人教版 (新课标)选修33 理想气体的状态方程练习题

这是一份人教版 (新课标)选修33 理想气体的状态方程练习题，共10页。试卷主要包含了关于理想气体，下列说法正确的是，下列叙述正确的是，说明每段图线各表示什么过程，140等内容，欢迎下载使用。


1．在任何温度、任何压强下都遵从________________的气体叫做理想气体．事实上，玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律等气体实验定律，都是在压强____________、温度____________的条件下总结出来的．当压强__________、温度__________时，由上述定律计算的结果与实验测量结果有很大的差别．实际气体在温度____________、压强____________时，可近似看做理想气体．
2．一定质量的理想气体发生状态变化时，它的________跟________的乘积与______________的比值保持不变，这种关系称为理想气体的状态方程．
3．用p、V、T分别表示气体某状态的压强、体积和温度，理想气体状态方程的表达式为：________________________.用p1、V1、T1分别表示初态压强、体积和热力学温度，p2、V2、T2分别表示末态压强、体积和热力学温度，则理想气体状态方程表达式为：____________________.
4．关于理想气体，下列说法正确的是( )
A．理想气体也不能严格地遵守气体实验定律
B．实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体
C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体
D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体
5．对于一定质量的理想气体，下列状态变化中可能的是( )
A．使气体体积增加而同时温度降低
B．使气体温度升高，体积不变、压强减小
C．使气体温度不变，而压强、体积同时增大
D．使气体温度升高，压强减小，体积减小
6．下列叙述正确的是( )
A．一定质量的某种气体，当温度和体积都保持不变时，它的压强一定不会发生变化
B．一定质量的某种气体，当其体积增大时，压强不可能增大
C．一定质量的某种气体，当其温度升高时，体积一定增大
D．一定质量的某种气体的压强增大，温度降低，这种气体的密度一定增大
【概念规律练】
知识点一 理想气体的状态方程
1．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系中正确的是( )
A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝eq \f(1,2)T2
B．p1＝p2，V1＝eq \f(1,2)V2，T1＝2T2
C．p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝2T2
D．p1＝2p2，V1＝V2，T1＝2T2
2．对一定质量的理想气体( )
A．若保持气体的温度不变，则当气体的压强减小时，气体的体积一定会增大
B．若保持气体的压强不变，则当气体的温度减小时，气体的体积一定会增大
C．若保持气体的体积不变，则当气体的温度减小时，气体的压强一定会增大
D．若保持气体的温度和压强都不变，则气体的体积一定不变
知识点二 理想气体状态变化图象
3.
图1
如图1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＝4TA
C．TB＝6TA D．TB＝8TA
4.
图2
一定质量的理想气体经历了如图2所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四个过程在p—T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab而cd平行于ab，由图可以判断( )
A．ab过程中气体体积不断减小
B．bc过程中气体体积不断减小
C．cd过程中气体体积不断增大
D．da过程中气体体积不断增大
【方法技巧练】
一、气体状态变化图象转化的方法
5．使一定质量的理想气体按图3甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线．
图3
(1)已知气体在状态A的温度TA＝300 K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？
(2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)．说明每段图线各表示什么过程．
6.
图4
如图4所示，是一定质量的气体从状态A经状态B、C到状态D的p—T图象，已知气体在状态B时的体积是8 L，求VA和VC、VD，并画出此过程的V—T图．
二、解决变质量问题的方法
7．钢筒内装有3 kg气体，当温度是－23℃时，压强为4 atm，如果用掉1 kg后温度升高到27℃，求筒内气体的压强．
8．房间的容积为20 m3，在温度为7℃、大气压强为9.8×104 Pa时，室内空气质量是25 kg.当温度升高到27℃，大气压强变为1.0×105 Pa时，室内空气的质量是多少？
1．关于理想气体，下列说法正确的是( )
A．温度极低的气体也是理想气体
B．压强极大的气体也遵从气体实验定律
C．理想气体是对实际气体的抽象化模型
D．理想气体实际并不存在
2．关于理想气体，下列说法中哪些是正确的( )
A．理想气体是严格遵守气体实验定律的气体模型
B．理想气体的分子没有体积
C．理想气体是一种理想模型，没有实际意义
D．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可当成理想气体
3．甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、p乙，且p甲A．甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度
B．甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度
C．甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能
D．甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能
4．一定质量的理想气体，初始状态为p、V、T.经过一系列状态变化后，压强仍为p，则下列过程中可以实现的是( )
A．先等温膨胀，再等容降温 B．先等温压缩，再等容降温
C．先等容升温，再等温压缩 D．先等容降温，再等温压缩
5．下列图中，p表示压强，V表示体积，T表示热力学温度，t表示摄氏温度．各图中正确描述一定质量的理想气体等压变化规律的是( )
6．在下列图中，不能反映一定质量的理想气体经历了等温变化→等容变化→等压变化后，又可以回到初始状态的图是( )
7.
