新教材适用2023_2024学年高中物理第2章气体固体和液体习题课理想气体状态方程的应用夯基提能作业新人教版选择性必修第三册

这是一份新教材适用2023_2024学年高中物理第2章气体固体和液体习题课理想气体状态方程的应用夯基提能作业新人教版选择性必修第三册，共8页。
第二章　习题课　理想气体状态方程的应用基础达标练一、选择题1．(多选)(2023·福州二中月考)一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度是27 ℃，则温度的变化是( AB )A．升高到450 K  B．升高了150 ℃C．升高到40.5 ℃  D．升高到450 ℃解析： 气体做等压变化，由盖—吕萨克定律得＝，所以＝，T2＝450 K，ΔT＝(450－300) K＝150 K＝150 ℃。2.如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭空气的下列说法正确的是( B )A．体积不变，压强变小  B．体积变小，压强变大C．体积不变，压强变大  D．体积变小，压强变小解析： 当水位升高时，细管中的水位也升高，被封闭空气的体积减小，由玻意耳定律可知，压强增大，所以B正确。3．血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压的数值。充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将60 cm3的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为5V，压强计示数为150 mmHg。已知大气压强等于750 mmHg，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于( D )A．30 cm3  B．40 cm3C．50 cm3  D．60 cm3解析： 取5次充气后，臂带内所有气体为研究对象，初态压强为p0＝750 mmHg，体积为V0＝V＋5ΔV，其中ΔV＝60 cm3；末态压强计示数为150 mmHg，则气体压强p1＝p0＋150 mmHg＝900 mmHg，体积为V1＝5V，根据玻意耳定律得p0V0＝p1V1，解得V＝60 cm3，D正确。4．(2023·梅河口市第五中学高二期末)中国职业篮球联赛(简称CBA联赛)是我国最顶尖的篮球赛事，赛前对篮球的检查是一项重要工作。比赛用球的体积为V0，标准气压为0.48－0.62 bar(1 bar＝105 Pa)。有一篮球经检测发现气压为0.3 bar，现用打气筒对其充气，打气筒每次能充入压强为105 Pa、体积为0.02V0的气体，气体可视为理想气体，忽略充气过程温度和篮球体积的变化，则为达到比赛用球标准，充气次数至少为( C )A．2  B．6C．9  D．16解析： 设充气次数为n次，根据玻意耳定律p1V0＋np0×0.02V0＝p2V0，代入数据，0.3×105 Pa×V0＋105 Pa×0.02V0×n＝0.48×105 Pa×V0，解得n＝9，故选C。5．(2023·海南三亚期中)一定质量的理想气体经过一系列变化过程，如图所示，下列说法正确的是( B )A．b→c过程中，气体压强不变，体积增大B．a→b过程中，气体体积增大，压强减小C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小D．c→a过程中，气体温度不变，体积变小解析： b→c过程中，气体的压强保持不变，温度降低，即Tb>Tc，根据盖—吕萨克定律，有＝，可得Vb>Vc，即体积减小，A错误；a→b过程中，气体的温度保持不变，压强减小，pa>pb，根据玻意耳定律，有paVa＝pbVb，可得Va<Vb，即体积增大，故B正确；c→a过程中，由题图可知，为一定值，根据理想气体状态方程＝C(常量)可知，气体发生等容变化，气体压强增大、温度上升，体积不变，C、D错误。故选B。二、非选择题6．(2023·山东泰安高三上期末)汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低都容易导致交通事故。已知某型号轮胎能在100 ℃温度下正常工作，在此温度工作时的理想胎压为3.534×105 Pa。