2016高中物理氣體氣體的等溫變化課時訓(xùn)練

1、氣體的等溫變化題組一氣體的壓強(qiáng)與等溫變化圖象1.為了將空氣裝入氣瓶內(nèi),現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮,空氣可視為理想氣體。下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強(qiáng)p和體積V關(guān)系的是()解析:由氣體等溫變化的玻意耳定律pV=C知B、C正確。答案:BC2.一端封閉的玻璃管倒插入水銀槽中,管豎直放置時,管內(nèi)水銀面比管外高h(yuǎn),上端空氣柱長為L,如圖所示,已知大氣壓強(qiáng)的大小相當(dāng)于H cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),下列說法正確的是()A.此時封閉氣體的壓強(qiáng)相當(dāng)于(L+h) cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)B.此時封閉氣體的壓強(qiáng)相當(dāng)于(H-h) cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)C.此時封閉氣體的壓強(qiáng)相當(dāng)于(H+h) cm高的水銀柱產(chǎn)生

2、的壓強(qiáng)D.此時封閉氣體的壓強(qiáng)相當(dāng)于(H-L) cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)解析:取等壓面法,選管外水銀面為等壓面,則由p氣+ph=p0得p氣=p0-ph即p氣相當(dāng)于(H-h) cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),選項(xiàng)B正確。答案:B3.如圖所示是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的p-V圖象,氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中,氣體分子平均速率的變化情況是()A.一直保持不變B.一直增大C.先減小后增大D.先增大后減小解析:過AB直線作幾條等溫線,如圖所示。由圖象可知,pAVA=pBVB,所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等,在同一等溫線上,由于離原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高,所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中溫度應(yīng)先升高后降低,分子平

3、均速率先增大后減小。答案:D4.如圖所示,豎直放置的彎曲管A端開口,B端封閉,密度為的液體將兩段空氣封閉在管內(nèi),管內(nèi)液面高度差分別為h1、h2和h3,則B端氣體的壓強(qiáng)為(已知大氣壓強(qiáng)為p0)()A.p0-g(h1+h2-h3)B.p0-g(h1+h3)C.p0-g(h1+h3-h2)D.p0-g(h1+h2)解析:因pC=p0-gh3=pB+gh1,故pB=p0-g(h3+h1),B項(xiàng)正確。答案:B5.求圖中被封閉氣體A的壓強(qiáng),其中甲、乙、丙圖中的玻璃管內(nèi)都灌有水銀,丁圖中的小玻璃管浸沒在水中。大氣壓強(qiáng)p0=1.01×105 Pa(p0大小等同于 76 cm 高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)),g

4、取10 m/s2,水=1×103 kg/m3)。解析:(1)如題圖甲所示,pA=p0-ph=p0-p0=p0=×1.01×105 Pa0.877×105 Pa。(2)如題圖乙所示,pA=p0-ph'=p0-sin 30°·p0=p0=×1.01×105 Pa0.943×105Pa。(3)如題圖丙所示,pB=p0+ph2=p0+p0=p0=×1.01×105 Pa1.143×105 Pa。pA=pB-ph1=p0-p0=p0=×1.01×105 Pa

5、1.076×105 Pa。(4)如題圖丁所示,pA=p0+水gh=1.01×105 Pa+1×103×10×(1.2-0.8) Pa=1.05×105 Pa。答案:(1)0.877×105 Pa(2)0.943×105Pa(3)1.143×105 Pa1.076×105 Pa(4)1.05×10 5Pa題組二玻意耳定律的應(yīng)用6.一定質(zhì)量的氣體,在溫度不變的條件下,將其壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?倍,則()A.氣體分子的平均動能增大B.氣體的密度變?yōu)樵瓉淼?倍C.氣體的體積變?yōu)樵瓉淼囊话隓.氣體的分

6、子總數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍解析:溫度是分子平均動能的標(biāo)志,由于溫度不變,故分子的平均動能不變,據(jù)玻意耳定律得p1V1=2p1V2,解得V2=V1,1=,2=可得1=2,即2=21,故B、C正確。答案:BC7.如圖所示,某種自動洗衣機(jī)進(jìn)水時,與洗衣缸相連的細(xì)管中會封閉一定質(zhì)量的空氣,通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力,從而控制進(jìn)水量。設(shè)溫度不變,洗衣缸內(nèi)水位升高,則細(xì)管中被封閉的空氣()A.體積不變,壓強(qiáng)變小B.體積變小,壓強(qiáng)變大C.體積不變,壓強(qiáng)變大D.體積變小,壓強(qiáng)變小解析:水位升高,封閉氣體體積減小,由玻意耳定律 pV=C可知壓強(qiáng)變大,選項(xiàng)B正確。答案:B8.在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中,封