图5
一定质量的理想气体沿着图5所示的方向发生状态变化的过程中，该气体压强的变化是( )
A．从状态c到状态d，压强减小
B．从状态d到状态a，压强不变
C．从状态a到状态b，压强增大
D．从状态b到状态c，压强不变
8.
图6
一圆筒形真空容器，在筒顶系着的轻弹簧下挂一质量不计的活塞，弹簧处于自然长度时，活塞正好触及筒底，如图6所示，当在活塞下方注入一定质量的理想气体后，温度为T时，气柱高为h，则温度为T′时，气柱的高为(活塞与圆筒间摩擦不计)( )
A．T′h/T B．Th/T′
C．heq \r(T′/T) D．heq \r(T/T′)
9.
图7
如图7所示，装有水银的细U形管与巨大的密封气罐A相连，左端封闭有一段空气柱，在气温为－23℃时，空气柱长为62 cm，右端水银面比左端低40 cm，当气温升到27℃时，U形管两边高度差增加了4 cm，则气罐内气体在－23℃时的压强为________ cmHg.
10．内燃机汽缸里的混合气体，在吸气冲程之末，温度为50℃，压强为1.0×105Pa，体积为0.93 L．在压缩冲程中，把气体的体积压缩为0.155 L时，气体的压强增大到1.2×106 Pa.这时混合气体的温度升高到多少摄氏度？
11.
图8
用销钉固定的活塞把容器分成A、B两部分，其容积之比VA∶VB＝2∶1.如图8所示，起初A中空气温度为127℃，压强为1.8×105 Pa，B中空气温度为27℃，压强为1.2×105 Pa，拔去销钉，使活塞可以无摩擦地移动但不漏气，由于容器缓慢导热，最后都变成室温27℃，活塞也停住，求最后A、B中气体的压强．
12.
图9
某压缩式喷雾器储液桶的容量为5.7×10－3 m3.往桶内倒入4.2×10－3 m3的药液后开始打气，假设打气过程中药液不会向外喷出，如图9所示．如果每次能打进2.5×10－4 m3的空气，要使喷雾器内空气的压强达到4 atm，应打气几次？这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完？(设标准大气压强为1 atm)
第3节 理想气体的状态方程
课前预习练
1．气体实验定律 不太大 不太低 很大 很低 不太低 不太大
2．压强 体积 热力学温度
3.eq \f(pV,T)＝C eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)
4．C
5．A
6．AD
课堂探究练
1．D
方法总结 在确定气体质量不变的条件下，才可用理想气体状态方程．它是一定质量理想气体的几个状态参量之间的关系，与变化过程无关．
2．AD
方法总结 应用理想气体状态方程判断状态变化问题时，应注意：
(1)三个状态参量压强、体积和温度中至少有两个状态参量发生变化．
(2)状态参量变化的分析可根据eq \f(pV,T)＝常量进行分析．
3．C
方法总结 理解理想气体状态方程的实质，即一定质量的理想气体在状态参量变化时有eq \f(pV,T)＝C，C为常量．解题时应明确初、末状态的参量，而后再列方程求解．
4．BCD
方法总结 由解题过程可以看出：利用图象解题，常常需添加辅助线，适当地添加辅助线，可利用图象有关特点，使解题过程更加简捷．
5．(1)TB＝600 K TC＝600 K TD＝300 K
(2)见解析
解析 由p－V图可以直观地看出气体在A、B、C、D各状态下压强和体积：VA＝10 L，pA＝4 atm，pB＝4 atm，pC＝2 atm，VC＝40 L，pD＝2 atm，VD＝20 L.
(1)根据理想气体状态方程有eq \f(pAVA,TA)＝eq \f(pCVC,TC)＝eq \f(pDVD,TD)
可得TC＝eq \f(pCVC,pAVA)TA＝eq \f(2×40,4×10)×300 K＝600 K TD＝eq \f(pDVD,pAVA)TA＝eq \f(2×20,4×10)×300 K＝300 K，BC是等温膨胀过程，故TB＝TC＝600 K
(2)由状态B到状态C为等温变化，由玻意耳定律有pBVB＝pCVC
得VB＝eq \f(pCVC,pB)＝eq \f(2×40,4) L＝20 L
在V－T图上，状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态点依次连接，如右图所示，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程．
方法总结 涉及图象问题时，要明确图象的物理意义和特点，区分不同的物理过程，根据理想气体状态方程确定各状态的状态参量．
6．VA＝4 L，VC＝VB＝8 L，VD＝10.7 L V—T图见解析
解析 A→B为等温过程，由玻意耳定律pAVA＝pBVB
所以VA＝eq \f(pB,pA)VB＝eq \f(1.0×105×8,2.0×105) L＝4 L
B→C为等容过程，所以VC＝VB＝8 L
C→D为等压过程有eq \f(VC,TC)＝eq \f(VD,TD)，VD＝eq \f(TD,TC)VC＝eq \f(400,300)×8 L＝eq \f(32,3) L＝10.7 L．此过程的V—T图如下：
方法总结 (1)首先要利用理想气体状态方程准确地求出各状态的状态参量．
(2)其次要熟练掌握三个实验定律图象的特点，根据状态变化过程画图象．
(3)注意过原点的直线要用虚线表示．
7．3.2 atm
解析 以2 kg气体为研究对象，设钢筒的容积为V.
