新课标人教版选修3-3物理2气体的等容变化和等压变化 5页

1 高中物理选修 3-3 同步训练试题解析 一、选择题 1．密封在压强不变的容器中的气体，当温度升高时( ) A．体积变大 B．体积变小 C．体积不变 D．都有可能 解析： 本题考查的知识点是气体的等压变化．压强不变时，体积 V 与温度 T 成正比， 因此温度升高时，气体的体积应变大．故正确答案为 A. 答案： A 2．下列说法中正确的是( ) A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大 B．一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大 C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的 D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强 解析： 气体质量一定时，pV T ＝恒量，显然 A 对、B 错；由气体压强产生的原因知 C 错；D 选项因为容器密闭，气体对器壁有压强，故选 A. 答案： A 3．如图所示甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象，关于这两个图象的 正确说法是( ) A．甲是等压线，乙是等容线 B．乙图中 p－t 线与 t 轴交点对应的温度是－273.15 ℃，而甲图中 V－t 线与 t 轴的交点 不一定是－273.15 ℃ C．由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是 p 与 t 成直线关系 D．乙图表明随温度每升高 1 ℃，压强增加相同，但甲图随温度的升高压强不变 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 0 K，故 B 错；查理定律及盖—吕萨克定律是 气体的实验定律，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． 答案： AD 4．如图所示，一导热性良好的气缸内用活塞 2 封住一定量的气体(不计活塞与缸壁摩擦)，温度升高时，改变的量有( ) A．活塞高度 h B．气缸高度 H C．气体压强 p D．弹簧长度 L 解析： 以气缸整体为研究对象，由受力平衡知弹簧弹力等于总重力，故 L、h 不变， 设缸壁的重力为 G1，则封闭气体的压强 p＝p0－G1 S 保持不变，当温度升高时，由盖—吕萨克 定律知气体体积增大，H 将减小，故只有 B 项正确． 答案： B 5．贮气罐内的某种气体，在密封条件下，温度从 13 ℃上升到 52 ℃，则气体的压强 ( ) A．升高为原来的 4 倍 B．降低为原来的 1/4 C．降低为原来的22 25 D．升高为原来的25 22 解析： T1＝(273＋13) K＝286 K T2＝(273＋52) K＝325 K 由查理定律：p1 T1 ＝p2 T2 所以 p2＝T2 T1 p1＝325 286p1＝25 22p1 答案： D 6．一定质量的理想气体的 p－t 图象如图所示，在气体由状态 A 变化到状态 B 的过程中， 其体积( ) A．一定不变 B．一定减小 C．一定增加 D．不能判定 解析： 图中横坐标表示的是摄氏温度 t，若 BA 的延长线与 t 轴相交在－273.15 ℃，则 表示 A 到 B 过程中体积是不变的．但是，由图中未表示出此点，故无法判定体积变化情况， D 正确． 答案： D 7．如图所示，某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度，当容器水温是 30 ℃时，空气 柱长度为 30 cm，当水温是 90 ℃时，空气柱的长度是 36 cm，则该同学测得的绝对零度相当 于( ) 3 A．－273 ℃ B．－270 ℃ C．－268 ℃ D．－271 ℃ 解析： 设绝对零度相当于 T0 则 T1＝－T0＋30，V1＝30S T2＝－T0＋90，V2＝36S 由盖—吕萨克定律得V1 T1 ＝V2 T2 代入数据解得 T0＝－270 ℃ 故选 B. 答案： B 8.一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd 和 da 这四段过程在 p －T 图上都是直线段，其中 ab 的延长线通过坐标原点，bc 垂直于 ab，而 cd 平行于 ab，由 图可以判断( ) 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： 在 p－T 图象中，过气体状态点 b 和坐标原点 O 的连线的斜率与气体在该状态 下体积的倒数成正比．