新人教版高中物理选择性必修第三册第二章气体固体和液体重点加强练气体实验定律基础训练含解析

重点加强练气体实验定律见学用176页基础达标练1.（多选）关于理想气体的状态变化，下列说法中正确的是( )A. 一定质量的理想气体，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. 一定质量的理想气体由状态1变化到状态2时，一定满足方程p1V1T1=p2V2T2C. 一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍D. 一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半答案：B; C 解析：一定质量的理想气体压强不变，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，A错误。由气体实验定律知，B、C正确，D错误。2.如图所示，A、B两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态，状态A的温度为TA，状态B的温度为TB。由图可知( )A. TA=2TB B. TB=4TAC. TB=6TA D. TB=8TA答案：C解析：从p-V图上可知TB>TA。为确定它们之间的定量关系，可以从p-V图上得到压强和体积的大小，代入理想气体状态方程pAVATA=pBVBTB，即2×1TA=3×4TB，故TB=6TA。3.一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0℃升高到10℃时，其压强的增量为Δp1，当它由100℃升高到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. 383:283答案：C解析：由查理定律得Δp=pTΔT，一定质量的气体在体积不变的条件下ΔpΔT=恒量，温度由0℃升高到10℃和由100℃升高到110℃，ΔT=10 K相同，故压强的增量Δp1=Δp2，C项正确。4.如图所示为0.3 mol的某种气体的压强和温度关系的p-t图线，p0表示标准大气压，则在状态B时气体的体积为( )A. 5.6 LB. 3.2 LC. 1.2 LD. 8.4 L答案：D解析：此气体在0℃时，压强为标准大气压，所以它的体积应为22.4×0.3 L=6.72 L，根据图线所示，从0℃到A状态的127℃，气体是等容变化，则处于A状态气体的体积为6.72 L。从A状态到B状态为等压变化，A状态：气体的温度为127 K+273 K=400 K，B状态：气体的温度为227 K+273 K=500 K，根据盖-吕萨克定律得VATA=VBTB，VB=VATBTA=6.72×500400L=8.4 L，D项正确。5.（多选）在室内，将装有5 atm的6 L气体的容器的阀门打开后，下列各组数据与从容器中逸出的气体不相当的是（设室内大气压强p0=1 atm）( )A. 5atm，3LB. 1atm，24LC. 5atm，4.8LD. 1atm，30L答案：A; D解析：当气体从阀门逸出时，温度不变，所以p1V1=p2V2，当p2=1 atm时，得V2=30 L，逸出气体体积为30 L-6 L=24 L，B项正确；据p2(V2-V1)=p1V1'得V1'=4.8 L，所以逸出的气体相当于5 atm下的4.8 L气体，C项正确。6.（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，关于这两个图像的说法正确的是( )A. 甲是等压线，乙是等容线B. 乙图中p-t线与t轴交点对应的温度是-273.15℃，而甲图中V-t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成线性关系D. 乙图表明温度每升高1℃，压强增加的量相同，但甲图表明随温度的升高压强不变答案：A; D 解析：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项正确；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0 K，故B项错误；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项错误；由于图线是直线，故D项正确。7.（2021河南鹤壁高三月考）如图所示，一水平放置的薄壁汽缸，由截面积不同的两个圆筒连接而成，质量均为m=1.0 kg的活塞A、B用一长度为3L=30 cm、质量不计的轻细杆连接成整体，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动且不漏气。活塞A、B的横截面积分别为SA=100 cm2和SB=50 cm2，汽缸内A和B之间封闭有一定质量的理想气体，A的左边及B的右边都是大气，大气压强始终保持为p0=1.0×105Pa，当汽缸内气体的温度为T1=500 K时，活塞处于图示位置，保持平衡，求：（1）此时汽缸内理想气体的压强多大？（2）当汽缸内气体的温度从T1=500 K缓慢降至T2=400 K时，活塞A、B向哪边移动？移动的距离多大？答案：（1）1.0×105Pa（2）右10 cm解析：（1）设被封闭的理想气体压强为p，轻细杆对A和对B的弹力为F，对活塞A有p0SA=pSA+F对活塞B有p0SB=pSB+F联立解得p=p0=1.0×105Pa（2）当汽缸内气体的温度缓慢下降时，活塞处于平衡状态，缸内气体压强不变，气体等压降温，活塞A、B一起向右移动。