第二章　3.基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練一、選擇題1．(多選)關(guān)于理想氣體，下列說法中正確的是( ABC )A．嚴(yán)格遵守玻意耳定律、蓋—呂薩克定律和查理定律的氣體稱為理想氣體B．理想氣體客觀上是不存在的，它只是實(shí)際氣體在一定程度上的近似C．和質(zhì)點(diǎn)的概念一樣，理想氣體是一種理想化的模型D．一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增大，其溫度可能不變解析： 理想氣體是一種理想化模型，是對實(shí)際氣體的科學(xué)抽象；溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下可以把實(shí)際氣體近似視為理想氣體；理想氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律，選項(xiàng)A、B、C正確；理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增大，溫度降低，內(nèi)能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．(2023·黑龍江哈爾濱三中高二下期中)一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的條件下，溫度為0 ℃時(shí)，其體積為V0，當(dāng)溫度升高為T(K)時(shí)，體積為V，那么每升高1 ℃，增大的體積等于( A )A.  B．C．  D．解析： 由蓋—呂薩克定律可得＝＝＝，可得＝＝＝，則每升高1 ℃增大的體積ΔV＝＝＝，故A正確。3．(2023·襄陽三中月考)一定質(zhì)量的理想氣體處于某一平衡狀態(tài)，此時(shí)其壓強(qiáng)為p0，有人設(shè)計(jì)了四種途徑，使氣體經(jīng)過每種途徑后壓強(qiáng)仍為p0，這四種途徑如下：①先保持體積不變，降低壓強(qiáng)，再保持溫度不變，壓縮體積；②先保持體積不變，使氣體升溫，再保持溫度不變，讓體積膨脹；③先保持溫度不變，使體積膨脹，再保持體積不變，使氣體升溫；④先保持溫度不變，壓縮氣體，再保持體積不變，使氣體降溫?？梢耘卸? D )A．①②不可能  B．③④不可能C．①③不可能  D．①②③④都可能解析： 根據(jù)題意作出四種途徑的p－V圖像，如圖所示，則可知D選項(xiàng)正確。4．(多選)一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列過程，ab、bc、cd和da這四段過程在 V－T圖像中都是直線段， ab和cd的延長線通過坐標(biāo)原點(diǎn) O, bc垂直于ab，由圖可以判斷( BD )A．ab過程中氣體壓強(qiáng)不斷減小B．bc過程中氣體壓強(qiáng)不斷減小C．cd過程中氣體壓強(qiáng)不斷增大D．da過程中氣體壓強(qiáng)不斷增大解析： 在V－T圖像中，過原點(diǎn)的傾斜直線是等壓線，所以ab、cd為兩條等壓線，即pa＝pb，pc＝pd，A、C錯(cuò)誤；在V－T圖像中，斜率越大壓強(qiáng)越小，所以得到pa＝pb>pc＝pd。則由b到c的過程，壓強(qiáng)變小，由d到a的過程，壓強(qiáng)變大，B、D正確。5. (多選)如圖所示，兩端開口的彎管，左管插入水銀槽中，右管有一段高為h的水銀柱，中間封有一段空氣，則( AD )A．彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為hB．若把彎管向上移動少許，則管內(nèi)氣體體積增大C．若把彎管向下移動少許，則管內(nèi)氣體體積減小D．若環(huán)境溫度升高，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升解析：設(shè)被封閉氣體的壓強(qiáng)為p，選取右管中水銀柱為研究對象，可得p＝p0＋ph，選取左管中水銀柱為研究對象，可得p＝p0＋ph1，故左管內(nèi)外水銀面的高度差為h1＝h，A正確；氣體的壓強(qiáng)不變，溫度不變，故體積不變，B、C均錯(cuò)誤；氣體壓強(qiáng)不變，溫度升高，體積增大，右管中水銀柱沿管壁上升，D正確。二、非選擇題6.我國新疆吐魯番地區(qū)，盛產(chǎn)葡萄干，品質(zhì)優(yōu)良，其中一個(gè)重要原因，緣于當(dāng)?shù)貢円箿夭畲蟮淖匀滑F(xiàn)象?，F(xiàn)有一葡萄晾房四壁開孔，如圖，房間內(nèi)晚上溫度7 ℃，中午溫度升為37 ℃，假設(shè)大氣壓強(qiáng)不變。求中午房間內(nèi)空氣質(zhì)量與晚上房間內(nèi)空氣質(zhì)量之比。答案：解析：設(shè)房間體積為V0，選晚上房間內(nèi)的空氣為研究對象，在37 ℃時(shí)體積變?yōu)?/span>V1，根據(jù)蓋—呂薩克定律得＝，＝　V1＝V0，故中午房間內(nèi)空氣質(zhì)量m與晚上房間內(nèi)空氣質(zhì)量m0之比：＝＝。7．