2022人教版高中物理选择性必修第二册练习题-第3节气体的等压变化和等容变化综合拔高练

2022人教版高中物理选择性必修第二册

第二章气体、固体和液体

第3节综合拔高练

五年高考练

考点1气体实验定律在单一变化过程问题中的应用

1.[2021全国甲，33⑴，5分,小]如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，

分别由体积-温度(片力图上的两条直线/和〃表示，匕和/分别为两直线与纵轴

交点的纵坐标；力。为它们的延长线与横轴交点的横坐标，0=-273.15为直线

/上的一点。由图可知，气体在状态a和。的压强之比%二;气体在状态

Pb

8和C的压强之比以0

Pc

2.[2021湖南，15(2),8分,如]小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的

实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量0=600g、截

面积920cm?的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质

直杆中心置于固定支点A上,左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞,右端用相同

细绳竖直悬挂一个质量汲=1200g的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子

天平示数为600.0g时.，测得环境温度为二300Ko设外界大气压强PFLOXIO'

2

Pa,重力加速度器10m/so

(7)当电子天平示数为400.0g时,环境温度办为多少？

(力)该装置可测量的最高环境温度盘x为多少？

1电子天平

考点2气体实验定律在多变化过程问题中的应用

3.(2020北京,4,3分,*如图所示,一定量的理想气体从状态A开始,经历两个

过程,先后到达状态夕和a有关/、夕和c三个状态温度北、〃和。的关系，正

确的是)

A.B.TA<TB,TB<TC

C.*Tc,T»TcD.T,FTC,TB<TC

考点3气体实验定律在两部分气体的关联问题中的应用

4.[2021全国甲，33⑵，10分,"]如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气

体，中间的隔板将气体分为4夕两部分;初始时,4夕的体积均为匕压强均等于

大气压卧。隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5R时

隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞,

使夕的体积减小为g。

(1)求力的体积和8的压强；

(力)再使活塞向左缓慢回到初始位置,求此时A的体积和夕的压强。

活塞隔板

B

考点4气体实验定律在变质量问题中的应用

5.[2021河北，15(2),8分,*[某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气,温度为27℃

时,压强为3.OXI。?pa。

(1)当夹层中空气的温度升至37℃,求此时夹层中空气的压强；

(H)当保温杯外层出现裂隙,静置足够长时间,求夹层中增加的空气质量与原有

空气质量的比值。设环境温度为27℃,大气压强为I.OXIO,Pao

6.[2020课标I,33(2),10分,甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理

想气体)。甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压

强为力。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气

体温度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐中气体的压强相等。求调配后

(1)两罐中气体的压强；

(力)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。

7.[2020课标〃,33(2),10分,北，]潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开

口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空

气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高

度为力、开口向下的圆筒;工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为

〃的水下，如图所示。已知水的密度为0,重力加速度大小为g,大气压强为R,〃

>>力,忽略温度的变化和水密度随深度的变化。

（1）求进入圆筒内水的高度7;

（方）保持〃不变,压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为m时

的体积。

考点5气体实验定律的微观解释

8.[2019课标〃,33⑴，5分,"]如广，图所示，1、2、3三个点代表某容器中一

定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是7、①、僚用儿、用、为分别

表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则

N、距1\a,"以（填"大于”“小于”或“等于”）

9.（2019北京理综，15,6分,不）下列说法正确的是（）

A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度

B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和

C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关

D.气体膨胀对外做功且温度降低,分子的平均动能可能不变

10.[2019江苏单科，13A（1）,*:]（多选）在没有外界影响的情况下,密闭容器内的

理想气体静置足够长时间后,该气体o

A.分子的无规则运动停息下来

B.每个分子的速度大小均相等

C.分子的平均动能保持不变

D.分子的密集程度保持不变

三年模拟练

■

1.（2021湖北武汉高二下期中,"）一定质量的理想气体,其状态变化过程中的p

与「的关系如图所示,该过程对应的尸7图像应是)

