2021学年第1章 分子动理论与气体实验定律本章综合与测试免费当堂达标检测题

第1章　分子动理论与气体实验定律

专题强化练3　气体状态变化的图像问题

一、选择题

1.(2020山东济南3月高三检测,)(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p-t图线与t轴交点对应的温度是-273.15 ℃,而甲图中V-t图线与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.满足乙图变化规律的气体,温度每升高1 ℃,压强增加量相同

2.(2019山东潍坊高三上期末检测,)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1个标准大气压,标准状态(0 ℃,1个标准大气压)下气体的摩尔体积为22.4 L/mol。则在状态B时气体的体积为(　　)

A.5.6 L B.3.2 L

C.1.2 L D.8.4 L

3.(2019广东深圳高级中学高二下期中,)(多选)一定质量的气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与横坐标轴平行,da与bc平行,则气体体积在(　　)

A.ab过程中不断增加

B.bc过程中保持不变

C.cd过程中不断增加

D.da过程中保持不变

二、非选择题

4.(2020江苏南京高三一模,)如图所示,一定质量的理想气体,在不同的温度下,有着不同的等温线,则t1　　　　(选填“小于”“等于”或“大于”)t2;温度为t1时,等温线有M、N两个状态,则pMVM　　　　(选填“小于”“等于”或“大于”)pNVN。 

5.(2019豫南九校联考,)如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图像。已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa。

(1)说出A→B过程中压强变化的情形,并根据图像提供的信息,计算图甲中TA的温度值。

(2)请在图乙坐标系中,作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p-T图像,并在图线相应位置上标出字母A、B、C。需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程。

6.(2019山东淄博一中高二月考,)如图1所示,水平放置的气缸内壁光滑,活塞厚度不计,在A、B两处设有限制装置,使活塞只能在A、B之间运动,B侧气缸的容积为V0,A、B之间的容积为0.1V0。开始时活塞在B处,气缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强),温度为297 K,现缓慢加热气缸内气体,直至温度变为399.3 K。求:

(1)活塞刚离开B处时气缸内气体的温度TB;

(2)缸内气体最后的压强p;

(3)在图2中画出整个过程的p-V图线。

7.(2019湖南衡阳二模,)如图甲所示为“⊥”形上端开口的玻璃管,管内有一部分水银封住密闭气体,上管足够长,管内上、下两部分的横截面积分别为S1=2 cm2、S2=1 cm2。封闭气体初始温度为451 K,气体长度为L=22 cm,图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线,大气压强p0=76 cmHg。求:

(1)h1和h2的值;

(2)若缓慢升高气体温度,升高到多少开尔文可将所有水银全部压入上管内。

答案全解全析

第1章　分子动理论与气体实验定律

专题强化练3　气体状态变化的图像问题

一、选择题

1.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,题图甲是等压线,题图乙是等容线,故A正确;由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点坐标为-273.15 ℃,故B错;查理定律是气体实验定律,是一定质量的气体在温度不太低、压强不太大、体积不变的条件下得出的,故C错;由于图线是直线,故D正确。

2.D　此气体在0 ℃时,压强为标准大气压,所以此时它的体积应为22.4×0.3 L=6.72 L,由图线所示,从压强为p0到A状态,气体做等容变化,A状态时气体的体积为6.72 L,温度为(127+273)K=400 K,从A状态到B状态为等压变化,B状态的温度为(227+273)K=500 K,根据盖—吕萨克定律V_A/T_A =V_B/T_B 得,VB=(V_A T_B)/T_A =(6"." 72×500)/400 L= 8.4 L。

3.AB　首先,因为bc的延长线通过原点,所以bc是等容线,则气体体积在bc过程中保持不变,故B正确;ab是等温线,气体的温度不变,压强减小,则体积增大,故A正确;cd是等压线,气体的压强不变,温度降低,则体积减小,故C错误;如图所示,连接dO、aO,由于dO的斜率大,所以Vd<Va,所以da过程中气体体积不是保持不变,故D错误。

二、非选择题

4.答案　大于　等于

解析　在p-V图像中作一条等压线如图所示:

同一压强下,两条等温线上对应体积分别为V1、V2,由图可知V1>V2,根据盖—吕萨克定律可得

V_1/T_1 =V_2/T_2

可得T1>T2,即t1>t2,填“大于”。

同一等温线上各个状态温度相同,根据理想气体状态方程可得

(p_M V_M)/T_M =(p_N V_N)/T_N

故pMVM=pNVN,即填“等于”。

5.答案　见解析

解析　(1)从题图甲可以看出,A与B连线的延长线过原点,所以A→B是一个等压变化,即pA=pB

根据盖—吕萨克定律可得V_A/T_A =V_B/T_B

所以TA=V_A/V_B TB=(0"." 4)/(0"." 6)×300 K=200 K。

(2)由题图甲可知,由B→C是等容变化,根据查理定律得p_B/T_B =p_C/T_C

所以pC=T_C/T_B pB=400/300pB=4/3pB=4/3×1.5×105 Pa=2.0×105 Pa

则可画出由状态A→B→C的p-T图像如图所示。

6.答案　(1)330 K　(2)1.1p0　(3)图见解析

解析　(1)活塞离开B处前缸内气体发生等容变化

气缸内的气体初状态为p1=0.9p0,V1=V0,T1=297 K

当活塞刚离开B处时,气体的状态参量p2=p0,V2=V0,T2=TB

根据查理定律有p_1/T_1 =p_2/T_2 ,得(0"." 9p_0)/297K=p_0/T_B

所以TB=330 K

(2)随着温度不断升高,活塞最后停在A处时,气体的状态参量p4=p,V4=1.1V0,T4=399.3 K

根据理想气体状态方程有(p_1 V_1)/T_1 =(p_4 V_4)/T_4

代入数据得p=1.1p0

(3)随着温度的升高,当活塞恰好停在A处时,气体的状态参量p3=p0,V3=1.1V0,T3=TA

由(p_1 V_1)/T_1 =(p_3 V_3)/T_3

得(0"." 9p_0 V_0)/297K=(p_0 "•" 1"." 1V_0)/T_A

解得TA=363 K

综上可知,气体在温度由297 K升高到330 K过程中,气体做等容变化,由330 K升高到363 K过程中,气体做等压变化,由363 K升高到399.3 K过程中,气体做等容变化。故整个过程的p-V图像如图所示。

7.答案　(1)2 cm　4 cm　(2)504 K

解析　(1)由题图乙可知,初状态:p1=p0+ph1+ph2=82 cmHg①

末态:S1h1=S2h3②

p2=p0+ph2+ph3=84 cmHg③

①②③联立解得:h1=2 cm、h2=4 cm

(2)以封闭气体为研究对象

初态:p1=82 cmHg、V1=S1L、T1=451 K

末态:p2=84 cmHg、V2=S1(L+h1)

由理想气体的状态方程得(p_1 V_1)/T_1 =(p_2 V_2)/T_2

代入数据解得:T2=504 K