如圖所示，一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置，橫截面積為S＝2×10－3 m2、質(zhì)量為m＝4 kg、厚度不計(jì)的活塞與氣缸底部之間封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，此時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離為l1＝36 cm，在活塞的右側(cè)l2＝12 cm處有一與氣缸固定連接的卡環(huán)，氣體的溫度為T1＝300  K，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105 Pa，現(xiàn)將氣缸豎直放置，如圖所示，取g＝10  m/s2。(1)求豎直放置時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離；(2)緩慢加熱氣缸，當(dāng)加熱到600  K時(shí)，分析活塞的位置并計(jì)算封閉氣體的壓強(qiáng)。答案：(1)30 cm　(2)活塞距缸底48 cm(恰到卡環(huán)處)　1.5×105 Pa解析：(1)氣缸水平放置時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)p1＝p0＝1.0×105 Pa，溫度T1＝300 K，體積V1＝l1S當(dāng)氣缸豎直放置時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)p2＝p0＋＝1.2×105 Pa，溫度T2＝T1＝300  K，體積V2＝HS氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可得p1V1＝p2V2代入數(shù)據(jù)可得活塞與氣缸底部之間的距離H＝30 cm。(2)當(dāng)活塞恰好到達(dá)卡環(huán)處時(shí)，設(shè)氣體溫度為T，此過程氣體經(jīng)歷等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律，有＝解得T＝480 K<600 K此后的加熱過程氣體做等容變化，根據(jù)查理定律可得＝，其中T3＝600 K代入數(shù)據(jù)解得p3＝1.5×105 Pa。能力提升練一、選擇題1．(2023·鄭州一中月考)民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點(diǎn)燃的紙片放入一個(gè)小罐內(nèi)，當(dāng)紙片燃燒完時(shí)，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會被緊緊地“吸”在皮膚上。其原因是，當(dāng)火罐內(nèi)的氣體( B )A．溫度不變時(shí)，體積減小，壓強(qiáng)增大B．體積不變時(shí)，溫度降低，壓強(qiáng)減小C．壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度降低，體積減小D．質(zhì)量不變時(shí)，壓強(qiáng)增大，體積減小解析： 紙片燃燒時(shí)，罐內(nèi)氣體的溫度升高，將罐壓在皮膚上后，封閉氣體的體積不再改變，溫度降低時(shí)，由查理定律知封閉氣體壓強(qiáng)減小，小于外界大氣壓，罐緊緊“吸”在皮膚上，故B正確。2.如圖所示為0.3 mol的某種氣體的壓強(qiáng)和溫度關(guān)系的p－t圖線。p0表示1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則在狀態(tài)B時(shí)氣體的體積為( D )A．5.6 L  B．3.2 LC．1.2 L  D．8.4 L解析： 此氣體在0 ℃時(shí)，壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，所以它的體積應(yīng)為22.4×0.3 L＝6.72 L，根據(jù)圖線所示，從p0到A狀態(tài)，氣體是等容變化，A狀態(tài)的體積為6.72 L，溫度為(127＋273) K＝400 K，從A狀態(tài)到B狀態(tài)為等壓變化，B狀態(tài)的溫度為(227＋273) K＝500 K，根據(jù)蓋—呂薩克定律＝得，VB＝＝ L＝8.4 L。故選D。3. (2023·河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示，足夠長的U形管內(nèi)由水銀封有長度分別為L1、L2的兩部分氣體A、B，則下列敘述正確的是( D )A．只對A加熱，則h減小，B的長度變長B．只對A加熱，則h減小，B的長度變短C．若在右管中注入一些水銀，L1將增大D．使A、B同時(shí)升高相同的溫度，則L1增大h減小解析： 只對A加熱，假設(shè)A的體積不變，由查理定律可知，A氣體的壓強(qiáng)p1增大，B的壓強(qiáng)p2不變，則p1>p2－ph，可知h會減小，由于B的壓強(qiáng)不變、溫度不變，則B的體積不變，長度不變，故A、B錯(cuò)誤；若在右管中注入一些水銀，則B的壓強(qiáng)p2增大，A的壓強(qiáng)p1＝p2－ph增大，根據(jù)玻意耳定律可知，A的體積減小，L1將減小，C錯(cuò)誤；使 A、B同時(shí)升高相同的溫度，結(jié)合題圖知，此過程B的壓強(qiáng)不變，假設(shè)A氣體體積不變，則A的壓強(qiáng)增大，而B的壓強(qiáng)不變，假設(shè)不成立，結(jié)合以上分析知，L1增大、h減小，D正確4．(多選)如圖，由U形管和細(xì)管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為0 ℃的水槽中，B的容積是A的3倍。閥門S將A和B兩部分隔開。A內(nèi)為真空，B和C內(nèi)都充有氣體。