2025版高中物理第八章氣體3理想氣體的狀態(tài)方程課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-3

PAGE5-3志向氣體的狀態(tài)方程1.對(duì)于肯定質(zhì)量的志向氣體,下列狀態(tài)變更中可能實(shí)現(xiàn)的是(A)A.使氣體體積增加而同時(shí)溫度降低B.使氣體溫度上升,體積不變、壓強(qiáng)減小C.使氣體溫度不變,而壓強(qiáng)、體積同時(shí)增大D.使氣體溫度上升,壓強(qiáng)減小,體積減小解析:由志向氣體狀態(tài)方程pVT=C得A項(xiàng)中只要壓強(qiáng)減小就有可能,故A項(xiàng)正確;而B項(xiàng)中體積不變,溫度與壓強(qiáng)應(yīng)同時(shí)變大或同時(shí)變小,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng)中溫度不變,壓強(qiáng)與體積成反比,故不能同時(shí)增大,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng)中溫度上升,壓強(qiáng)減小,體積減小,導(dǎo)致pV2.關(guān)于志向氣體的狀態(tài)變更,下列說法中正確的是(C)A.肯定質(zhì)量的志向氣體,當(dāng)壓強(qiáng)不變而溫度由100℃上升到200℃時(shí),其體積增大為原來的2倍B.氣體由狀態(tài)1變更到狀態(tài)2時(shí),肯定滿意方程p1VC.肯定質(zhì)量的志向氣體體積增大到原來的4倍,則氣體可能壓強(qiáng)減半,熱力學(xué)溫度加倍D.肯定質(zhì)量的志向氣體壓強(qiáng)增大到原來的4倍,則氣體可能體積加倍,熱力學(xué)溫度減半解析:肯定質(zhì)量的志向氣體壓強(qiáng)不變,體積與熱力學(xué)溫度成正比,溫度由100℃上升到200℃時(shí),體積增大為原來的1.27倍,故A錯(cuò)誤;志向氣體狀態(tài)方程成立的條件為氣體可看做志向氣體且質(zhì)量不變,故B錯(cuò)誤;由志向氣體狀態(tài)方程pVT3.(2024·河北滄州檢測(cè))(多選)肯定質(zhì)量的志向氣體,初始狀態(tài)為p,V,T.經(jīng)過一系列狀態(tài)變更后,壓強(qiáng)仍為p,則這一系列狀態(tài)變更可能為(BD)A.先等溫膨脹,再等容降溫B.先等溫壓縮,再等容降溫C.先等容升溫,再等溫壓縮D.先等容降溫,再等溫壓縮解析:質(zhì)量肯定的志向氣體狀態(tài)無論怎樣變更,其pVT4.肯定質(zhì)量的志向氣體,經(jīng)驗(yàn)了如圖所示的狀態(tài)變更過程,則1,2,3三個(gè)狀態(tài)的溫度之比是(B)A.1∶3∶5B.3∶6∶5C.3∶2∶1D.5∶6∶3解析:由志向氣體狀態(tài)方程得pVT5.如圖所示,在p-T坐標(biāo)系中的a,b兩點(diǎn),表示肯定質(zhì)量的志向氣體的兩個(gè)狀態(tài),設(shè)氣體在狀態(tài)a時(shí)的體積為Va,密度為ρa(bǔ),在狀態(tài)b時(shí)的體積為Vb,密度為ρb,則(D)A.Va>Vb,ρa(bǔ)>ρb B.Va<Vb,ρa(bǔ)<ρbC.Va>Vb,ρa(bǔ)<ρb D.Va<Vb,ρa(bǔ)>ρb解析:過a,b兩點(diǎn)分別作它們的等容線,由于斜率ka>kb,所以Va<Vb,由于密度ρ=mV,所以ρa(bǔ)>ρb6.一端開口的U形管內(nèi)由水銀柱封有一段空氣柱,大氣壓強(qiáng)為76cmHg,當(dāng)氣體溫度為27℃時(shí)空氣柱長(zhǎng)為8cm,開口端水銀面比封閉端水銀面低2cm,如圖所示.(1)當(dāng)氣體溫度上升到多少℃時(shí),空氣柱長(zhǎng)為10cm?(2)若保持溫度為27℃不變,在開口端加入多長(zhǎng)的水銀柱能使空氣柱長(zhǎng)為6cm?解析:(1)氣體的初狀態(tài):p1=p0-ph=74cmHg,V1=8S,T1=300K,氣體的末狀態(tài):p2=p0+ph=78cmHg,V2=10S,由公式p1V1T2≈395.3K,t2≈122.3℃.