人教版 (2019)选择性必修 第三册3 气体的等压变化和等容变化课时练习

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册3 气体的等压变化和等容变化课时练习，共6页。
1．在一定的温度下，—定质量的气体体积减小时，气体的压强增大，下列说法正确的是( )
A．单位体积内的分子数增多，单位时间内分子对器壁碰撞的次数增多
B．气体分子的密度变大，分子对器壁的吸引力变大
C．每个气体分子对器壁的平均撞击力都变大
D．气体密度增大，单位体积内分子数变小
【答案】A
【解析】气体压强的微观表现是气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数，是由分子的平均动能和单位体积内的分子数共同决定的．温度不变一定说明气体分子的平均动能不变，气体体积减小时，单位体积内分子数增多，故气体的压强增大，故A正确．
2．一定质量的气体在等容变化过程中，温度每升高1 ℃，压强的增加量等于它在27 ℃时压强的( )
A． eq \f(1,27)B． eq \f(1,273)
C． eq \f(1,300)D． eq \f(1,573)
【答案】C
【解析】一定质量的气体，在压强不变时有V＝CT＝C(t＋273)，设27 ℃时的体积为V1，故有 eq \f(ΔV,ΔT)＝C＝ eq \f(V1,300)，故有ΔV＝ eq \f(V1,300)·ΔT，即温度每升高1 ℃，增加的体积等于它在27 ℃时体积的 eq \f(1,300)．
3．(多选)如图所示，在一只烧瓶上连一根玻璃管，把它跟一个水银压强计连在一起，烧瓶里封闭着一定质量的气体，开始时水银压强计U形管两端水银面一样高．下列情况下，为使U形管两端水银面一样高，管A的移动方向是( )
A．如果把烧瓶浸在热水中，应把A向下移
B．如果把烧瓶浸在热水中，应把A向上移
C．如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向下移
D．如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向上移
【答案】AD
【解析】使U形管两端水银面一样高，即保持封闭气体的压强始终等于外界大气压且不变，若把烧瓶浸在热水中，气体体积增大，A中水银面上升，为使两管水银面等高，应把A向下移，故A正确，B错误；若把烧瓶浸在冷水中，气体体积减小，B管中水银面上升，为使两管水银面等高，应把A向上移，故C错误，D正确．
4．(多选)如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的p－T图像，由图像可知( )
A．VA＝VBB．VB＝VC
C．VB＜VCD．VA＞VC
【答案】AC
【解析】图线AB的延长线过p－T图像的坐标原点，说明从状态A到状态B是等容变化，A正确；连接OC，直线OC也是一条等容线，且直线的斜率比AB小，则C状态的体积要比A、B状态大，C正确，B、D错误．
5．在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，出现这种现象的主要原因是( )
A．软木塞受潮膨胀
B．瓶口因温度降低而收缩变小
C．白天气温升高，大气压强变大
D．瓶内气体压强因温度降低而减小
【答案】D
【解析】冬季气温较低，瓶中的气体在V不变时，p因T减小而减小，这样瓶外的大气压力将瓶塞往下推，使瓶塞盖得紧紧的，所以拔起来就感到很吃力，故D正确．
6．(多选)(2023年孝感联考)小明同学学习了气体的知识后，设计了一种测量教室内气温的简易装置，其结构如图所示．大玻璃泡A内封闭有一定量的空气，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映玻璃泡内空气的温度(即环境温度)，已知教室内的气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强，当教室温度为27 ℃时，B管内水银面的高度为16 cm．B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，下列说法正确的是( )
A．该测温装置利用了气体的等容变化的规律
B．教室温度为27 ℃时，封闭气体的压强相当于92 cm高的水银柱产生的压强
C．x＝20 cm时，教室内温度低于27 ℃
D．环境温度不变时，若玻璃泡A上有细孔，则玻璃泡A内空气物质的量会减少
【答案】AC
【解析】B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，该测温装置利用了气体的等容变化的规律，A正确；教室温度为27 ℃时，封闭气体的压强p＝76 cm－16 cm＝60 cm(汞柱)，B错误；x＝20 cm时，气体压强减小，根据 eq \f(p,T)＝C可知，教室内温度小于27 ℃，C正确；环境温度不变时，若玻璃泡A上有细孔，由于玻璃泡内气压小于外界气压，则玻璃泡A内空气物质的量会增加，D错误．
7．如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量且同温度的空气，气柱长度H1＞H2，水银柱长度h1＞h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是( )
