2024-2025学年高中物理第八章气体2气体的等容变化和等压变化课后作业含解析新人教版选修3-3

PAGEPAGE6气体的等容改变和等压改变eq\o(\s\up7(限时：45分钟总分：100分),\s\do5())一、单项选择题(每小题7分，共49分)1.如图所示为0.3mol的某种气体的压强和温度关系的p－t图线．p0表示标准大气压，则在状态B时气体的体积为(D)A．5.6L B．3.2LC．1.2L D．8.4L解析：此气体在0℃时，压强为标准大气压，所以它的体积应为22.4×0.3L＝6.72L，依据图线所示，从p0到A状态，气体是等容改变，A状态的体积为6.72L，温度为(127＋273)K＝400K，从A状态到B状态为等压改变，B状态的温度为(227＋273)K＝500K，依据盖—吕萨克定律eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)得，VB＝eq\f(VATB,TA)＝eq\f(6.72×500,400)L＝8.4L.2．肯定质量的气体，假如保持它的压强不变，降低温度，使它的体积变为0℃时体积的eq\f(1,n)，则此时气体的温度为(C)A．－eq\f(273,n)℃ B．－eq\f(2731－n,n)℃C．－eq\f(273n－1,n)℃ D．－273n(n－1)℃解析：依据盖—吕萨克定律，在压强不变的条件下V1＝V0(1＋eq\f(t,273K))，依据题意eq\f(V0,n)＝V0(1＋eq\f(t,273K))，整理后得t＝－eq\f(273n－1,n)℃.3．肯定质量的志向气体，在压强不变的状况下，温度由5℃上升到10℃，体积的增量为ΔV1；温度由10℃上升到15℃，体积的增量为ΔV2，则(A)A．ΔV1＝ΔV2 B．ΔV1>ΔV2C．ΔV1<ΔV2 D．无法确定解析：由盖—吕萨克定律eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)可得eq\f(V1,T1)＝eq\f(ΔV,ΔT)，即ΔV＝eq\f(ΔT,T1)·V1，所以ΔV1＝eq\f(5K,278K)×V1，ΔV2＝eq\f(5K,283K)×V2(V1、V2分别是气体在5℃和10℃时的体积)，而eq\f(V1,278K)＝eq\f(V2,283K)，所以ΔV1＝ΔV2，A正确．4．一个密封的钢管内装有空气，在温度为20℃时，压强为1atm，若温度上升到80℃，管内空气的压强为(C)A．4atm B．14atmC．1.2atm D．56atm解析：由eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)得：eq\f(1,p2)＝eq\f(273＋20K,273＋80K)，p2≈1.2atm.5.如图所示是肯定质量的气体从状态A经B到状态C的V－T图象，由图象可知(D)A．pA＞pB B．pC＜pBC．VA＜VB D．TA＜TB解析：连OA，由斜率越大，压强越小，故pA＜pB＝pC，故选项A、B错；由图知VA＝VB，TA＜TB，故选项C错，D对．6．中国放射的第一个目标飞行器“天宫一号”顺当实现与“神舟八号”飞船的对接任务．假设高空试验火箭起飞前，仪器舱内气体的压强p0＝1atm，温度t0＝27℃，在火箭加速竖直向上飞行的过程中，加速度的大小等于重力加速度g，仪器舱内水银气压计的示数为p＝0.6p0，已知仪器舱是密封的，那么，这段过程中舱内的温度是(C)A．16.2℃ B．32.4℃C．360K D．180K解析：加速前后，仪器舱内气体做的是等容改变，可以用查理定律求加速时舱内的温度．取舱内气体为探讨对象，由查理定律得eq\f(300,T2)＝eq\f(p0,p2)取气压计内水银面差为探讨对象，由牛顿其次定律得p2S－m水银g＝m水银a，其中a＝g，则p2＝2ρgh，又p＝ρgh＝0.6p0，解得p2＝1.2p0，T2＝360K，故C正确．7.如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细匀称的细玻璃管连接，两容器内装有不同气体，细管中心有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为0℃，B中气体温度为20℃，假如将它们的温度都降低10℃，则水银柱将(A)A．向A移动 B．向B移动C．不动 D．不能确定解析：假设水银柱不动，由查理定律eq\f(p,T)＝eq\f(p′,T′)，得p′－p＝eq\f(T′－T,T)p，即Δp＝eq\f(ΔT,T)p，可知Δp∝eq\f(1,T)，而TA＝273.15K，TB＝293.15K，所以A部分气体压强削减的较多，故水银柱左移．