7、閉氣體如圖所示,U形管粗細(xì)均勻,右端開口,已知外界大氣壓相當(dāng)于76 cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),圖中給出了空氣的兩個不同的狀態(tài)。(1)實(shí)驗(yàn)時甲圖空氣的壓強(qiáng)相當(dāng)于cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng);乙圖空氣壓強(qiáng)相當(dāng)于cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。 (2)實(shí)驗(yàn)時某同學(xué)認(rèn)為管子的橫截面積S可不用測量,這一觀點(diǎn)正確嗎?答:(選填“正確”或“錯誤”)。 (3)數(shù)據(jù)測量完后用圖象法處理數(shù)據(jù)時,某同學(xué)以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo),以體積V(或空氣柱長度)為橫坐標(biāo)來作圖,你認(rèn)為他這樣做能方便地看出p與V間的關(guān)系嗎?答:(選填“能”或“不能”)。 解析:(1)甲圖中空氣壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng),乙圖中空氣壓強(qiáng)相當(dāng)于(7

8、6 cm+4 cm)水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。(2)由玻意耳定律p1V1=p2V2,即p1l1S=p2l2S,即p1l1=p2l2(l1、l2為空氣柱長度),所以玻璃管的橫截面積可不用測量。(3)以p為縱坐標(biāo),以V為橫坐標(biāo),作出p-V圖是一條曲線,但曲線未必表示反比關(guān)系,所以應(yīng)再作出 p- 圖,看是否是過原點(diǎn)的直線,才能最終確定p與V是否成反比。答案:(1)7680(2)正確(3)不能9.如圖所示,粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水銀的U形管豎直放置,右端與大氣相通,左端封閉氣柱長l1=20 cm(可視為理想氣體),兩管中水銀面等高?，F(xiàn)將右端與一低壓艙(未畫出)接通,穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h=10

9、 cm。(環(huán)境溫度不變,大氣壓強(qiáng)為p0)求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)。解析:設(shè)U形管橫截面積為S,右端與大氣相通時左管中封閉氣體壓強(qiáng)為p1,右端與一低壓艙接通后,左管中封閉氣體的壓強(qiáng)為p2,氣柱長度為l2,穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)為p。左管中封閉氣體發(fā)生等溫變化,根據(jù)玻意耳定律得p1V1=p2V2p1=p0p2=p+phV1=l1SV2=l2S由幾何關(guān)系得h=2(l2-l1)聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得p=p0。答案:p010.把一端封閉的粗細(xì)均勻的玻璃管放在傾角為30°的斜面上,開始時讓玻璃管不動,管中有一段16 cm長的水銀柱將長為20 cm的空氣封入管內(nèi),如果讓玻璃管在斜面上加速下滑,如圖所示。已

10、知玻璃管與斜面間的動摩擦因數(shù)=,外界大氣壓強(qiáng)為p0(p0大小等同于76 cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)),求玻璃管沿斜面勻加速下滑時,封閉的氣柱長度為多少?設(shè)斜面足夠長,能保證玻璃管穩(wěn)定勻加速下滑。解析:設(shè)水銀柱和玻璃管的質(zhì)量分別為m和M,以水銀柱和玻璃管為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律得(m+M)gsin 30°-(m+M)gcos 30°=(m+M)a,得a=。以水銀柱為研究對象,設(shè)管的橫截面積為S,根據(jù)牛頓第二定律得p0S+mgsin 30°-pS=ma,因?yàn)閙=lS,l=16 cm,所以管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p=p0+p0由于氣體等溫變化,可知(76+8)×20=