(2)氣體的狀態(tài):V3=6S,T3=300K,由公式p1V1代入數(shù)據(jù)得:p3≈98.7cmHg.加入水銀柱的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=98.7cm-76cm+2cm+(2×2)cm=28.7cm.答案:(1)122.3℃(2)28.7cm7.光滑絕熱的活塞把密封的圓筒容器分成A,B兩部分,這兩部分充有溫度相同的志向氣體,圓筒容器水平放置,平衡時(shí)VA∶VB=1∶2,現(xiàn)將A中氣體加熱到127℃,B中氣體降低到27℃,待重新平衡后,這兩部分氣體體積的比VA′∶VB′為(B)A.1∶1 B.2∶3 C.3∶4 D.2∶1解析:對(duì)A部分氣體有:pAVATA=pA'VA'TA'①,對(duì)B部分氣體有:pBVBTB=pB'VB'TB'②,因?yàn)閜A=p8.(2024·山東煙臺(tái)月考)(多選)肯定質(zhì)量的某種志向氣體經(jīng)驗(yàn)如圖所示的一系列過程,ab,bc,cd和da這四個(gè)過程在pT圖上都是直線段,其中ab的延長(zhǎng)線通過坐標(biāo)原點(diǎn)O,bc垂直于ab,cd平行于ab,由圖可以推斷(BCD)A.ab過程中,氣體體積不斷減小B.bc過程中,氣體體積不斷減小C.cd過程中,氣體體積不斷增大D.da過程中,氣體體積不斷增大解析:四條直線段只有ab是等容過程,A錯(cuò)誤;連接Ob,Oc和Od,則Ob,Oc,Od都是肯定質(zhì)量的志向氣體的等容線,依據(jù)p-T圖中等容線的特點(diǎn)(斜率越大,氣體體積越小),比較這幾條圖線的斜率,即可得出Va=Vb>Vd>Vc,故B,C,D都正確.9.如圖所示,A,B兩點(diǎn)代表肯定質(zhì)量志向氣體的兩個(gè)不同的狀態(tài),狀態(tài)A的溫度為TA,狀態(tài)B的溫度為TB.由圖可知(C)A.TA=2TB B.TB=4TAC.TB=6TA D.TB=8TA解析:從pV圖上可知TB>TA.為確定它們之間的定量關(guān)系,可以從pV圖上的標(biāo)度值代替壓強(qiáng)和體積的大小,代入志向氣體狀態(tài)方程pAVATA=pBVBTB,即10.(2024·河北保定月考)如圖所示,圓柱形汽缸A中用質(zhì)量為2m的活塞封閉了肯定質(zhì)量的志向氣體,氣體溫度為27℃,汽缸中的活塞通過滑輪系統(tǒng)懸掛一質(zhì)量為m的重物,穩(wěn)定時(shí)活塞與汽缸底部的距離為h,現(xiàn)在重物m上加掛一個(gè)質(zhì)量為m3的小物體,已知大氣壓強(qiáng)為p0,活塞橫截面積為S,m=p0S解析:以汽缸內(nèi)氣體為探討對(duì)象,初狀態(tài):p1S+mg=p0S+2mgV1=hS,T1=300K末狀態(tài):p2S+43mg=p0V2=(h+Δh)S,T2=310K由題意知m=p0解得p1=2p0,p2=53p依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程:p1V解得:Δh=0.24h.答案:0.24h11.如圖(甲)所示,一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置,橫截面積為S=2×10-3m2、質(zhì)量為m=4kg、厚度不計(jì)的活塞與汽缸底部之間封閉了一部分志向氣體,此時(shí)活塞與汽缸底部之間的距離為24cm,在活塞的右側(cè)12cm處有一對(duì)與汽缸固定連接的卡環(huán),已知?dú)怏w的溫度為300K,大氣壓強(qiáng)p0=1×105Pa.現(xiàn)將汽缸豎直放置,開口向上,如圖(乙)所示,取g=10m/s2.求:(1)活塞穩(wěn)定后與汽缸底部之間的距離;(2)將氣體加熱到675K時(shí),封閉氣體的壓強(qiáng).解析:(1)以汽缸內(nèi)氣體為探討對(duì)象,初狀態(tài):p1=p0=1×105PaT1=300K,V1=24cm×S末狀態(tài):p2=p0+mgS=1.2×105T1=T2,V2=HS由玻意耳定律得p1V1=p2V2解