二、多项选择题(每小题9分，共27分)8．如图所示为肯定质量的某种气体的等容或等压改变图象，关于这两个图象的正确说法是(AD)A．甲是等压线，乙是等容线B．乙图中p­t线与t轴交点对应的温度是－273.15℃，而甲图中V­t线与t轴的交点不肯定是－273.15℃C．由乙图可知，肯定质量的气体，在任何状况下都是p与t成直线关系D．乙图表明温度每上升1℃，压强增加相同，但甲图表明随温度的上升压强不变解析：由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15)及盖—吕萨克定律V＝CT＝C(t＋273.15)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为－273.15℃，即热力学温度的0K，故B错；查理定律及盖—吕萨克定律是气体的试验定律，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，故C错；由于图线是直线，故D正确．9.某校外学习小组在进行试验探讨，如图所示，在烧瓶上连着一根玻璃管，用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起，在烧瓶中封入了肯定质量的志向气体，整个烧瓶浸没在温水中．用这个试验装置来探讨肯定质量的气体在体积不变时，压强随温度的改变状况．起先时水银压强计U形管两端水银面一样高，在下列几种做法中，能使U形管左侧水银面保持原先位置(即保持瓶内气体体积不变)的是(BC)A．甲同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向下移B．乙同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向上移C．丙同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向下移D．丁同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向上移解析：浸在热水中，温度上升，p＝p0＋h，上移A管保持体积不变；浸在冷水中，温度降低，p＝p0－h，下移A管保持体积不变．10.如图所示，在汽缸中用活塞封闭肯定质量的气体，活塞与缸壁间的摩擦不计，且不漏气，将活塞用绳子悬挂在天花板上，使汽缸悬空静止．若大气压不变，温度降低到某一值，则此时与原来相比较(AD)A．绳子张力不变 B．缸内气体压强变小C．绳子张力变大 D．缸内气体体积变小解析：由整体法可知绳子的张力不变，故A对，C错；取活塞为探讨对象，气体降温前后均处于静止，mg和p0S和T拉均不变，故pS不变，p不变，故B选项错；由盖－吕萨克定律可知eq\f(V,T)＝C，当T减小时，V肯定减小，故D选项正确．三、非选择题(共24分)11．(12分)竖直平面内有始终角形内径到处相同的细玻璃管，A端封闭，C端开口，AB段处于水平状态．将竖直管BC灌满水银，使气体封闭在水平管内，各部分尺寸如图所示，此时气体温度T1＝300K，外界大气压强p0＝75cmHg.现缓慢加热封闭气体，使AB段的水银恰好排空，求：(1)此时气体温度T2；(2)此后再让气体温度缓慢降至初始温度T1，气体的长度L3多大．答案：(1)394.7K(2)20cm解析：以cmHg为压强单位，设玻璃管截面积为S(1)在AB段液柱排空的过程中气体是恒压改变过程L1＝19cm，L2＝25cm，T1＝300K由盖—吕萨克定律得eq\f(SL1,T1)＝eq\f(SL2,T2)代入数据求得T2≈394.7K.(2)当温度又降回室温时，T2＝300K，设最终气体长度为L3，与起先时的状态相比是恒温改变过程，此时BC管中液柱长h3＝L3，气体压强为p3＝(75＋L3)cmHg，又起先时气体压强为p1＝(75＋25)cmHg＝100cmHg，由玻意耳定律得p3SL3＝p1SL1，代入数据求得L3＝20cm.12．(12分)如图所示，气缸开口向右、固定在水平桌面上，气缸内用活塞封闭了肯定质量的志向气体，活塞横截面积为S＝1×10－3m2；活塞与气缸壁导热良好，轻绳跨过定滑轮将活塞和地面上的质量为m＝1kg重物连接．起先时绳子刚好伸直且张力为零，活塞离缸底距离为L1＝27cm，被销子K固定在图示位置，此时气缸内气体的压强p1＝1.1×105Pa，温度T1＝330K，外界大气压强p0＝1.0×105Pa，g＝10m/s2，不计一切摩擦和阻力；若在此时拔去销子(1)重物刚好离开地面时，气体的温度为多少？(2)重物缓慢上升2cm，气体的温度为多少？答案：(1)270K(2)250K解析：(1)设重物刚好离开地面时，气体压强为p