新教材同步系列2024春高中物理第二章气体固体和液体2气体的等温变化课后提升训练新人教版选择性必修第三册

其次章2A组·基础达标1．(2024年南通调研)用图示装置探究气体做等温变更的规律，将确定质量的空气封闭在导热性能良好的注射器内，注射器与压强传感器相连．试验中()A．活塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量B．注射器内装入少量空气进行试验，可以减小试验误差C．0℃和20℃环境下完成试验，对试验结论没有影响D．外界大气压强发生变更，会影响试验结论【答案】C【解析】试验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，主要作用是提高活塞密封性，防止漏气，与气体压强的测量无关，A错误；被封气体体积越小，压缩气体时体积的变更量越小，会造成更大的试验误差，B错误；试验探究气体做等温变更的规律，在温度确定时，气体的压强和体积成反比，与环境温度的凹凸无关，C正确；压强传感器测量的是被封气体的压强，与外界大气压强无关，故外界大气压强发生变更，不会影响试验结论，D错误．2．如图所示，一端开口的玻璃管，水平放置在桌面上，玻璃管内有一段10cm的水银柱封闭了长为8cm的气体．以玻璃管底端为支点，向上缓慢抬起30°角，则空气柱的长度变为(外界大压强为75cmHg)()A．8.6cm B．7.5cmC．7.2cm D．7.1cm【答案】B【解析】封闭气体的初始压强为p1＝p0＝75cmHg，向上抬起30°角，设封闭气体的压强为p2，依据受力平衡可得p2S＝p0S＋ρghSsin30°，解得p2＝80cmHg，依据玻意耳定律可得p1l1S＝p2l2S，解得l2＝eq\f(p1l1,p2)＝eq\f(75×8,80)cm＝7.5cm，故选B．3．(2024年江西开学考)竞赛用排球的球内气压为1.3×105～1.4×105Pa，球内气体体积为5L．某次竞赛时四周环境大气压强为1×105Pa，赛前球内气体压强为1.1×105Pa．充气筒每次能将外界0.23L的空气充入排球，充气过程气体的温度不变，气体视为志向气体，赛前至少充气的次数为()A．29次 B．28次 C．5次 D．4次【答案】C【解析】气体做等温变更，有pV＝p1V＋np0ΔV，代入数据解得n≈4.35，故赛前至少充气的次数为5次．故C正确．4．如图是确定质量的某种气体在p－V图中的等温线，A、B是等温线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2，则()A．S1＞S2 B．S1＝S2C．S1＜S2 D．无法比较【答案】B【解析】△OBC的面积S2＝eq\f(1,2)BC·OC＝eq\f(1,2)pBVB，同理，△OAD的面积S1＝eq\f(1,2)pAVA，依据玻意耳定律pAVA＝pBVB，可知两个三角形面积相等．5．(多选)如图所示为确定质量的气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法正确的有()A．tA＝tB B．tB＝tCC．tC＞tA D．tD＞tA【答案】ACD【解析】两条等温线，故tA＝tB，tC＝tD，A正确；两条等温线比较，tD＞tA，tC＞tA，B错误，C、D正确．6．(多选)如图，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述确定质量的气体发生等温变更的是()【答案】AB【解析】A图中可以干脆看出温度不变；B图说明p∝eq\f(1,V)，即p·V＝常数，是等温过程；C图是双曲线，但横坐标不是体积V，不是等温线，D图的p－V图线不是双曲线，故也不是等温线．7．(多选)确定质量的气体，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．气体的密度变为原来的2倍C．气体的体积变为原来的一半D．气体的分子总数变为原来的2倍【答案】BC【解析】温度是分子平均动能的标记，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正确．8．(多选)某同学做“验证玻意耳定律”试验时，将注射器竖直放置，测得的数据如下表所示，发觉第5组数据中的pV乘积有较大偏差，假如读数和计算无误，那么造成此偏差的缘由可能是()试验次序12345p/(×105Pa)1.211.060.930.800.66V/mL33.237.843.850.469.2pV/(×105Pa·mL)40.240.140.740.345.7A．温度上升 B．温度降低C．漏入气体 D．漏出气体【答案】AC【解析】若pV值变大，可能是温度上升使p增大；当温度确定时，也可能是气体变多使p变大，即气体质量变大．温度上升，与结论相符，A正确；温度降低，与结论不相符，B错误；漏入气体，与结论相符，C正确；D漏出气体，与结论不相符，D错误．9．汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低都简洁造成平安隐患．某型号轮胎的容积为30L，充气前内部温度为27℃、压强为2.0个大气压(1atm)的空气(可视为志向气体)．现通过充气泵对其充气，要求轮胎内部压强达到2.5个大气压，不考虑充气过程气体温度的变更．则需充入压强为1个大气压的空气的体积为()A．8L B．10LC．13L D．15L【答案】D【解析】充气前，设压强为p1＝2atm时，胎内气体体积为V1，压强为p0＝1atm时，胎内气体体积为V1′，由玻意耳定律有p1V1＝p0V1′．充气后，当轮胎内的压强为p2＝2.5atm时，设胎内气体体积为V2，当轮胎内的压强为p0＝1atm时，设胎内气体体积为V2′，则有p2V2＝p0V2′，故须要充入压强为1个大气压的气体体积为ΔV＝V2′－V1′＝15L，故选D．10．(2024年北京期中)某同学用如图所示装置探究气体做等温变更的规律．(1)在试验中，下列操作正确的是______．A．用橡胶塞密封注射器B．用游标卡尺测量柱塞的直径C．读取刻度尺上显示的空气柱长度D．气体的压强和体积必需用国际单位(2)下列图像中，最能直观反映气体做等温变更的规律的是______．ABCD(3)某组同学处理数据时发觉p－eq\f(1,V)图像向下弯曲，请分析可能的缘由__________．【答案】(1)AC(2)C(3)试验过程中存在漏气现象(或者温度降低)【解析】(1)为了保证明验过程的气密性，确保气体质量不变，试验时，须要用橡胶塞密封注射器，A正确；由于注射器的直径匀整恒定，依据V＝LS可知，气体体积和空气柱的长度成正比，因此不须要利用游标卡尺测量柱塞的直径，只须要读取刻度尺上显示的空气柱长度，B错误，C正确；依据玻意耳定律有p1V1＝p2V2，其中体积的单位可用mL，也可以用cm3、dm3、m3，压强单位可以用国际单位Pa，也可以用单位cmHg，D错误．(2)温度不变，依据玻意耳定律可知，压强与体积成反比，p－V图像是一条双曲线，其描述气体做等温变更的规律不够直观，由于压强与体积成反比，则压强与体积的倒数成正比，可知p－eq\f(1,V)图像是一条过原点的倾斜直线，该图像能够直观反映出气体做等温变更的规律，故选C．(3)由于p－eq\f(1,V)图像向下弯曲，表明压强与体积的乘积pV减小，依据pV＝nRT＝eq\f(m,M)RT温度确定，可知缘由可能是气体质量减小，即试验过程中可能存在漏气现象，也有可能是环境温度降低．B组·实力提升11．请回答下列有关“用DIS探讨在温度不变时，确定质量的气体压强与体积关系”试验的问题．(1)如图所示，用一个带有刻度的注射器及DIS试验系统来探究气体的压强与体积关系．试验中气体的质量保持不变，气体的体积V干脆读出，气体的压强p是由图中________传感器测量得到．(2)完成本试验的基本要求是________．A．在等温条件下操作B．封闭气体的容器密封良好C．必需弄清所封闭气体的质量D．气体的压强和体积必需用国际单位(3)甲同学在做本试验时，缓慢推动活塞，使注射器内空气柱体积减小，且pVeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(×105Pa·mL))数值越来越小，造成这一现象的缘由可能是________．A．试验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大B．试验时环境温度增大了C．试验时外界大气压强发生了变更D．试验时注射器内的空气向外发生了泄漏(4)乙同学试验数据用图像处理，但如图所示的V－eq\f(1,p)图线不过原点，则造成这一现象的缘由可能是__．【答案】(1)压强(2)AB(3)D(4)见解析【解析】(1)气体的压强p是由图中压强传感器测量得到；(2)玻意耳定律成立的前提条件是等温且质量确定，气体质量的详细值不须要测量，故A、B正确，C错误；单位可以不用国际单位，故D错误．(3)试验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气压与体积，A错误；若试验时环境温度上升，依据志向气体状态方程eq\f(pV,T)＝C，可知pV会变大，B错误；封闭气体的压强与外界大气压无关，C错误；试验时注射器的空气向外发生了泄漏，依据志向气体状态方程eq\f(pV,T)＝C，常数C与质量有关，若质量变小，则pV乘积减小，D正确．(4)图线与横坐标的交点表示体积为0时压强不为0，这种状况是不存在的．说明试管内的体积小于实际封闭气体的体积．结合试验器材可知，图线不过原点是由于注射器与压强传感器连接部位的气体体积导致的．12．气站的氢气储气钢瓶体积为5L，在27℃的恒温环境下，储气钢瓶上的气压计的示数为5atm．由于阀门老化略微有些漏气，一段时间后气压计的示数为4atm．求在此时间段内，储气钢瓶漏出的氢气在压强为1atm、27℃的恒温环境下的体积是多少？解：设漏去的氢气在降压到4atm后的体积为ΔV．以钢瓶内全部氢气为探讨对象，设想漏出的氢气盛于