【导学练】高中物理鲁科版(2019)选择性必修3：素养培优集训习题

素养培优集训(建议用时：40分钟)一、选择题1．(多选)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，则下列过程中不可实现的是()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AC[根据理想气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C，若经过等温膨胀，则T不变，V增加，p减小，再等容降温，则V不变，T降低，p减小，最后压强p肯定不是原来的值，A不可实现；同理可以确定C也不可实现。故A、C正确。]2．如图所示，a、b、c三点表示一定质量理想气体的三个状态，则气体在a、b、c三个状态的热力学温度之比是()A．1∶1∶1 B．1∶2∶1C．3∶4∶3 D．1∶2∶3C[根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，T∝pV，所以Ta∶Tb∶Tc＝(paVa)∶(pbVb)∶(pcVc)＝3∶4∶3，选项C正确。]3．(多选)如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是()A．D→A是一个等温过程B．A→B是一个等温过程C．A与B的状态参量不同D．B→C体积减小，压强减小，温度不变AC[D→A是一个等温过程，A正确；A、B两状态温度不同，A→B的过程中eq\f(1,V)不变，则体积V不变，此过程中气体的压强、温度会发生变化，B错误，C正确；B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D错误。]4．(多选)如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的p­V图像，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体的温度和分子平均速率的变化情况的下列说法正确的是()A．都一直保持不变B．温度先升高后降低C．温度先降低后升高D．平均速率先增大后减小BD[由图像可知，pAVA＝pBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上，可在p­V图上作出几条等温线，如图所示。由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状态A到状态B温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小。故A、C错误，B、D正确。]5．竖直倒立的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的D处钻一小孔，则管内被封闭的气体压强p和气体体积V变化的情况为()A．p，V都不变 B．V减小，p增大C．V增大，p减小 D．无法确定B[设玻璃管两侧水银面高度差是h，大气压为p0，封闭气体压强p＝p0－ph，在管子的D处钻一小孔，封闭气体压强大小变为p0，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，封闭气体体积变小，故选项B正确，A、C、D错误。]6．如图所示，空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中液面与A点齐平。现缓慢将其压到更深处，筒中液面与B点齐平，不计气体分子间相互作用，且筒内气体无泄漏(液体温度不变)。下列图像中能体现筒内气体从状态A到B变化过程的是()ABCDC[筒内气体发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体的压强与体积成反比，金属筒从A下降到B的过程中，气体体积V变小，压强p变大，选项C正确。]7．(多选)如图所示，一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中()A．从A到B的过程温度升高B．从B到C的过程温度升高C．从A到C的过程温度先降低再升高D．A、C两点的温度相等AD[作出过B点的等温线如图所示，可知TB>TA＝TC，可知从A到B的过程温度升高，A项正确；从B到C的过程温度降低，B项错误；从A到C的过程温度先升高后降低，C项错误；A、C两点在同一等温线上，D项正确。]8．(多选)对一定质量的理想气体()A．若保持气体的温度不变，则气体的压强减小时，气体的体积一定会增大B．若保持气体的压强不变，则气体的温度减小时，气体的体积一定会增大C．若保持气体的体积不变，则气体的温度减小时，气体的压强一定会增大D．若保持气体的温度和压强都不变，则气体的体积一定不变AD[根据eq\f(pV,T)＝C可知，若保持气体的温度不变，则气体的压强减小时，气体的体积一定会增大，选项A正确；根据eq\f(pV,T)＝C可知，若保持气体的压强不变，则气体的温度减小时，气体的体积一定会减小，选项B错误；根据eq\f(pV,T)＝C可知，若保持气体的体积不变，则气体的温度减小时，气体的压强一定会减小，选项C错误；根据eq\f(pV,T)＝C可知，若保持气体的温度和压强都不变，则气体的体积一定不变，选项D正确。故选AD。]9．(多选)如图所示，甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是()甲乙A．