2021学年2.1 气体的状态随堂练习题

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【特供】第1节气体的状态-2课堂练习一．填空题1．我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K．某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化．如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T0＝300 K，压强p0＝1 atm，封闭气体的体积V0＝6 m3．如果将该气缸下潜至990 m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体．求：(1)求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强)．(2)下潜过程中封闭气体内能________(填“增加”或“减少”)，外界对气体所做的功________放出的热量(填“大于”或“小于”)． 2．如图，为洗衣机水位控制器的示意图，洗衣机进水前塑料管内充满空气，塑料管顶端连接着压强传感器。进水时，洗衣桶内水位上升，塑料管中空气压强_____（选填“增大”“减小”或“不变”），若此时水进入塑料管的高度为1.75cm，压强传感器测得气体压强是1.03×105Pa，则塑料管总长度约为_____cm．（设大气压强是1.0×105Pa，不计塑料管下部水平部分长度）3．如图所示，一定质量的理想气体经历A→B．B→C．C→A三个变化过程，则：（1）符合查理定律的变化过程是　________；C→A过程中气体　________（选填“吸收”或“放出”）热量，　________（选填“外界对气体”或“气体对外界”）做功，气体的内能　________。（选填“增加”．“减少”或“不变”）（2）已知理想气体在状态A时的温度是27 ℃，求气体在状态C时的温度____。 4．如图，一容器两端是直径不同的两个圆筒，里面各有一个活塞，活塞横截面积分别是，，质量分别为，，它们之间用一轻杆相连并保持平衡。活塞与圆筒壁间无摩擦，活塞B的下面和大气相通，活塞A的上面是真空。若大气压强，重力加速度，则被封闭气体的压强为______Pa；若略微降低筒内气体的温度，重新平衡后，筒内气体压强将______（选填“变大”．“不变”或“变小"）。5．如图所示气缸内，活塞A封闭了一定质量的理想气体，活塞通过转轴与一个曲轴连杆机构连接，气体对活塞产生的推力通过曲轴连杆机构转化为对转轴O的力矩。已知连杆长AB=10cm，曲轴长BO=6cm，活塞面积20cm2，当转至曲轴与AO垂直时，气缸的体积为400mL，气体的压强为，则此时活塞推力对O点的力矩为________；保持气体温度不变，当曲轴顺时针转过90°，转至OBA在一直线上时，气缸内压强为________Pa。(外界大气压力)6．如图所示，质量为M的气缸用质量为m的活塞在缸内密封一定质量的理想气体，活塞跟缸壁间的摩檫力不计，大气压为p0，活塞的横截面积为S，整个装置倒立在水平地面上，当封闭气体温度为T时，活塞恰好跟地面虚接触，此时封闭气体的压强为____；当温度升高到某一个值时，发现气缸恰好跟地面接触，则此时封闭气体的温度为_____.7．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃，该气体在状态在B时的温度为_______℃；在C时的温度为_________℃；该气体从状态A到状态C的过程中吸收的热量是_________J。8．如图，气缸固定于水平面，用截面积为20cm2的活塞封闭一定量的气体，活塞与缸壁间摩擦不计．当大气压强为1.0×105Pa．气体温度为87℃时，活塞在大小为40N．方向向左的力F作用下保持静止，气体压强为____Pa．若保持活塞不动，将气体温度降至27℃，则F变为______N．9．如图，气缸内底部面积为0.002m2，被活塞封闭在气缸内的空气温度为-7℃，活塞质量为8kg。当气缸缸筒竖直放置时，活塞距缸底L，则此时封闭空气的温度为____K，压强为_______Pa。现将质量m＝2kg的物体A放在活塞上时，欲使活塞距缸底仍为L，应使缸内气体升高到______℃。