活塞A最多移动至两筒的连接处。设活塞A、B一起向右移动的距离为x，对理想气体有V1=2LSA+LSB，T1=500 K，V2=(2L-x)SA+(L+x)SB，T2=400 K，SA=100 cm2，SB=50 cm2，由盖－吕萨克定律得V1T1=V2T2解得x=10 cm因为x<2L=20 cm，表明活塞A未到两筒的连接处，故活塞A、B一起向右移动了10 cm。素养提升练8.（多选）一定质量的气体在体积不变时，下列有关气体的状态变化的说法正确的是( )A. 温度每升高1℃，压强的增量是原来压强的1273B. 温度每升高1℃，压强的增量是0℃时压强的1273C. 气体的压强和热力学温度成正比D. 气体的压强和摄氏温度成正比答案：B; C 解析：根据查理定律p=CT，知C正确；将T=(273+t)K代入得p=C(273+t)，升高1℃时的压强为p1=C(274+t)，所以Δp=C=p273+t=p0273，B项正确。9.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. 无法确定答案：B解析：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，在管的D处钻一小孔，D处压强变为p0，故水银向左移动，封闭气体体积变小，又气体温度不变，由玻意耳定律可知压强变大，故B项正确。10.（2021江苏盐城高三月考）农业上常用的农药喷雾器的原理示意图如图所示，喷雾器内有13 L药液，上部封闭有1 atm的空气2 L。关闭喷雾阀门，打气筒每次可以打进1 atm、160 cm3的空气，设外界环境温度一定，忽略打气和喷药过程气体温度的变化，空气可看作理想气体。求：（1）要使喷雾器内气体压强增大到3 atm，打气筒应打气的次数n；（2）若压强达到3 atm时停止打气，并开始向外喷药，保持喷雾口与桶内液面相平，那么当喷雾器不能再向外喷药时，桶内剩下的药液的体积。答案：（1）25 （2）9 L解析：（1）设应打气n次，则有p1=1 atm，V1=160ncm3+2 L=(0.16n+2)Lp2=3 atm，V2=2 L根据玻意耳定律得p1V1=p2V2，解得n=25（2）由题意可知V1'=2 L，p1'=3 atm，p2'=1 atm根据玻意耳定律得p1'V1'=p2'V2'，解得V2'=6 L剩下的药液体积为V=15 L-6 L=9 L11.（★）（2021河北秦皇岛一中高二月考）如图所示，一根长L=100 cm、一端封闭的细玻璃管开口向上竖直放置，管内用h=25 cm长的水银柱封闭了一段长L1=30 cm的空气柱。已知大气压强为75 cmHg，玻璃管周围环境温度为27℃。求：（1）若将玻璃管缓慢倒转至开口向下，玻璃管中气柱将变成多长；（2）接着缓慢升高管内气体温度，温度升高到多少摄氏度时，管内水银恰好要溢出。答案：（1）60 cm（2）102℃解析：（1）以玻璃管内封闭气体为研究对象，设玻璃管横截面积为S，初态压强、体积分别为p1=p0+h=100 cmHg，V1=L1S倒转后压强、体积分别为p2=p0-h=50 cmHg，V2=L2S由玻意耳定律可得p1V1=p2V2代入数据解得玻璃管中气柱将变为L2=60 cm（2）由题意知初态的温度T2=(273+27)K=300 K当水银柱与管口相平时，管中气柱长为L3=L-h=100 cm-25 cm=75 cm体积为V3=L3S压强为p3=p0-h=50 cmHg由理想气体状态方程可得p2V2T2=p3V3T3代入数据解得T3=375 K，t=(T3-273)℃=102℃即温度最高升高到102℃时，管内水银恰好要溢出。创新拓展练12.体积为V=100 cm3的空心球带有一根有刻度的均匀长管，管上共有N=101个刻度，设长管与球连接处为第1个刻度，以后顺序往上排列，相邻两刻度间管的体积为0.2 cm3，水银液滴将球内空气与大气隔开，如图所示。当温度t=5℃时，水银液滴在刻度为N=21的地方。那么在此大气压下，能否用它测量温度？说明理由，若能，求其测量范围。（不计热膨胀）答案：能-5.7℃∼47.8℃解析：因为管口和大气相通，所以球内气体的体积随温度的升高而膨胀，气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律：V1T1=V2T2=ΔVΔT=恒量，温度的增加量与体积的增加量成正比，所以可以用来测量温度。测量温度的范围应该为气体的体积从V1=100 cm3等压变化到V2=100 cm3+100×0.2 cm3=120 cm3，这个范围所对应的气体温度T1∼T2之间，根据题意，当T0=273 K+5 K=278 K时，气体的体积V0=(100+20×0.2)cm3=104 cm3。根据盖-吕萨克定律：V0T0=V1T1=V2T2所以T1=V1T0V0=100×278104K=267.3 KT2=V2T0V0=120×278104K=320.8 K又267.3 K=-5.7℃，320.8 K=47.8℃所以，能测量温度的范围是-5.7℃∼47.8℃。特别提醒球内气体温度升高，做等压膨胀，解题的关键是确定测量温度的最大值和最小值对应的体积。温度为5℃时，水银液滴在刻度为N=21的地方，此时体积V0=(100+20×0.2)cm3。温度最低时水银液滴在刻度为N=1的地方，此时体积V1=100 cm3；温度最高时，水银液滴在刻度为N=101的地方，此时体积V2=100 cm3+100×0.2 cm3。