A．均向下移动，A管移动较多
B．均向上移动，A管移动较多
C．A管向上移动，B管向下移动
D．无法判断
【答案】A
【解析】因为在温度降低过程中，被封闭气柱的压强恒等于大气压强与水银柱因自身重力而产生的压强之和，故被封闭空气均做等压变化．由此推知，封闭气柱下端的水银面高度不变．根据盖­吕萨克定律有ΔV＝ eq \f(ΔT,T)·V，因A、B管中的封闭气柱初温T相同，温度改变量ΔT也相同，且ΔT＜0，所以ΔV＜0，即A、B两管中气柱的体积都减小．又因为H1＞H2，A管中气柱的体积较大，|ΔV1|＞|ΔV2|，A管中气柱体积减小得较多，故A、B两管气柱上方的水银柱均向下移动，且A管中的水银柱移动较多，A正确．
8．如图所示是某气体经历的两个状态变化过程的p－T图像，对应的p－V图像应是( )
A B C D
【答案】C
【解析】在p－T图像中AB的延长线过原点，所以A→B为等容过程，体积不变，从A到B气体的压强增大，温度升高；B→C为等温过程，从B到C气体的压强减小，体积变大，C正确．
9．(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( )
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轴的交点对应的温度不一定是－273.15 ℃
C．由乙图可知，对于一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成一次函数关系
D．乙图表明温度每升高1 ℃，压强增加量相同，但甲图表明随温度的升高，压强不变
【答案】AD
【解析】由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15 K)及盖­吕萨克定律V＝CT＝C(t＋273.15 K)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点对应的温度为－273.15 ℃，即热力学温度的0 K，B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，C错误；由于图线是直线，D正确．
B组·能力提升
10．如图所示，汽缸呈圆柱形，上部有挡板，内部高度为h．筒内一个很薄的质量不计的活塞封闭一定量的理想气体，开始时活塞处于离底部 eq \f(h,2)的高度，外界大气压强为1×105 Pa，温度为127 ℃，现对气体加热．求：
(1)当活塞刚好到达汽缸口时气体的温度；
(2)气体温度达到607 ℃时气体的压强．
解：以封闭气体为研究对象，p1＝p2＝p0，做等压变化．
由盖­吕萨克定律有 eq \f(V1,T1)＝ eq \f(V2,T2)，
代入数据解得T2＝800 K．
(2)T3＝607 ℃＝880 K＞T2，到达汽缸口之后做等容变化．
由查理定律有 eq \f(p2,T2)＝ eq \f(p3,T3)，
代入数据解得p3＝1.1×105 Pa．
11．如图所示，一定质量的某种气体从状态A经B、C、D再回到A，问AB、BC、CD、DA各是什么过程？已知气体在状态A时体积为1 L，求其在状态B、C、D时的体积各为多少？并把此图改画为p－V图．
解：AB过程是等容升温升压，BC过程是等压升温增容即等压膨胀，CD过程是等温减压增容即等温膨胀，DA过程是等压降温减容即等压压缩．
已知VA＝1 L，VB＝1 L(等容过程)，
由 eq \f(VC,TC)＝ eq \f(VB,TB)(等压过程)得VC＝ eq \f(VB,TB)TC＝ eq \f(1,450)×900 L＝2 L，
由pDVD＝pCVC(等温过程)得VD＝ eq \f(pCVC,pD)＝ eq \f(3×2,1) L＝6 L，
改画的p－V图如图所示．
12．我国部分地区有放孔明灯祈福的习俗．如图所示为一圆柱形孔明灯，下端开口，其底面面积S＝0.5 m2，高h＝1.0 m，灯体的质量为m＝0.1 kg．现将灯体固定，加热灯内气体，使温度由7 ℃升至77 ℃．已知常压下7 ℃时空气密度ρ＝1.2 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)灯内剩余气体的质量与加热前灯内气体的质量之比；
(2)灯体解除固定，孔明灯恰能升空时灯内的温度．
解：(1)加热前气体温度为T1＝280 K，加热后的气体温度为T2＝350 K．设圆柱的体积为V，逸出气体的体积为ΔV1，对剩余气体，根据盖­吕萨克定律得 eq \f(V－ΔV1,T1)＝ eq \f(V,T2)，解得ΔV1＝ eq \f(V,5)．同温同压下，灯内剩余气体质量与加热前灯内气体质量之比为 eq \f(Δm1,m0)＝ eq \f(V－ΔV1,V)＝ eq \f(4,5)．
(2)当灯体重力和内部气体重力之和等于浮力时灯会上升，所以只要排出的气体的重力等于灯体的重力，灯就能上升．设加热到t3后排出气体的体积为ΔV2，则ΔV2＝ eq \f(m,ρ)，对剩余气体，根据盖­吕萨克定律得 eq \f(V－ΔV2,T1)＝ eq \f(V,T3)，V＝Sh，解得T3＝336 K，t3＝63 ℃．