（大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2） 10．若假设乙醚液体全部挥发后的乙醚气体近似看成理想气体，则乙醚液体中含有的乙醚分子数为_________，在标准状况下乙醚液体全部挥发后的乙醚气体的体积为_________L.（已知乙醚的摩尔质量：，乙醚液体密度为，阿伏加德罗常数，气体在标准状况下的体积为，结果取一位有效数字）11．一定质量理想气体经历某种状态变化，图线①表示变化过程中的p﹣T关系，图线②表示变化过程中的V﹣T关系，则此变化过程气体遵循__定律（填写气体实验定律的名称）。当这部分气体经过其他变化到达某一状态时，压强为1.5p0，体积为2V0时，则气体的热力学温度为__K。12．如图，粗细相同的玻璃管A和B由一橡皮管连接，A管内封闭了长为l0cm的空气柱，B管开口且足够长，初始时两管水银面等高，外界大气压为75cmHg．固定A管，将B管沿竖直方向缓慢下移一段距离，使A管内的水银液面下降2cm，此时A管内气体压强为_____cmHg；然后保持B管不动，并在B管内缓慢注入水银，注入_____cm水银后，A管内气柱长度恢复为10cm。13．在“研究温度不变时，一定质量气体的压强与体积的关系”实验中需要用到__________传感器，获得实验数据后，为了更直观地显示两个变量的函数关系，对图线做了“化曲为直”的变换处理，此时纵坐标为压强，则横坐标为__________。14．封闭在汽缸内一定质量的理想气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，气体的密度________（选填“增大”．“减小”或“不变”），气体的压强________（选填“增大”．“减小”或“不变”），气体分子的平均动能________（选填“增大”．“减小”或“不变”），每秒撞击单位面积器壁的气体分子数________（选填“增加”．“减少”或“不变”）。15．一定质量的理想气体，由状态A通过如图所示的箭头方向变化到状态C．则气体由状态A到状态B的过程中，气体的内能_________（选填“增大”．“减小”或“不变”），气体由状态A到状态C的过程中，气体与外界总的热交换情况是_________（选填“吸热”．“放热”或“无法确定”）
参考答案与试题解析1．【答案】(1)5.6×10－2m3(2)减少；小于【解析】【详解】（1）气缸在海平面时，对于封闭气体：
气缸在990m深处时，海水产生的压强为：
封闭气体的压强为：，。
根据理想气体状态方程得：代入数据得：；（2）[1] 下潜过程中温度降低，其内能减小，即：； [2] 由上知封闭气体的体积减小，外界对气体做功，，封闭气体可视为理想气体，温度降低，其内能减小，，根据热力学第一定律得：，即下潜过程中封闭气体放热，而且由于，则外界对气体所做的功小于放出的热量。2．【答案】    (1). 增大    (2). 60cm【解析】【分析】分析塑料管中的气体，根据气体状态变化方程可知，体积减小，可知压强变化；根据玻意耳定律求解塑料管总长度。【详解】当洗衣机进水时，洗衣桶内的水位上升，塑料管中空气的体积减小，根据气体方程PV/T＝C得，塑料管中空气的压强增大。当洗衣桶内的水位达到一定深度时，水进入塑料管的高度为1.75cm，设塑料管的长度是xcm；根据气体方程PV/T＝C得：P0x？S＝P1（x﹣1.75）？S解得：x＝60cm。3．【答案】B→C    吸收    气体对外界    增加    150 K    【解析】【详解】（1）[1][2][3][4]．B→C过程中，体积不变，为等容变化过程，符合查理定律；C→A过程为等压变化，随着温度升高，气体内能增加，气体膨胀对外界做功，根据热力学第一定律可知：气体吸收热量．（2）[5]．C→A过程中气体压强不变，由盖—吕萨克定律可知：＝可得TC＝150 K.4．【答案】    不变    【解析】【来源】第三部分专项卷气体压强和温度的关系专项卷 【详解】[1]设被封闭气体压强为p，以A．B活塞为研究对象，根据平衡状态有：对活塞A:对活塞B:代入数据联立可解得[2]若温度稍微降低，气体体积减小，活塞将向上移动，此时受力情况不变，因此筒内气体压强不变。5．【答案】6        【解析】【来源】第三部分专项卷气体的压强与体积的关系专项卷 【详解】[1] 由勾股定理得：力臂活塞受力如图所示由平衡条件得：pS=p0S+Fcosθ解得：F=125N根据牛顿第三定律可知，杆对B点的作用力F′=F，活塞对O点的力矩M=F′L=F′×OAsinθ=125×0.08×0.6=6N？