在温度t为27 ℃时，某同型号轮胎内空气的压强为1.767×105 Pa、质量为m，为使该轮胎在100 ℃时的胎压达到理想值，需要给该轮胎充气，设轮胎容积一直不变，求需要充入空气的质量。(T＝273 K＋t)答案：m解析：以充气后所有气体为研究对象，在状态1的体积为V1，温度为T1＝273 K＋100 ℃＝373 K，压强为p1＝3.534×105 Pa；在状态2的体积为V2，温度为T2＝273 K＋27 ℃＝300 K，压强为P＝1.767×105 Pa；由理想气体状态方程，有＝，解得V2＝V1，因为同种气体在相同温度、相同压强下的密度一定，所以质量比等于体积比，故充气后，总质量为M＝m，需要充入空气的质量为Δm＝M－m＝m。7. (2023·北京市高三学业水平等级考试模拟卷三)如图所示，上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内。在气缸内距缸底60 cm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＝1.0×105 Pa为大气压强)，温度为300 K。现缓慢加热气缸内气体，当温度为330 K，活塞恰好离开a、b；当温度为360 K时，活塞上升了4 cm。g取10 m/s2求：(1)活塞的质量；(2)物体A的体积。答案：(1)4 kg　(2)640 cm3解析：(1)设物体A的体积为ΔV。T1＝300 K，p1＝1.0×105 Pa，V1＝60×40 cm3－ΔV，T2＝330 K，p2＝ Pa，V2＝V1，T3＝360 K，p3＝p2，V3＝64×40 cm3－ΔV，由状态1到状态2为等容过程＝，代入数据得m＝4 kg。(2)由状态2到状态3为等压过程＝，代入数据得ΔV＝640 cm3。能力提升练一、选择题1．如图所示，一定质量的理想气体经历 a→b、b→c、c→d、d→a四个过程，下列说法正确的是( C )A．a→b过程中气体压强减小B．b→c过程中气体压强增大C．c→d过程中气体压强增大D．d→a过程中气体压强减小解析： 根据理想气体状态方程＝C(常量)可知，V＝T，在V－T图像中，图线上各点与坐标原点的连线的斜率与压强有关，斜率越大，压强越小。a→b过程，图线的延长线过坐标原点，为等压线，所以压强不变，A错误；b→c过程，图线上各点与坐标原点的连线的斜率越来越大，故压强越来越小，即pb>pc，B错误；c→d过程，图线上各点与坐标原点的连线的斜率越来越小，故压强越来越大，即pd>pc，故C正确；d→a过程，图线上各点与坐标原点的连线的斜率越来越小，故压强越来越大，即pa>pd，D错误，故选C。2. (2023·江苏省阜宁中学月考)如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气。若玻璃管中水柱上升，则外界大气的变化可能是( A )A．温度降低，压强增大B．温度升高，压强不变C．温度升高，压强减小D．温度不变，压强减小解析： 由题意可知，封闭空气温度与大气温度相同，封闭空气体积随水柱的上升而减小，将封闭空气近似看作理想气体，根据理想气体状态方程＝C(常量)可知，若封闭空气温度降低，体积减小，则压强可能增大、不变或减小，外界气体压强也可能增大、不变或减小，A正确；若封闭气体温度不变或温度升高，体积减小，则压强一定增大，外界气体压强也一定增大，B、C、D错误。3.拔罐是中医传统养生疗法之一，如图所示，以罐为工具，将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，以达到通经活络、祛风散寒等作用。罐内封闭气体质量和体积变化不计，可以看作理想气体。火罐“吸”到皮肤上之后，下列说法正确的是( B )A．火罐内的气体温度不变B．火罐内的气体温度降低，压强减小C．火罐内的气体温度降低，压强不变D．火罐内的气体单位体积分子数增大，压强不变解析： 把罐扣在皮肤上，罐内气体的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经过热传递，温度不断降低，发生等容变化，由查理定律可知，气体压强减小，小于大气压，火罐在内外气体压力差作用下，“吸”在皮肤上，故A、C错误，B正确；因为体积不变，火罐内气体单位体积分子数不变，温度降低，压强减小，D错误。