11、80L,L=21 cm。答案:21 cm(建議用時:30分鐘)1.一個氣泡由湖面下20 m深處上升到湖面下10 m深處,它的體積約變?yōu)樵瓉眢w積的(溫度不變,水的密度為1.0×103 kg/m3,g取10 m/s2)() A.3倍B.2倍C.1.5倍D.0.7解析:根據(jù)玻意耳定律有。答案:C2.一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A沿直線變到狀態(tài)B的過程如圖所示,A、B位于同一雙曲線上,則此變化過程中,溫度()A.一直下降B.先上升后下降C.先下降后上升D.一直上升解析:可作出過直線AB上各點(diǎn)的等溫線與過A、B兩點(diǎn)的等溫線進(jìn)行比較。答案:B3.如圖所示,汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體。不計(jì)活塞與缸壁間的摩擦

12、,保持溫度不變,當(dāng)外界大氣壓強(qiáng)變化時,不發(fā)生改變的是()A.封閉氣體的壓強(qiáng)B.封閉氣體的體積C.彈簧的彈力D.汽缸底部離地面的高度解析:對汽缸有p0S=pS+Mg,p0變,則p變,因?yàn)闇囟炔蛔?則V變化,A、B錯誤;對整體有 kx=(M+m)g,彈簧的彈力不變,活塞高度不變,汽缸底部離地面高度發(fā)生變化,C正確,D錯誤。答案:C4.空氣壓縮機(jī)的儲氣罐中儲有1.0 atm的空氣6.0 L,現(xiàn)再充入1.0 atm的空氣9.0 L。設(shè)充氣過程為等溫過程,空氣可看作理想氣體,則充氣后儲氣罐中氣體壓強(qiáng)為()A.2.5 atmB.2.0 atmC.1.5 atmD.1.0 atm解析:根據(jù)玻意耳定律有p1V

13、1+p2V2=p3V3,解得p3=2.5 atm。答案:A5.一名質(zhì)量為60 kg的同學(xué)為了表演“輕功”,他用打氣筒給4只相同的氣球充以相等質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體),然后將這4只氣球以相同的方式放在水平放置的木板上,在氣球的上方放置一輕質(zhì)塑料板,如圖甲、乙所示。為了估算氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng),這位同學(xué)在氣球的外表面涂上顏料,在輕質(zhì)塑料板面向氣球一側(cè)表面貼上間距為2.0 cm的方格紙。表演結(jié)束后,留下氣球與方格紙接觸部分的“印跡”如圖丙所示。若表演時大氣壓強(qiáng)為1.013×105 Pa,g取10 m/s2,則氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為Pa。(取四位有效數(shù)字) 解析:以球壁為研究對象,內(nèi)部

14、氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓與塑料板產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和,即p內(nèi)=p0+。從圖中數(shù)據(jù)得4個“印跡”共376格,即S=376×4×10-4 m2=0.150 4 m2,代入上式,可得p內(nèi)=1.053×105 Pa。答案:1.053×1056.如圖,一定質(zhì)量的氣體溫度保持不變,最后U形管兩臂中的水銀面相齊,燒瓶中氣體體積為800 mL;現(xiàn)用注射器向燒瓶中注入200 mL水,穩(wěn)定后兩臂中水銀面的高度差為25 cm,不計(jì)U形管中氣體的體積。求:(1)大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于多少cm高的水銀柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng);(2)當(dāng)U形管兩邊水銀面的高度差為45 cm時,燒瓶內(nèi)氣體的體積是多少。解析:(1

15、)初狀態(tài):p1=p0,V1=800 mL注入水后的末狀態(tài):p2=p0+phV2=600 mL由p1V1=p2V2得p0V1=(p0+ph)V2代入數(shù)據(jù)解得p0大小相當(dāng)于75 cm高水銀柱所產(chǎn)生壓強(qiáng)。(2)當(dāng)U形管兩邊水銀面的高度差為45 cm時,壓強(qiáng)為p3=p0+ph',體積為V3,由p3V3=p1V1得V3= mL=500 mL。答案:(1)75 cm(2)500 mL7.如圖,容積為V1的容器內(nèi)充有壓縮空氣。容器與水銀壓強(qiáng)計(jì)相連,壓強(qiáng)計(jì)左右兩管下部由軟膠管相連。氣閥關(guān)閉時,兩管中水銀面等高,左管中水銀面上方到氣閥之間空氣的體積為V2。打開氣閥,左管中水銀面下降;緩慢地向上提右管,使左管中水銀面回到原來高度,此時右管與左管中水銀面的高度差為h。已知水銀的密度為,大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速