m[2] 以气缸内气体为研究对象，在曲轴顺时针转过90°，转至OBA在一直线上的过程中，由玻意耳定律得：p1V1=p2V2即6．【答案】        【解析】【来源】上海市长宁区市三中2018-2019学年高一下学期5月月考物理试题 【详解】[1]当封闭气体温度为T时活塞对地面无压力对活塞：p1S+mg=p0S，即：.[2]当温度升为T2时气缸对地面无压力，对气缸：p2S=p0S+Mg即：.对缸内气体发生等容变化，由查理定律得：解得：.7．【答案】-73℃    27℃    200J    【解析】【来源】2020届陕西省榆林市高三（下）高考模拟第三次测试理科综合物理试题 【分析】【详解】[1] 从状态A变化到状态B，气体体积不变，由查理定律可得解得[2]从状态B变化到状态C，气体压强不变，由盖吕-萨克定律可得解得[3] 气体从状态B变化到状态C，压强不变，体积膨胀对外做功理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，因为可知气体的内能不变，再由热力学第一定律可知，气体从状态A到状态C的过程中需要吸收的热量为8．【答案】    0    【解析】【来源】2017年上海市普通高中学业水平等级性考试物理试题 对活塞： ，解得 若保持话塞不动，将气体温度降至27℃，则根据 ；解得 ；因此时内外气压相等，故F=0.9．【答案】266    1.4105    12    【解析】【分析】【详解】[1]根据T=t+273K得，封闭空气的温度[2]对活塞受力平衡，有解得[3]当将m=2kg的物体放在活塞上时，以A和活塞整体为研究对象，有解得缸内气体发生的是等容变化，根据查理定律，有代入数据有解得则10．【答案】个    0.2    【解析】【来源】第二部分单元卷第六章分子和气体定律基础测试卷 【详解】[1][2] 1ml对应的质量m=ρV=0.713×1=0.713g对应的分子数1ml液体成为气体后的体积为：11．【答案】查理    819    【解析】【来源】2016年上海市八校联考高三模拟试卷（3月份) 【详解】[1]图线②表示等容过程，故满足查理定律[2]初态：，，末态：，， 根据理想气体状态方程得：12．【答案】    (1). 62.5    (2). 16.5【解析】【分析】A部分封闭气体做等温变化，根据玻意耳定律列式求解使A管内的水银液面下降2cm时A管内气体压强；根据几何关系求解注入水银长度。【详解】设左右两端横截面积为S；A部分气体初态压强为：P1＝P0＝75cmHg．体积为：V1＝10S末态：体积为：V2＝12S由玻意耳定律得：P1V1＝P2V2代入数据解得：P2＝62.5cmHg设注入水银柱的长度为x，则x＝2+2+（75﹣62.5）cm＝16.5cm13．【答案】压强    体积的倒数（）    【解析】【来源】2020年上海市普通高中物理学业水平合格性考试模拟卷（四） 【分析】【详解】[1]“研究温度不变时，一定质量气体的压强与体积的关系”实验中需要用到压强传感器。[2]获得实验数据后，为了更直观地显示两个变量的函数关系，对图线做了“化曲为直”的变换处理，此时纵坐标为压强p，根据，可得则坐标为体积的倒数。14．【答案】不变    增大    增大    增加    【解析】【来源】第三部分专项卷气体压强和温度的关系专项卷 【详解】[1]一定质量的气体，如果保持气体体积不变，由密度公式可知气体密度不变；[2]由理想气体气体状态方程可知，如果保持气体体积不变，当温度升高时，气体的压强增大；[3][4]温度是气体分子平均动能变化的标志，当温度升高时，气体分子的平均动能增大，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增加。15．【答案】不变    放热    【解析】【来源】第四部分期中期末卷高一年级第二学期期末拓展提高卷 【详解】[1]．根据可知，由图像可知，气体由状态A到状态B的过程中，气体的温度不变，则气体的内能不变；[2]．理想气体从状态A变化到状态B，气体体积减小，W＞0，从B到C，体积不变，压强减小，所以温度降低，内能减小，由△U=Q+W，气体由状态A到状态C的过程中，气体与外界总的热交换情况是，Q＜0，则气体放热．