初状态：p1＝4 atm，V1＝2V/3，T1＝250 K.
末状态：V2＝V，T2＝300 K.
由理想气体状态方程得：eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2).
筒内气体压强p2＝eq \f(p1V1T2,V2T1)＝4×2×300/(3×250)atm＝3.2 atm.
方法总结 对于变质量问题，如果在研究对象上做一下处理，可以使变质量问题转变为定质量的问题．如本题的做法是选取筒内的2/3质量为研究对象，这样，初始状态体积占钢筒体积的2/3，终了状态占钢筒的全部体积．
8．23.8 kg
解析 气体初态：p1＝9.8×104 Pa，V1＝20 m3，T1＝280 K
末态：p2＝1.0×105 Pa，体积V2，T2＝300 K
由状态方程：eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)
所以V2＝eq \f(p1T2,p2T1)V1＝eq \f(9.8×104×300×20,1.0×105×280) m3＝21.0 m3
因V2>V1，故有气体从房间内流出．
房间内的气体质量m2＝eq \f(V1,V2)m1＝eq \f(20,21)×25 kg＝23.8 kg
方法总结 (1)选房间内原来空气为研究对象．
(2)由状态方程求状态变化后的体积．
(3)根据体积变化判断气体流入、流出房间的情况．
(4)由比例式求室内空气的质量．
课后巩固练
1．CD
2．AD
3．BC
4．BD
5．ACD
6．AD
7．AC
8．C
9．140
解析 因汽缸体积大，与细U形管相比，可认为状态发生变化时气体体积是不变的．汽缸中的气体在T1＝273 K－23 K＝250 K时，压强为p1，当温度升到27℃即T2＝300 K时，压强为p2，根据查理定律eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)，有p2＝eq \f(6,5)p1
以左边细管中的气柱为研究对象T1′＝250 K，p1′＝p1－40，V1′＝62S，当T2′＝300 K时，p2′＝p2－44，V2′＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(62－\f(4,2)))S＝60S
根据理想气体状态方程eq \f(p1′V1′,T1′)＝eq \f(p2′V2′,T2′)，代入数据得eq \f(p1－40×62S,250)＝eq \f(p2－44×60S,300)，
整理后得：31p1－25p2＝140，将p2＝eq \f(6,5)p1代入解得p1＝140 cmHg
10．373℃
解析 找出汽缸内混合气体初、末状态的参量，运用理想气体状态方程即可求解．气体初状态的状态参量为
p1＝1.0×105 Pa，V1＝0.93 L，T1＝(50＋273)K＝323 K.
气体末状态的状态参量为
p2＝1.2×106 Pa，V2＝0.155 L，T2为末知量．
由eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)可求得T2＝eq \f(p2V2,p1V1)T1.
将已知量代入上式，得
T2＝eq \f(1.2×106×0.155,1.0×105×0.93)×323 K＝646 K.
混合气体的温度
t＝(646－273)℃＝373℃.
11．A、B中气体的最后压强均为1.3×105 Pa
解析 对A气体，初态：pA＝1.8×105 Pa，VA＝2V，TA＝400 K.
末态：pA′＝？，VA′＝？，TA′＝300 K.
由理想气体状态方程eq \f(pAVA,TA)＝eq \f(pA′VA′,TA′)得
eq \f(1.8×105×2V,400)＝eq \f(pA′VA′,300).①
对B气体，初态：pB＝1.2×105 Pa，VB＝V，TB＝300 K.
末态：pB′＝？，VB′＝？TB′＝300 K.
由气态方程eq \f(pBVB,TB)＝eq \f(pB′VB′,TB′)得eq \f(1.2×105×V,300)＝eq \f(pB′VB′,300).②
又VA＋VB＝VA′＋VB′，③
pA′＝pB′.④
由①②③④得pA′＝pB′＝1.3×105 Pa.
12．18次 可以全部喷出
解析 设标准大气压为p0，药桶中空气的体积为V，打气N次后，喷雾器中的空气压强达到4个标准大气压，打入的气体在1 atm下的体积为V′
根据理想气体状态方程的分列式，得
p0V＋p0NV ′＝4p0V
其中V＝5.7×10－3 m3－4.2×10－3 m3＝1.5×10－3 m3
V′＝0.25×10－3 m3
代入数值，解得N＝18
当空气完全充满储液桶后，如果空气压强仍然大于标准大气压，则药液可以全部喷出．
由于温度不变，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，得p＝eq \f(4p0V,5.7×10－3)
解得p＝1.053p0>p0
所以药液可以全部喷出．

题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案