2.（2021山东宁阳一中高二下期中，*）（多选）两端封闭的玻璃管在常温下如图

竖直放置，管内有一段水银柱将空气分隔成上下两部分,下列判断中正确的是

A.当它转过90°成水平状态时，原下部空气柱体积会减小

B.当它竖直向上加速运动时一，下部空气柱体积增大

C.当它自由下落时一,上部空气柱体积减小

D.当它浸没在冰水中后,上部空气柱体积增大

3.(2021河北唐县一中高二下月考,")如图甲所示为某品牌的可加热饭盒,饭盒

盖密封性良好且饭盒盖上有一排气口，饭盒内部横截面积为S质量、厚度均不计

的饭盒盖与玻璃饭盒底部之间封闭了一定质量的理想气体,饭盒盖与玻璃饭盒底

部之间的距离为/且饭盒盖固定不动,可以将其看成是一导热性能良好的汽缸,

如图乙所示。气体的初始温度为%=300K,初始压强等于大气压强，已知大气压

强为小重力加速度g取10m/s2o现缓慢加热饭盒使其内部气体温度达到360Ko

(1)求此时封闭气体的压强；

(2)打开排气口，设此过程中饭盒内气体温度不变，放出部分气体,使得饭盒内气

体压强与外界大气压强相等,求排出气体与原有气体的质量比。深度解析

甲乙

4.(2020黑龙江哈尔滨三中高二下月考改编,")如图所示,上下粗细不一样的汽

缸被轻绳通过活塞竖直吊在空中，汽缸底面积为S活塞横截面积为|,汽缸上下两

部分的长度相同。汽缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形轻质细玻璃管相通。

最初室温为乙时一,活塞恰好在汽缸上下两部分的分界处,玻璃管内左右水银液面

高度差为力(U形管内的气体体积、质量不计)。已知大气压强为R,水银的密度

为0,重力加速度为g。不计活塞与汽缸的摩擦。

(1)求汽缸的质量肥

(2)现对汽缸里的气体缓慢加热,试判断玻璃管内左右两侧水银液面高度差力是

否变化？

(3)若继续对汽缸里的气体缓慢加热,请通过计算确定活塞与汽缸分离的临界温

度。

答案全解全析

第二章气体、固体和液体

第3节综合拔高练

五年高考练

1.答案1?