由于 ab 的延长线通过坐标原点，斜率不变，气体发生等容变化；若 将 Oc 与 Od 连接起来，可得出另两条等容线，它们的斜率关系 koc＞kod＞kab，故 bc 过程体 积减小，cd 过程体积增大，da 过程体积增大． 答案： BCD 9．如图所示是一定质量的气体从状态 A 经 B 到状态 C 的 p－T 图象，由图象可知( ) 4 A．VA＝VB B．VB＝VC C．VBVC 解析： 图线 AB 的延长线过 p－T 图象的坐标原点，说明从状态 A 到状态 B 是等容变 化，故 A 正确；连接 OC，该直线也是一条等容线，且直线的斜率比 AB 小，则 C 状态的体 积要比 A、B 状态大，故 C 也正确；也可以由玻意耳定律来分析 B 到 C 的过程，该过程是 等温变化，由 pV＝C 知，压强 p 减小，体积 V 必然增大，同样可得 C 项是正确的． 答案： AC 二、非选择题 10．为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时所能承受的最大内部压强，某同学 自行设计制作了一个简易的测试装置．该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容 器．测度过程可分为如下操作步骤： a．记录密闭容器内空气的初始温度 t1； b．当安全阀开始漏气时，记录容器内空气的温度 t2； c．用电加热器加热容器内的空气； d．将待测安全阀安装在容器盖上； e．盖紧装有安全阀的容器盖，将一定量空气密闭在容器内． (1)将每一步骤前的字母按正确的操作顺序排列：________； (2)若测得的温度分别为 t1＝27 ℃，t2＝87 ℃，已知大气压强为 1.0×105 Pa，则这个安 全阀能承受的最大内部压强的测试结果是________． 解析： (1)将安全阀安装在容器盖上，密封空气，记录其初始温度 t1，然后加热密封空 气，待漏气时记录容器内的空气温度 t2，故正确的操作顺序为 deacb. (2)已知 T1＝300 K，T2＝360 K，p0＝1.0×105 Pa，由于密封空气的体积不变，由查理定 律可得p0 T1 ＝ p T2 ，故 p＝p0T2 T1 ＝1.0×105×360 300 Pa＝1.2×105 Pa. 答案： (1)deacb (2)1.2×105 Pa 11．如图所示，汽缸 A 中封闭有一定质量的气体，活塞 B 与 A 的接触面是光滑的且不 漏气，B 上放一重物 C，B 与 C 的总重力为 G，大气压为 1 atm.当汽缸内气体温度是 20 ℃时， 活塞与汽缸底部距离为 h1；当汽缸内气体温度是 100 ℃时活塞与汽缸底部的距离是多少？ 解析： 汽缸内气体温度发生变化时，汽缸内气体的压强保持不变，大小为 p＝p0＋G S ， 其中 S 为活塞的横截面积，应用盖—吕萨克定律即可求解． 5 以汽缸内气体为研究对象．初状态温度 T1＝(273＋20) K＝293 K，体积 V1＝h1S；末状 态温度 T2＝(273＋100) K＝373 K．由盖—吕萨克定律可得V1 T1 ＝V2 T2 (式中温度为热力学温度) 求得 V2＝T2 T1 V1＝T2 T1 h1S 变化后活塞与汽缸底部的距离为 h2＝V2 S ＝373 293h1＝1.27h1. 答案： 1.27h1 12.一定质量的理想气体，由 A 状态沿 AB 直线变化到 B 状态，如图所示，求： (1)如果气体在 A 点的温度为 27 ℃，问气体在 B 点的温度是多少？ (2)在由 A 变化到 B 的过程中，气体的最高温度是多少？ 解析： (1)由图可直接读出： pA＝3(大气压)， pB＝1(大气压)， VA＝1(升)， VB＝3(升)． ∴由理想气体状态方程： pAVA TA ＝pB·VB TB ，即3×1 300 ＝1×3 TB . ∴TB＝300 K，tB＝27 ℃. (2)解法一 由理想气体状态方程pV T ＝c 可知，要使温度最高，要求 p·V 值最大，由图中 可看出当 p＝2(大气压)，V＝2(l)时，p 和 V 所围成面积最大． ∴3×1 300 ＝2×2 Tm ，∴Tm＝400 K，tm＝127 ℃. 解法二 据直线方程的两点式，可建立直线 A 的方程： p－pA pB－pA ＝ V－VA VB－VA ，即p－3 1－3 ＝V－1 3－1 . ∴p＝－V＋4，即 p＋V＝4. 由均值定理，当 p＝V＝2 时，p·V 最大，代入方程计算结果同上． 答案： (1)27 ℃ (2)127 ℃