2025版高中物理第八章气体3理想气体的状态方程课时作业含解析新人教版选修3-3

PAGE5-3志向气体的状态方程1.对于肯定质量的志向气体,下列状态变更中可能实现的是(A)A.使气体体积增加而同时温度降低B.使气体温度上升,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.使气体温度上升,压强减小,体积减小解析:由志向气体状态方程pVT=C得A项中只要压强减小就有可能,故A项正确;而B项中体积不变,温度与压强应同时变大或同时变小,故B项错误;C项中温度不变,压强与体积成反比,故不能同时增大,故C项错误;D项中温度上升,压强减小,体积减小,导致pV2.关于志向气体的状态变更,下列说法中正确的是(C)A.肯定质量的志向气体,当压强不变而温度由100℃上升到200℃时,其体积增大为原来的2倍B.气体由状态1变更到状态2时,肯定满意方程p1VC.肯定质量的志向气体体积增大到原来的4倍,则气体可能压强减半,热力学温度加倍D.肯定质量的志向气体压强增大到原来的4倍,则气体可能体积加倍,热力学温度减半解析:肯定质量的志向气体压强不变,体积与热力学温度成正比,温度由100℃上升到200℃时,体积增大为原来的1.27倍,故A错误;志向气体状态方程成立的条件为气体可看做志向气体且质量不变,故B错误;由志向气体状态方程pVT3.(2024·河北沧州检测)(多选)肯定质量的志向气体,初始状态为p,V,T.经过一系列状态变更后,压强仍为p,则这一系列状态变更可能为(BD)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,再等温压缩解析:质量肯定的志向气体状态无论怎样变更,其pVT4.肯定质量的志向气体,经验了如图所示的状态变更过程,则1,2,3三个状态的温度之比是(B)A.1∶3∶5B.3∶6∶5C.3∶2∶1D.5∶6∶3解析:由志向气体状态方程得pVT5.如图所示,在p-T坐标系中的a,b两点,表示肯定质量的志向气体的两个状态,设气体在状态a时的体积为Va,密度为ρa,在状态b时的体积为Vb,密度为ρb,则(D)A.Va>Vb,ρa>ρb B.Va<Vb,ρa<ρbC.Va>Vb,ρa<ρb D.Va<Vb,ρa>ρb解析:过a,b两点分别作它们的等容线,由于斜率ka>kb,所以Va<Vb,由于密度ρ=mV,所以ρa>ρb6.一端开口的U形管内由水银柱封有一段空气柱,大气压强为76cmHg,当气体温度为27℃时空气柱长为8cm,开口端水银面比封闭端水银面低2cm,如图所示.(1)当气体温度上升到多少℃时,空气柱长为10cm?(2)若保持温度为27℃不变,在开口端加入多长的水银柱能使空气柱长为6cm?解析:(1)气体的初状态:p1=p0-ph=74cmHg,V1=8S,T1=300K,气体的末状态:p2=p0+ph=78cmHg,V2=10S,由公式p1V1T2≈395.3K,t2≈122.3℃.(2)气体的状态:V3=6S,T3=300K,由公式p1V1代入数据得:p3≈98.7cmHg.加入水银柱的长度为L=98.7cm-76cm+2cm+(2×2)cm=28.7cm.答案:(1)122.3℃(2)28.7cm7.光滑绝热的活塞把密封的圆筒容器分成A,B两部分,这两部分充有温度相同的志向气体,圆筒容器水平放置,平衡时VA∶VB=1∶2,现将A中气体加热到127℃,B中气体降低到27℃,待重新平衡后,这两部分气体体积的比VA′∶VB′为(B)A.1∶1 B.2∶3 C.3∶4 D.2∶1解析:对A部分气体有:pAVATA=pA'VA'TA'①,对B部分气体有:pBVBTB=pB'VB'TB'②,因为pA=p8.(2024·山东烟台月考)(多选)肯定质量的某种志向气体经验如图所示的一系列过程,ab,bc,cd和da这四个过程在pT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,cd平行于ab,由图可以推断(BCD)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,气体体积不断增大解析:四条直线段只有ab是等容过程,A错误;连接Ob,Oc和Od,则Ob,Oc,Od都是肯定质量的志向气体的等容线,依据p-T图中等容线的特点(斜率越大,气体体积越小),比较这几条图线的斜率,即可得出Va=Vb>Vd>Vc,故B,C,D都正确.9.如图所示,A,B两点代表肯定质量志向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(C)A.TA=2TB B.TB=4TAC.TB=6TA D.TB=8TA解析:从pV图上可知TB>TA.为确定它们之间的定量关系,可以从pV图上的标度值代替压强和体积的大小,代入志向气体状态方程pAVATA=pBVBTB,即10.(2024·河北保定月考)如图所示,圆柱形汽缸A中用质量为2m的活塞封闭了肯定质量的志向气体,气体温度为27℃,汽缸中的活塞通过滑轮系统悬挂一质量为m的重物,稳定时活塞与汽缸底部的距离为h,现在重物m上加挂一个质量为m3的小物体,已知大气压强为p0,活塞横截面积为S,m=p0S解析:以汽缸内气体为探讨对象,初状态:p1S+mg=p0S+2mgV1=hS,T1=300K末状态:p2S+43mg=p0V2=(h+Δh)S,T2=310K由题意知m=p0解得p1=2p0,p2=53p依据志向气体状态方程:p1V解得:Δh=0.24h.答案:0.24h11.如图(甲)所示,一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置,横截面积为S=2×10-3m2、质量为m=4kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分志向气体,此时活塞与汽缸底部之间的距离为24cm,在活塞的右侧12cm处有一对与汽缸固定连接的卡环,已知气体的温度为300K,大气压强p0=1×105Pa.现将汽缸竖直放置,开口向上,如图(乙)所示,取g=10m/s2.求:(1)活塞稳定后与汽缸底部之间的距离;(2)将气体加热到675K时,封闭气体的压强.解析:(1)以汽缸内气体为探讨对象,初状态:p1=p0=1×105PaT1=300K,V1=24cm×S末状态:p2=p0+mgS=1.2×105T1=T2,V2=HS由玻意耳定律得p1V1=p2V2解