高中物理鲁科版3第四章气体第1节气体实验定律 学业分层测评8

学业分层测评(八)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．对一定质量的气体，其中正确的是()A．温度发生变化时，体积和压强可以不变B．温度发生变化时，体积和压强至少有一个发生变化C．如果温度、体积和压强三个量都不变化，我们就说气体状态不变D．只有温度、体积和压强三个量都发生变化，我们才说气体状态变化了E．温度、体积、压强三个量中，有两个量发生了变化，则气体的状态就变化了【解析】p、V、T三个量中，可以两个量发生变化，一个量恒定，也可以三个量同时发生变化，而一个量变化，另外两个量不变的情况是不存在的，气体状态的变化就是p、V、T的变化．故B、C、E说法正确．【答案】BCE2．一定质量的气体，在温度不变的条件下，将其压强变为原来的2倍，则()A．气体分子的平均动能增大B．气体分子的平均动能不变C．气体的密度变为原来的2倍D．气体的体积变为原来的一半E．气体的分子总数变为原来的2倍【解析】温度是分子平均动能的标志，由于温度不变，故分子的平均动能不变，据玻意耳定律得p1V1＝2p1V2，解得：V2＝eq\f(1,2)V1，ρ1＝eq\f(m,V1)，ρ2＝eq\f(m,V2)可得：ρ1＝eq\f(1,2)ρ2，即ρ2＝2ρ1，故B、C、D正确．【答案】BCD3．如图4­1­16所示是一定质量的理想气体的三种变化过程，那么下列四种解释中，哪些说法是正确的()【导学号：30110040】图4­1­16A．a→d的过程气体体积增加B．b→d的过程气体体积不变C．c→d的过程气体体积增加D．a→d的过程气体体积减小E．c→d的过程气体体积减小【解析】在p­T图上的等容线是延长线过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小．因此，a状态对应的体积最小，c状态对应的体积最大，b、d状态对应的体积是相等的，故A、B、E正确．【答案】ABE4．如图4­1­17所示为一定质量的某种气体等容变化的图线，下列说法中正确的有()图4­1­17A．不管体积如何，图线只有一条B．图线1和图线2体积不同，且有V1>V2C．两条图线气体体积V2>V1D．两图线必交于t轴上的同一点E．0℃时的压强p1>p【解析】一定质量的气体，在不同体积下进行等容变化，图象不同，图象的斜率越大，体积越小，所以V1<V2，A、B错误，C正确；两图线必交于－℃，D正确；由图知0℃时，p1>p2，E正确．【答案】CDE5．如图4­1­18所示是一定质量的气体状态A经B到状态C的V­T图象，由图象可知()图4­1­18A．pA>pBB．pC＝pBC．VA<VBD．TA<TBE．VA＝VB【解析】由V­T图象可以看出A→B是等容过程，TB>TA，故pB>pA，A、C两项错误，D、E两项正确；由B→C为等压过程，pB＝pC，故B项正确．【答案】BDE6．如图4­1­19所示，一个壁厚可以不计、质量为M的气缸放在光滑的水平地面上，活塞的质量为m，面积为S，内部封有一定质量的气体．活塞不漏气，摩擦不计，外界大气压强为p0.若在活塞上加一水平向左的恒力F(不考虑气体温度的变化)，求气缸和活塞以共同加速度运动时，缸内气体的压强多大？图4­1­19【解析】设稳定时气缸和活塞共同以加速度a向左做匀加速运动，这时缸内气体的压强为p，由牛顿第二定律列方程气缸：pS－p0S＝Ma， ①活塞：F＋p0S－pS＝ma， ②将上述两式相加，可得系统加速度a＝eq\f(F,m＋M).将其代入①式，化简即得封闭气体的压强为p＝p0＋eq\f(M,S)×eq\f(F,M＋m)＝p0＋eq\f(MF,（M＋m）S).【答案】p0＋eq\f(MF,（M＋m）S)7．有一导热气缸，气缸内用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体，活塞的横截面积为S，大气压强为p0.如图4­1­20所示，气缸水平放置时，活塞距离气缸底部的距离为L，现将气缸竖立起来，活塞将缓慢下降，不计活塞与气缸间的摩擦，不计气缸周围环境温度的变化，求活塞静止时到气缸底部的距离．图4­1­20【解析】由于气缸导热，且不计环境温度的变化，将气缸由水平放置变成竖直放置，直到活塞不再下降的过程中，缸内密闭的气体经历的是等温过程，设此时活塞到气缸底部的距离为h.气缸水平放置时，对活塞有：p1S－p0S＝0气缸竖直放置后活塞静止时，对活塞有：p2S－mg－p0S＝0对上述过程中的气体，据玻意耳定律有：p1LS＝p2hS解得：h＝eq\f(p0S,p0S＋mg)L.