U形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60 mm。打開閥門S，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定后，U形管內(nèi)左右水銀柱高度相等。假設(shè)U形管和細(xì)管中的氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡的容積。下列說法正確的是( ACD )A．C中氣體壓強(qiáng)為180 mmHgB．打開S前，B中氣體壓強(qiáng)為120 mmHgC．為使左右水銀柱高度差仍為60 mmHg，可將右側(cè)水的溫度加熱到364 KD．為使左右水銀柱高度差仍為60 mmHg，可將右側(cè)水的溫度降低到182 K解析： 溫度變化前C中封閉氣體壓強(qiáng)始終不變，B內(nèi)封閉氣體初狀態(tài)為pB＝pC＋60 mmHg，打開閥門后pB′＝pC，由題意知VB′＝VB，由玻意耳定律pBVB＝pB′VB′得pB′＝180 mmHg，pB＝240 mmHg，pC＝pB′＝180 mmHg，A正確，B錯(cuò)誤；若U形管中水銀柱左高右低，加熱后壓強(qiáng)pC′＝pC＋60 mmHg，＝，代入數(shù)據(jù)可得T′＝364 K。若U形管中水銀柱右高左低，降溫后壓強(qiáng)pC″＝pC－60 mmHg，＝，代入數(shù)據(jù)可得T″＝182 K，C、D正確。二、非選擇題5.如圖所示，容器A和B內(nèi)分別盛有氫氣和氧氣，用一段水平細(xì)玻璃管連通，管內(nèi)有一段水銀柱將兩種氣體隔開。當(dāng)氫氣的溫度為0 ℃、氧氣的溫度為20 ℃時(shí)，水銀柱保持靜止。判斷下列情況下，水銀柱將怎樣移動：(T＝273 K＋t)(1)兩種氣體均升溫20 ℃；(2)氫氣升溫10 ℃，氧氣升溫20 ℃；(3)若初狀態(tài)如圖所示且氣體初溫相同，兩種氣體均降溫10 ℃。答案：(1)向容器B一側(cè)移動　(2)向容器A一側(cè)移動　(3)向容器A一側(cè)(向下)移動解析：對氫氣和氧氣分別分析，由查理定律得＝＝＝，即Δp＝p1。圖示情境中，氫氣和氧氣的初壓相同，設(shè)為p0。圖示情境中，兩氣體初溫相同，設(shè)為T。當(dāng)溫度變化時(shí)，先假設(shè)水銀柱不動，則有(1)解法1：ΔpA＝p0>0，ΔpB＝p0>0，因?yàn)棣?/span>pA>ΔpB，所以水銀柱向容器B一側(cè)移動。解法2：在p－T坐標(biāo)系中分別作出H2、O2的等容線，如圖所示。因初始狀態(tài)時(shí)，A、B中氣體的壓強(qiáng)相等，而TB>TA，所以H2的等容線斜率較大。當(dāng)增加相同溫度時(shí)，從圖像中能直觀地看出，ΔpA>ΔpB，故水銀柱將向容器B一側(cè)移動。(2)ΔpA′＝p0>0，ΔpB′＝ p0>0，因?yàn)棣?/span>pA′<ΔpB′，所以水銀柱向容器A一側(cè)移動。(3)ΔpA″＝－ pA<0，ΔpB″＝－ pB<0，因?yàn)?/span>pA>pB，所以|ΔpA″|>|ΔpB″|，即水銀柱向容器A一側(cè)(向下)移動。6.如圖所示為一個(gè)測溫裝置的示意圖，可以用來觀測大棚內(nèi)溫度的變化情況，M、N是兩個(gè)完全相同的立方體密閉薄壁容器，棱長均為a＝57 cm，導(dǎo)熱性良好，兩個(gè)容器用絕熱細(xì)管相連。早晨把M放在恒溫室內(nèi)，把N放在蔬菜大棚里，兩容器底面在同一水平面上，此時(shí)N內(nèi)水銀柱的高度為b＝2 cm，N內(nèi)氣體的壓強(qiáng)pN＝53 cmHg，溫度為270 K，M中恰好無水銀，細(xì)管的容積忽略不計(jì)，一段時(shí)間后，N中的水銀恰好全部排出，求此時(shí)：(1)M內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。(2)N內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度。(計(jì)算結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后一位)答案：(1)57 cmHg　(2)311.5 K解析：(1)初狀態(tài)M內(nèi)氣體的壓強(qiáng)pM＝pN＋pb＝55 cmHg，體積VM＝a3末狀態(tài)M內(nèi)氣體的體積VM′＝(a－b)a2M內(nèi)氣體做等溫變化，由玻意耳定律得PMVM＝pM′VM′解得此時(shí)M內(nèi)氣體的壓強(qiáng)pM′＝57 cmHg。(2)初狀態(tài) N內(nèi)氣體的壓強(qiáng)pN＝53 cmHg，體積VN＝(a－b)a2，溫度TN＝270 K末狀態(tài)N內(nèi)氣體的壓強(qiáng)pN′＝pM′＋pb＝59 cmHg，體積VN′＝a3由理想氣體狀態(tài)方程得＝ 代入數(shù)據(jù)解得N內(nèi)氣體的溫度TN′ ≈311.5 K。

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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊電子課本

3 氣體的等壓變化和等容變化

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第三冊

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