4. (多选)(2023·资溪县第一中学高二期末)如图所示，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度为l＝20 cm，B侧水银面比A侧的高h＝15 cm。现将开关 K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面一样高时将开关K关闭；再缓慢加热A侧空气柱，最终B侧水银面比A侧的高h3＝5 cm。已知大气压强p0＝75  cmHg，环境温度为 27 ℃且不变。则下列说法正确的是( BD )A．初始状态，A侧气体压强为60 cmHgB．放出部分水银后K关闭时，A 侧空气柱长度为 24 cmC．开关K打开时，放出的水银在管内的长度为19 cmD．A侧空气柱最终温度约为80 ℃解析： 初始状态，A 侧气体压强为p1＝p0＋h＝90 cmHg，A错误；放出部分水银后K关闭，根据玻意耳定律得p1lS＝p0l2S，解得l2＝24 cm，A 侧空气柱长度为 24 cm，B正确；开关K打开时，放出的水银在管内的长度为Δh＝4 cm＋4 cm＋15 cm＝23 cm，C错误；根据理想气体状态方程得＝，解得t3＝80 ℃，A侧空气柱最终温度约为80 ℃，D正确。故选BD。二、非选择题5．(2023·山东济南历城二中高三下质检)如图所示，气缸中有一可自由滑动的活塞把气缸隔成两个密闭的气室，左室顶部有一个截面积为S的圆孔，初始时两个气室与外界大气相通，体积均为V0。圆孔中塞上质量为m的橡皮塞，橡皮塞与圆孔间的最大静摩擦力为fm，用打气筒向右侧气室打气，直至橡皮塞刚好上滑。气体温度均保持不变，室外空气密度为ρ，大气压强为p0，重力加速度为g，求：(1)橡皮塞刚好上滑时左室气体的体积；(2)为了使橡皮塞刚好上滑，需要向右侧气室内打入的空气质量。答案：(1)　(2)2ρV0解析：(1)橡皮塞刚好上滑时，设左室气体的体积为V，压强为p，对橡皮塞受力分析，可得mg＋fm＋p0S＝pS，左室气体发生等温变化，由玻意耳定律有p0V0＝pV，解得V＝。(2)设需要向右侧气室打入的空气的体积为ΔV，因活塞可自由滑动，故末态右侧气室的压强与左侧气室的压强相等，右侧气室气体体积为2V0－V。把右侧气室原有气体与打入的气体整体作为研究对象，发生等温变化，有p(2V0－V)＝p0(V0＋ΔV)，解得ΔV＝，需要向右侧气室内打入的空气质量Δm＝ρΔV＝2ρV0。6.如图所示，一根两端开口、横截面积为S＝8 cm2的足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)。管中有一个质量不计的光滑活塞静置于P处，活塞下封闭着长度L＝21 cm的气柱，气体的温度为t1＝7 ℃，外界大气压p0＝1.0×105 Pa＝76 cmHg，重力加速度g ＝10 m/s2，忽略水银槽的液面变化。(T＝t＋273  K)(1)若在活塞上放一个质量为m＝0.4 kg的砝码，保持气体的温度t1不变，则平衡后气柱长度是多少？活塞向下移动的距离是多少？(2)若保持砝码的质量不变，对气体缓慢加热至t2时，活塞恰好回到P处，则气体温度t2是多少？答案：(1)0.2 m　0.048 m　(2)74.2 ℃解析：(1)封闭气体初状态参量p1＝p0＝1.0×105 Pa＝76 cmHg，V1＝LS气体末状态参量p2＝p0＋＝1.05×105 Pa＝79.8 cmHg，V2＝L2S气体发生等温变化，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2代入数据解得L2＝20 cm＝0.2 m设管内外水银面的高度差为h cm，封闭气体压强p2＝p0＋ph＝(76＋h)cmHg解得h＝3.8活塞向下移动的距离l＝L－L2＋h＝21 cm－20 cm＋3.8 cm＝4.8 cm ＝0.048 m。(2)气体初状态的温度T2＝(273＋7) K＝280 K，加热过程气体压强不变，活塞回到P处时，空气柱的长度L3＝L2＋l＝24.8 cm，气体体积V3＝L3S气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律得＝，即＝代入数据解得T3＝347.2 K则t2＝(347.2－273)℃＝74.2 ℃。