新教材2024-2025学年高中物理第1章分子动理论与气体实验定律第5节第二课时气体的等压变化和等容变化分层作业鲁科版选择性必修第三册

其次课时气体的等压改变和等容改变A级必备学问基础练1.“拔火罐”是将点燃的纸片放入一个小罐内,在纸片燃烧完时,快速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。其缘由是,当火罐内的气体()A.温度不变时,体积减小,压强增大B.体积不变时,温度降低,压强减小C.压强不变时,温度降低,体积减小D.质量不变时,压强增大,体积减小2.某同学家的电冰箱能显示冷藏室内的温度,存放食物之前该同学进行试通电,将打开的冰箱密封门关闭并给冰箱通电。若大气压强为1.0×105Pa,刚通电时显示温度为27℃,通电一段时间后显示温度为7℃,则此时密封在冷藏室中气体的压强是()A.0.26×105Pa B.0.93×105PaC.1.07×105Pa D.3.86×105Pa3.肯定质量的气体,在体积不变的条件下,温度由0℃上升到10℃时,其压强的增量为Δp1,当它由100℃上升到110℃时,其压强的增量为Δp2,则Δp1与Δp2之比是()A.10∶1 B.373∶273C.1∶1 D.383∶2834.肯定质量的气体在等压改变中体积增大了12,若气体原来温度为27℃,则温度的改变是(A.上升了450K B.上升了150℃C.降低了150℃ D.降低了450℃5.如图所示,一导热性能良好的气缸内用活塞封闭肯定质量的气体(不计活塞与缸壁的摩擦),温度降低时,下列说法正确的是()A.气体压强减小B.气缸高度H减小C.活塞高度h减小D.气体体积增大6.如图所示,一竖直放置的气缸上端开口,气缸壁内有卡口a和b,a、b间距为h,a距缸底的高度为H;活塞只能在a、b间移动,其下方密封有肯定质量的志向气体。已知活塞质量为m,面积为S,厚度可忽视;活塞和气缸壁均绝热,不计它们之间的摩擦,重力加速度大小为g。起先时活塞处于静止状态,上、下方气体压强均为p0,温度均为T0。现用电热丝缓慢加热气缸中的气体,直至活塞刚好到达b处。求此时气缸内气体的温度。7.(2024湖南部分学校高三联考)如图所示,一导热性能良好的气缸开口竖直向上静置在水平面上,缸口处固定有卡环(大小不计),卡环距气缸底部的高度H=12cm,质量m=0.5kg、横截面积S=1.5cm2的光滑薄活塞下方封闭肯定质量的志向气体,活塞上表面有一用竖直轻绳悬挂的重物,轻绳上端与固定的拉力传感器相连。当封闭气体的热力学温度T1=300K时,活塞距气缸底部的高度h=10cm,重物对活塞恰好无压力;当封闭气体的热力学温度缓慢上升至T2=600K时,传感器的示数恰好为零。已知大气压恒为p0=1×105Pa,重力加速度g取10m/s2。求:(1)重物的质量M;(2)当封闭气体的热力学温度缓慢上升至T3=900K时,封闭气体的压强p。B级关键实力提升练8.关于气体的状态改变,下列说法正确的是()A.肯定质量的志向气体,当压强不变而温度由100℃上升到200℃时,其体积增大为原来的2倍B.任何气体由状态1改变到状态2时,肯定满意方程pC.肯定质量的志向气体体积增大到原来的4倍,则气体可能压强减半,热力学温度加倍D.肯定质量的志向气体压强增大到原来的4倍,则气体可能体积加倍,热力学温度减半9.(多选)肯定质量气体的等容线如图所示,下列说法正确的是()A.直线AB的斜率是pB.0℃时气体的压强为p0C.温度在接近0K时气体的压强为零D.BA延长线与横轴交点为-273℃10.如图所示,肯定质量的气体的状态沿1→2→3→1的依次循环改变,若用p-V或V-T图像表示这一循环,则下图表示正确的是()11.如图所示,p-t图像中的两条直线Ⅰ和Ⅱ分别表示肯定量的志向气体经验的两个不同过程,p1和p2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标,t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标,t0=-273.15℃,a、b为直线Ⅰ上的两点。由图可知,气体在状态a和b的体积之比Va∶Vb=;气体在状态b和c的体积之比Vb∶Vc=。

