高中物理2 气体的等容变化和等压变化课时练习

这是一份高中物理2 气体的等容变化和等压变化课时练习，共10页。

基础夯实
1．(2012·临朐实验中学高二检测)一定质量的气体保持压强不变，它从0℃升到5℃的体积增量为ΔV1；从10℃升到15℃的体积增量为ΔV2，则( )
A．ΔV1＝ΔV2 B．ΔV1>ΔV2
C．ΔV1<ΔV2 D．无法确定
答案：A
解析：由盖·吕萨克定律eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)＝eq \f(ΔV,ΔT)可知ΔV1＝ΔV2，A正确。
2.(新海高二检测)如图所示，一小段水银封闭了一段空气，玻璃管竖直静放在室内。下列说法正确的是( )
A．现发现水银柱缓慢上升了一小段距离，这表明气温一定上升了
B．若外界大气压强不变，现发现水银柱缓慢上升了一小段距离，这表明气温上升了
C．若发现水银柱缓慢下降一小段距离，这可能是外界的气温下降所至
D．若把管子转至水平状态，稳定后水银未流出，此时管中空气的体积将大于原来竖直状态的体积
答案：BCD
解析：若水银柱上移，表示气体体积增大，可能的原因是外界压强减小而温度没变，也可能是压强没变而气温升高，A错，B对，同理水银柱下降可能是气温下降或外界压强变大所致，C对，管子置于水平时，压强减小，体积增大，D对。
3．如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V－T图象，由图象可知( )
A．pA>pB B．pCC．VA答案：D
解析：由V－T图可以看出由A→B是等容过程，TB>TA，故pB>pA，A、C错误，D正确；由B→C为等压过程pB＝pC，故B错误。
4．如图所示，是一定质量的理想气体三种升温过程，那么，以下四种解释中，哪些是正确的( )
A．a→d的过程气体体积增加
B．b→d的过程气体体积不变
C．c→d的过程气体体积增加
D．a→d的过程气体体积减小
答案：AB
解析：在p－T图上的等容线的延长线是过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小。由此可见，a状态对应体积最小，c状态对应体积最大。所以选项A、B是正确的。
5．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化情况是( )
A．气体的摄氏温度升高到原来的二倍
B．气体的热力学温度升高到原来的二倍
C．气体的摄氏温度降为原来的一半
D．气体的热力学温度降为原来的一半
答案：B
解析：一定质量的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比， 即eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)，得T2＝eq \f(p2T1,p1)＝2T1，B正确。
6．2009年2月2日中午中国南极昆仑站正式开始并投入使用，它将帮助我们占据南极科考制高点，对我国空间科学研究和空间安全监测具有重要意义。在南极，考察队员要忍受－50℃～－60℃的温度。假设一考察队员携带一密闭仪器，原先在温度是27℃时，内部压强为1×105Pa，当在南极温度为－53℃时，其内部压强变为多少？
答案：7.3×104Pa
解析：密闭仪器，体积一定，根据查理定律eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)得p2＝eq \f(T2,T1)p1＝eq \f(273－53K,273＋27K)×1×105Pa≈eq \f(220,300)×1×105Pa≈7.3×104Pa
7．(嘉定模拟)如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0(p0＝1.0×105Pa为大气压强)，温度为300K.现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K，活塞恰好离开a、b；当温度为360K时，活塞上升了4cm。g取10m/s2求：
(1)活塞的质量；
(2)物体A的体积。
答案：(1)4kg (2)640cm3
解析：(1)设物体A的体积为ΔV。
T1＝300K，p1＝1.0×105Pa，V1＝60×40－ΔV
T2＝330K，p2＝(1.0×105＋eq \f(mg,40×10－4))Pa，V2＝V1
T3＝360K，p3＝p2，V3＝64×40－ΔV
由状态1到状态2为等容过程eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)
代入数据得m＝4kg
(2)由状态2到状态3为等压过程eq \f(V2,T2)＝eq \f(V3,T3)
代入数据得ΔV＝640cm3
能力提升
1．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( )
A．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
答案：C
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。
2．(海口高二检测)如图所示，某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度，当容器水温是30℃时，空气柱长度为30cm，当水温是90℃时，空气柱的长度是36cm，则该同学测得的绝对零度相当于多少摄氏度( )
A．－273℃ B．－270℃
C．－268℃ D．－271℃
答案：B
解析：由等压变化知eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)所以有eq \f(ΔV1,ΔT1)＝eq \f(ΔV2,ΔT2)，
即eq \f(36－30,90－30)＝eq \f(30,ΔT)，ΔT＝300，
所以绝对零度应是30℃－300℃＝－270℃，B对。
3．如图为0.2ml的某种理想气体压强和温度关系图线，p0为标准大气压，则在状态B时，气体体积为多少？
答案：5.6L
解析：由图可知理想气体在C点为标准大气压下，又知气体的物质的量为0.2ml，故气体体积VC＝0.2ml×22.4L/ml＝4.48L。气体从C→A为等容变化，故VC＝VA＝4.48L，而从A→B为等压变化，由盖·吕萨克定律知：eq \f(VA,TA)＝eq \f(VB,TB)，所以eq \f(4.48,400)＝eq \f(VB,227＋273)得：VB＝5.6L。
4．(2012·潍坊模拟)如图所示，A气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体，温度为27℃，活塞与气缸底部距离为h，活塞截面积为S。气缸中的活塞通过滑轮系统挂一重物，质量为m。若不计一切摩擦，当气体的温度升高10℃且系统稳定后，求重物m下降的高度。
答案：eq \f(1,30)h
解析：初末状态，物块静止，可知绳中拉力大小相等，分析活塞可知，气体发生等压变化。由盖·吕萨克定律知：
eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)＝eq \f(ΔV,ΔT)，V1＝Sh，ΔV＝SΔh
T1＝300K，解得Δh＝eq \f(h,T1)ΔT＝eq \f(1,30)h。
5．如图所示，水平放置的气缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧气缸的容积为V0，A、B之间容积为0.1V0，开始时活塞在A处，缸内气体压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297K，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B。求：
(1)活塞移动到B时，缸内气体温度TB；
(2)画出整个过程的p－V图线；
答案：(1)363K (2)如图所示
解析：(1)活塞由A移动到B的过程中，先做等容变化，后做等压变化。由气态方程得
eq \f(pA,TA)＝eq \f(p0,T) eq \f(VA,T)＝eq \f(VA＋ΔV,TB)解得TB＝363K。
(2)如上图所示
6．(2012·济南高三检测)1697年法国物理学家帕平发明了高压锅，高压锅与普通铝锅不同，锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧，加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈，所以锅盖与锅体之间不会漏气，在锅盖中间有一排气孔，上面再套上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住(如图)。当加热高压锅，锅内气体压强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，这时蒸气就从排气孔向外排出。由于高压锅内的压强大，温度高，食物容易煮烂。若已知排气孔的直径为0.3cm，外界大气压为1.0×105Pa，温度为20℃，要使高压锅内的温度达到120℃，则限压阀的质量应为多少？
答案：0.024kg
解析：选锅内气体为研究对象，则
初状态：T1＝293K，p1＝1.0×105Pa
末状态：T2＝393K
由查理定律得
p2＝eq \f(T2p1,T1)＝eq \f(393×1.0×105,293)Pa＝1.34×105Pa。
对限压阀受力分析可得
mg＝p2S－p1S＝(p2－p1)S＝(p2－p1)π·eq \f(d2,4)
＝(1.34×105－1.0×105)×3.14×eq \f(0.3×10－22,4)N＝0.24N，
所以m＝0.024kg。