为p0，膨胀后A、B压强相等pB＝1.5p0，B中气体始末状态温度相等p0V0＝1.5p0(2V0－VA)，解得VA＝eq\f(4,3)V0A部分气体满意eq\f(p0V0,T0)＝eq\f(1.5p0VA,TA)，解得TA＝2T0。6．(10分)如图所示，带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，其下部放入盛水的烧杯中。注射器活塞的横截面积S＝5×10－5m2，活塞及框架的总质量m0＝5×10－2kg，大气压强p0＝1.0×105Pa。当水温为t0＝13℃时，注射器内气体的体积为5.5mL。(g＝10m/s2)(1)向烧杯中加入热水，稳定后测得t1＝65℃时，气体的体积为多大？(2)保持水温t1＝65℃不变，为使气体的体积复原到5.5mL，则要在框架上挂质量多大的钩码？答案：(1)6.5mL(2)0.1kg解析：(1)由盖－吕萨克定律eq\f(V0,T0)＝eq\f(V1,T1)得V1≈6.5mL。(2)由查理定律eq\f(p0＋\f(m0g,S),T0)＝eq\f(p0＋\f(m＋m0g,S),T1)解得m＝0.1kg。7．(10分)如图所示，空的饮料罐中插入一根粗细匀称的透亮吸管，接口处密封，吸管内注入一小段油柱(长度可以忽视)，制成简易气温计，已知饮料罐的容积为V，吸管内部横截面积为S，接口外吸管长度为L0。当温度为T1时，油柱与接口相距L1，不计大气压的改变。(1)简要说明吸管上标示的气温刻度是否匀称；(2)求气温计能测量的最高温度Tm。答案：(1)刻度是匀称的(2)eq\f(V＋L0ST1,V＋L1S)解析：(1)依据盖－吕萨克定律：eq\f(V,T)＝C，则C＝eq\f(V,T)，所以ΔV＝CΔT，即体积的改变量与温度的改变量成正比，吸管上标的刻度是匀称的；(2)罐内气体压强保持不变，同理有eq\f(V＋L1S,T1)＝eq\f(V＋L0S,Tm)，解得：Tm＝eq\f(V＋L0ST1,V＋L1S)。8．(10分)如图所示，A是容积很大的玻璃容器，B是内径很小的玻璃管(忽视玻璃管体积)，B的左端与A相通，右端开口，B中有一段水银柱将肯定质量的志向气体封闭在A中，当把A放在冰水混合物里，起先时B的左管比右管中水银高20cm；当B的左管比右管的水银面低20cm时：(1)求A中气体前后的气压分别是多少？(2)当B的左管比右管的水银面低20cm时，A中气体的温度是多少？(设大气压强p0＝76cmHg)答案：(1)56cmHg,96cmHg；(2)468K解析：(1)初状态压强p