12.(2024全国乙卷)如图所示,一竖直放置的气缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成,气缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有肯定量的志向气体,两活塞用一轻质弹簧连接,气缸连接处有小卡销,活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为2m、m,面积分别为2S、S,弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态,此时弹簧的伸长量为0.1l,活塞Ⅰ、Ⅱ到气缸连接处的距离相等,两活塞间气体的温度为T0。已知活塞外大气压强为p0,忽视活塞与缸壁间的摩擦,气缸无漏气,不计弹簧的体积。(1)求弹簧的劲度系数。(2)缓慢加热两活塞间的气体,求当活塞Ⅱ刚运动到气缸连接处时,活塞间气体的压强和温度。13.如图所示,绝热性能良好的气缸固定放置,其内壁光滑,开口向右,气缸中密闭肯定质量的志向气体,活塞(绝热)通过水平轻绳跨过滑轮与重物相连,已知活塞的面积S=10cm2,重物的质量m=2kg,重力加速度g取10m/s2,大气压强p0=1.0×105Pa,滑轮摩擦不计。稳定时,活塞与气缸底部间的距离为L1=12cm,气缸内温度T1=300K。(1)通过电热丝对气缸内气体加热,气体温度缓慢上升到T2=400K时停止加热,求加热过程中活塞移动的距离d。(2)停止加热后,在重物的下方加挂一个2kg的重物,活塞又向右移动4cm后重新达到平衡,求此时气缸内气体的温度T3。其次课时气体的等压改变和等容改变1.B纸片燃烧时,罐内气体的温度上升,将罐压在皮肤上后,封闭气体的体积几乎不变,温度降低时,由查理定律知封闭气体压强减小,火罐紧紧“吸”在皮肤上,B项正确。2.B冷藏室气体的初状态T1=(273+27)K=300K,p1=1×105Pa,末状态T2=(273+7)K=280K,压强为p2,肯定质量的气体体积不变,依据查理定律得p1T1=p2T2,代入数据得p23.C由查理定律得Δp=pTΔT,肯定质量的气体在体积不变的条件下pT=恒量,温度由0℃上升到10℃和由100℃上升到110℃,ΔT=10K相同,故压强的增量Δp1=Δp4.B由盖—吕萨克定律可得V1V2=T1T2,代入数据可得132=300K5.B对气缸受力分析有mg+p0S=pS,可知当温度降低时,气体的压强不变;对活塞和气缸的整体有(m+M)g=kx,可知当温度改变时,x不变,即h不变;依据盖—吕萨克定律可得V1T1=V6.答案1+hH解析起先时活塞位于a处,加热后,气缸中的气体先经验等容过程,直至活塞起先运动。设此时气缸中气体的温度为T1,压强为p1,依据查理定律有p依据力的平衡条件有p1S=p0S+mg联立可得T1=1+mgp此后,气缸中的气体经验等压过程,直至活塞刚好到达b处,设此时气缸中气体的温度为T2,活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2,依据盖—吕萨克定律有V式中V1=SHV2=S(H+h)联立解得T2=1+hH1+7.答案(1)2kg(2)3.3×105Pa或解析(1)设当热力学温度T1=300K时,封闭气体的压强为p1,依据物体的平衡条件有p1S=mg+p0S设当热力学温度T2=600K时,封闭气体的压强为p2,依据物体的平衡条件有p2S=(M+m)g+p0S依据查理定律有p解得M=2kg。(2)设当活塞刚到达卡环处时,封闭气体的热力学温度为T0,依据盖—吕萨克定律有HS解得T0=720K因为T3>T0,所以此后封闭气体的体积不变,依据查理定律有p由(1)可得p2=83×105解得p=3.3×105Pa或108.C肯定质量的志向气体压强不变,体积与热力学温度成正比,温度由100℃上升到200℃时,体积增大为原来的1.27倍,故A错误;志向气体状态方程成立的条件为气体可看作志向气体且质量不变,故B错误;由志向气体状态方程pVT=C9.ABD在p-t图像上,等容线的延长线与t轴的交点坐标为(-273℃,0),从题图中可以看出,0℃时气体压强为p0,因此直线AB的斜率为p010.B在题图p-T图像中,气体在1→2过程是等容改变,且压强、温度均增大,2→3过程是等温改变,且压强减小、体积增大,3→1过程是等压改变,且温度减小、体积减小,结合各过程状态参量的改变特点,可知B正确。11.答案1∶1p2∶p1解析题图中两条直线是等容线,所以a、b两个状态下的气体体积相同,则Va∶Vb=1∶1;b、c两个状态下的气体温度相等,由图像可得p1Vb=p2Vc,即Vb∶Vc=p2∶p1。12.答案(1)40mgl(2)p0+3解析(1)设封闭气体的压强为p1,对两活塞和弹簧的整体受力分析,由平衡条件有mg+p0·2S+2mg+p1S=p0S+p1·2S解得p1=p0+3对活塞Ⅰ由平衡条件有2mg+p0·2S+k·0.1l=p1·2S解得弹簧的劲度系数为k=40mg(2)缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到气缸连接处时,对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知,气体的压强不变,依旧为p2=p1=p0+3mgS,由气体的压强不变,则弹簧的弹力也不变,故有l2=l1=1.即封闭气体发生等压改变,初、末状态的体积分