解析根据上「图像画出夕7图像。

a、6在图线I上,ab图线过原点，是等压线,可知pa=pb,所以%=l;b'、c'两点温

Pb

度相同，根据玻意耳定律可得Pb心PcM,由等压线知p=p;R.=4,解得"节。

bbPc%

2.答案（＞）297K（77）309K

解析（，）当环境温度为刀=300K时,设铁块所受支持力为N、

对铁块受力分析得N,+Feg

对活塞受力分析得Fi+pyS=/n^poS

联立可得R=R+迪啜生=1.0X1（）5Pa

同理，当环境温度为&时一,设铁块所受支持力为热

2="+，啊"受+%0.99X10$Pa。

由查理定律可得

「T2

联立可得2=297K

（方）当环境温度最高时,细绳上的拉力刚好为零，

则R=R+等=1.03X105Pa

由查理定律可得

联生

717max

解得森x=309K

3.C由图可知三个状态的参量:/（四=2私心0.6

份以0尸2外，白2%）;以0K）.6R,K=2%）。由理想气体的状态方程知*=空=空,

TATBTC

可得T*TA、Tf故选项c正确。

4.答案（7）0.4/2A（^）（V5-1）r唔b

解析（，）夕气体等温变化:R片吗

解得夕尸2M

隔板静止时,PA=PB+0.5M=2.5R

力气体等温变化:R"2.5R%

，尸0.4/

（方）活塞回到初始位置的过程中,方气体等温变化,设〃的压强为PB',体积为心

PoWpj

A气体等温变化,设A的压强为功',体积为V/

Po-V/

当必'比R'大0.5p）时，隔板停止运动,PB'=PA'+G.5M

%'+%'=2M

联立解得K/=（V5-1）V,PB'^—PG

5.答案（/）3.IX103Pa（哨

解析（，）夹层内气体原状态：71=（273+27）K=300K、0=3.0X10'Pa

温度升高后：④=（273+37）K=310K、求R

等容变化苧虫

72

解得:R=3.1X1（）3Pa

（方）设夹层容积为匕夹层中增加的气体在压强为。状态下的体积为nV,大气压

强为R

等温变化:口（舛〃垃=~/

解得炉票

Am_pnV_97

~m~~~pV~

6.答案（，净（77）|

解析（，）假设乙罐中的气体被压缩到压强为口其体积变为几由玻意耳定律有

.（2力=,匕①

现两罐气体压强均为口总体积为（件匕）。设调配后两罐中气体的压强为夕'，由玻

意耳定律有

。（舛%）=p'（件2及②

联立①②式可得

「'=|'③

（方）若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强夕时一,体积为%由玻意耳定

律

p'仁p%④

设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k,由密度的定义有

啖⑤

联立③④⑤式可得

公I⑥

7.答案（；）-^/7（ii）必

Po+pg"Po

解析（/）设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为％和匕

放入水下后筒内气体的压强为小由玻意耳定律和题给条件有

P\%=RVo①

心力S②

匕=（/r/）S③

P\=MPg（H~D④

联立以上各式并考虑到4检1,解得

1=pgHh⑤

p0+pgH

（方）设水全部排出后筒内气体的压强为R,此时筒内气体的体积为除这些气体

在其压强为M时的体积为几由玻意耳定律有

Pi%⑥

其中

Pi=Po+PgH⑦

设需压入筒内的气体体积为匕依题意

片%-%⑧

联立②⑥⑦⑧式得

I三pgs.（9）

Po

8.答案大于等于大于

解析由理想气体的状态方程得平冬毕=铲,可知7=冕＞石。由状态1到状态2,

T1＞273

气体压强减小,气体体积相同,温度降低,则气体分子在单位时间内撞击容器壁上

单位面积的平均次数减少,可＞4。对状态2和状态3,压强相同，温度大的次数少，

则豚限

9.A温度是分子平均动能的标志，故A正确；内能是物体中所有分子的分子动能

与分子势能的总和，故B错误;气体压强与气体分子的平均动能和分子密集程度

有关，故C错误;气体温度降低,则气体分子的平均动能减小，故D错误。

10.CD由分子动理论的基本内容可知,分子永不停息地做无规则运动,选项A错

误;在无外界影响下,静置的理想气体温度不变，因此分子的平均动能不变，但每

个分子的速度大小无法确定,选项B错误,C正确；因静置足够长时间，分子无规则

运动在各个位置的概率相等，故分子的密集程度保持不变,选项D正确。

三年模拟练

1.C由题图可以写出气体压强与体积的函数关系式为WK根据理想气体状态

方程华=C可得出p2=kCT,可知右T图像为抛物线，故选Co

2.CD设开始时上部分空气压强为p(cmHg),则下部分空气压强为ER(cmHg),其

中外为水银柱产生的压强;转过90。的过程中，下部分的空气压强减小，由于气

体做等温变化，由玻意耳定律可知，下部分空气的体积变大，故A错误。当它竖直

向上加速运动时，水银柱受到的合力竖直向上,所以下面的空气压强变大,根据玻

意耳定律可知下面气体体积减小，故B错误。当玻璃管自由下落时,水银柱不产

生压强,水银柱下面空气压强变小，由于气体做等温变化,故下面空气的体积变大,

上面空气体积减小，故C正确。当把玻璃管浸入冰水中时,气体的温度降低,假设