甲是等压线，乙是等容线B．乙图中p­t线与t轴交点对应的温度是－273.15℃，而甲图中V­t线与t轴的交点不一定是－273.15℃C．由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成直线关系D．乙图表明温度每升高1℃，压强增加相同，但甲图表明随温度的升高压强不变AD[由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15)及盖—吕萨克定律V＝CT＝C(t＋273.15)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为－273.15℃，即热力学温度的0K，故B错误；查理定律及盖—吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故C错误；由于图线是直线，乙图表明随温度每升高1℃，压强增加相同，但甲图表明随温度的升高压强不变，故D正确。]10．2020年初，新型冠状病毒肺炎疫情来袭，我国广大医务工作者表现出无私无畏的献身精神，给国人留下了深刻的印象。如图是某次医务人员为患者输液的示意图，在输液的过程中，液体及瓶内气体温度不变，下列说法正确的是(此时A、B内气体压强相等)()A．A瓶与B瓶中的药液一起用完B．B瓶中的药液先用完C．随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐增大D．随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变C[以B内气体为研究对象，向D中滴的液体为B瓶内的液体，B内液体减少后上方气体体积要增大，根据eq\f(pV,T)＝C(常量)可知，温度T不变时，若体积V增大则压强p减小，B内气体压强若减小，则A内气压将把液体压入B瓶内，如此重复，故A瓶内液体先被输完，A、B错误；C处气体压强pC＝p0－ρgh，液体高度h减小，则C处气体压强增大，故C正确，D错误。]二、非选择题11．(2021·全国甲卷)如图一气缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0。隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为V/2。(1)求A的体积和B的压强；(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。[解析](1)对气体B，由玻意耳定律有p0V＝pBeq\f(V,2)，代入数据解得pB＝2p0，此时pA＝pB＋0.5p0＝2.5p0，同理有p0V＝pAVA，代入数据解得VA＝0.4V。(2)设此时气体A、B的压强分别为pA1、pB1体积分别为VA1、VB1，由玻意耳定律有pAVA＝pA1VA1，pBeq\f(V,2)＝pB1VB1，VA1＋VB1＝2V，pA1＋0.5p0＝pB1，联立解得VA1＝(eq\r(5)－1)V，pB1＝eq\f(3＋\r(5),4)p0。[答案](1)0.4V2p0(2)(eq\r(5)－1)Veq\f(3＋\r(5),4)p012．如图所示，粗细均匀、一端封闭一端开口的U形玻璃管，当t1＝31℃、大气压强p0＝76cmHg时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长L1＝8cm。(1)当温度t2为多少时，左管气柱L2为9cm?(2)当温度达到上问中的温度t2时，为使左管气柱长L为8cm，应在右管中加入多长的水银柱？[解析](1)初状态：p1＝p0＝76cmHgV1＝L1S，T1＝304K末状态：p2＝p0＋2cmHg＝78cmHgV2＝L2S，根据理想气体状态方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)代入数据得T2＝351K即t2＝78℃。(2)设应在右管中加入hcm水银柱，p3＝p0＋h＝(76＋h)cmHg，V3＝V1＝L1S，T3＝T2＝351K根据理想气体状态方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p3V3,T3)代入数据得h＝11.75cm。[答案](1)78℃(2)11.75cm13．(2020·湖北荆门市高二期末)一个空的小容积易拉罐中插入一根粗细均匀的透明玻璃管，接口用蜡密封，在玻璃管内有一段长度为5cm的水银柱，构成一个简易的“温度计”。已知易拉罐的容积是148cm3，玻璃管内部的横截面积为0.2cm2，罐外玻璃管的长度L为35cm，如图甲所示，将“温度计”水平放置，当温度为27℃时，水银柱右端离管口的距离为20cm。已知当地大气压强为75cmHg，若“温度计”能重复使用，其内气体可视为理想气体，且使用过程中水银不溢出。求：(1)将“温度计”如图甲放置，能测量的最高温度；(2)将“温度计”如图乙竖直放置后(水银不会流入易拉罐中)，能测量的最高温度。甲乙[解析](1)将“温度计”如题图甲放置，对封闭气体分析初始状态封闭气体的体积V1＝V0＋(L－5－20)S＝150cm3初始状态封闭气体的温度T1＝t1＋273K＝300K当水银柱在最右端时，温度最高，设最高温度为T2此时记为末状态，末状态的封闭气体的体积为V2＝V0＋(L－5)S＝154cm3该变化过程为等压变化，由盖—吕萨克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)解得T2＝308K。(2