【答案】eq\f(p0S,p0S＋mg)L[能力提升]8．内径均匀两端开口的V形管如图4­1­21所示，支管B竖直插入水银槽中，支管A与支管B之间的夹角为θ，支管A中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是()【导学号：30110041】图4­1­21A．B管内水银面比管外水银面高hB．B管内水银面比管外水银面高hcosθC．B管内水银面比管外水银面低hcosθD．管内封闭气体的压强比大气压强小hcosθ高的水银柱产生的压强E．B管内各处气体的压强都一样【解析】支管A中的水银柱呈倾斜状态，所能产生的压强相当于竖直方向上hcosθ高的水银柱产生的压强，管中封闭的气体压强比大气压小hcosθ高的水银柱产生的压强，故D正确；从竖直支管B分析，管内外水银面存在高度差，由于管内气体压强比大气压小hcosθ高的水银柱产生的压强，所以管内水银面比管外高hcosθ，故B正确；因被封闭气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的，故E正确．【答案】BDE9．某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0，体积为________的空气．【解析】本题考查理想气体状态关系，意在考意考生对理想气体状态的理解．设所求体积为Vx，由玻意耳定律，p0(Vx＋V)＝pV，可得Vx＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,p0)－1))V.【答案】eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,p0)－1))V10．如图4­1­22所示，圆柱体气缸倒置在水平地面上，气缸内部封闭有一定质量空气，气缸质量M＝10kg，缸壁厚度忽略不计，活塞质量m＝5kg，其横截面积S＝50cm2，活塞与缸壁的摩擦不计．在缸内气体的温度为27℃时，活塞刚好与地面相接触，但对地面无压力．现在对气缸传热，使缸内气体温度上升，求当气缸对地面刚好无压力时，缸内气体温度是多少摄氏度？(大气压强p0＝×105Pa，【导学号：30110042】图4­1­22【解析】T1＝300K活塞对地面无压力，对活塞有：P1S＋mg＝P0S即：P1＝P0－eq\f(mg,S)＝×105Pa当温度升为T2时气缸对地面无压力，对气缸有：P2S＝P0S＋Mg即：P2＝P0＋eq\f(mg,S)＝×105Pa对缸内气体由查理定律得：eq\f(P1,T1)＝eq\f(P2,T2)联立求解得：T2＝400K即t2＝127℃【答案】127℃11．如图4­1­23所示，透热的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M＝200kg，活塞质量m＝10kg，活塞面积S＝100cm2.活塞与气缸壁无摩擦且不漏气．此时，缸内气体的温度为27℃，活塞位于气缸正中，整个装置都静止．已知大气压恒为p0＝×105Pa，重力加速度g取10m图4­1­23(1)缸内气体的压强p1；(2)缸内气体的温度升高到多少时，活塞恰好会静止在气缸缸口AB处？【解析】(1)以气缸为对象(不包括活塞)列气缸受力平衡方程：p1S＝Mg＋p0S解之得：p1＝3×105Pa.(2)当活塞恰好静止在气缸缸口AB处时，缸内气体温度为T2，压强为p2.此时仍有p2S＝Mg＋p0S，即缸内气体为等压变化．对这一过程研究缸内气体，由状态方程得：eq\f(S×,T1)＝eq\f(S×l,T2)所以T2＝2T1＝600K故t2＝(600－273)℃＝327℃.【答案】(1)p1＝3×105Pa(2)327℃12．如图4­1­24所示为一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0，经过太阳曝晒，气体温度由T0＝300K升至T1＝350K.图4­1­24(1)求此时气体的压强；(2)保持T1＝350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0，求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．【解析】(1)设升温后气体的压强为p1，由查理定律得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1