2024-2025學年高中物理第八章氣體1氣體的等溫變化練習含解析新人教版選修3-3

PAGEPAGE61氣體的等溫改變課后篇鞏固提升基礎鞏固1.描述肯定質(zhì)量的氣體狀態(tài)的參量是指()A.質(zhì)量、溫度、密度 B.溫度、體積、壓強C.質(zhì)量、壓強、溫度 D.密度、壓強、溫度解析氣體狀態(tài)參量是指溫度、壓強和體積,故選項B正確。答案B2.(多選)如圖所示,D→A→B→C表示肯定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)改變的一個過程,則下列說法正確的是()A.D→A是一個等溫過程B.A→B是一個等溫過程C.TA>TBD.B→C過程中,氣體體積增大、壓強減小、溫度不變解析D→A是一個等溫過程,A正確;BC是等溫線,而A到B溫度上升,B、C錯誤;B→C是一個等溫過程,V增大,p減小,D正確。答案AD3.一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,上端空氣柱長為l,如圖所示,已知大氣壓強相當于h0高的水銀柱產(chǎn)生的壓強,下列說法正確的是()A.此時封閉氣體的壓強相當于(l+h)高水銀柱產(chǎn)生的壓強B.此時封閉氣體的壓強相當于(h0-h)高水銀柱產(chǎn)生的壓強C.此時封閉氣體的壓強相當于(h0+h)高水銀柱產(chǎn)生的壓強D.此時封閉氣體的壓強相當于(h0-l)高水銀柱產(chǎn)生的壓強解析取等壓面法,選管外水銀面為等壓面,則由p氣+ph=p0,得p氣=p0-ph,即p氣=h0-h答案B4.(多選)如圖所示,封閉著志向氣體的汽缸掛在彈簧測力計下,彈簧測力計的示數(shù)為F。已知汽缸的質(zhì)量為m1,活塞質(zhì)量為m2,橫截面積為S,活塞與缸體間摩擦不計,外界大氣壓強為p0,則缸內(nèi)的壓強為()A.p0-m2gS B.pC.p0+m1g-FS D解析對活塞和汽缸整體受力分析,受重力和彈簧的拉力作用,依據(jù)平衡條件,有(m2+m1)g=F,對活塞受力分析,受內(nèi)外氣體壓力差和重力,依據(jù)平衡條件,有m2g=(p0-p)S,聯(lián)立解得p=p0-m2gS或p=p0答案AC5.(多選)如圖所示,內(nèi)徑勻稱、兩端開口的V形管,B支管豎直插入水銀槽中,A支管與B支管之間的夾角為θ,A支管中有一段長為h的水銀柱保持靜止,下列說法中正確的是()A.B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高hB.B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高hcosθC.B管內(nèi)水銀面比管外水銀面低hcosθD.管內(nèi)封閉氣體的壓強比大氣壓強小hcosθ高水銀柱產(chǎn)生的壓強解析以A管中的水銀柱為探討對象,則有pS+hScosθ=p0S,B管內(nèi)壓強p=p0-hcosθ,明顯p<p0,且B管內(nèi)水銀面要比槽內(nèi)水銀面高出hcosθ。B、D正確。答案BD6.如圖所示,某種自動洗衣機進水時,與洗衣缸相連的細管中會封閉肯定質(zhì)量的空氣,通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力,從而限制進水量。設溫度不變,洗衣缸內(nèi)水位上升,則細管中被封閉的空氣()A.體積不變,壓強變小 B.體積變小,壓強變大C.體積不變,壓強變大 D.體積變小,壓強變小解析水位上升,封閉氣體體積減小,由玻意耳定律pV=C可知壓強變大,選項B正確。答案B7.(多選)如圖是肯定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條p-1V圖線。由圖可知(A.肯定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫改變時,其壓強與體積成正比B.肯定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫改變時,其壓強與體積成反比C.T1>T2D.T1<T2解析肯定質(zhì)量的氣體溫度不變時,pV=常量,所以其p-1V圖線是過原點的直線,選項A錯誤,選項B正確;對同一部分氣體來說,體積相同時,溫度越高,壓強越大,所以T1<T2答案BD8.采納如圖所示裝置可以驗證玻意耳定律,主要器材是針管及其附件?？蓽y定大氣壓強的值,試驗步驟如下:(1)將針管水平固定,拔下橡皮帽,向右將活塞從針管中抽出;(2)用天平稱出活塞與固定在其上的支架的總質(zhì)量為M;(3)用游標卡尺測出活塞直徑d;(4)再將活塞插入針管中,保持針管中有肯定質(zhì)量的氣體,并蓋上橡皮帽,此時,從針管上可讀出氣柱體積為V1,如圖所示;(5)將彈簧測力計掛鉤鉤在活塞支架上,向右水平緩慢拉動活塞到肯定位置,此時,彈簧測力計讀數(shù)為F,氣柱體積為V2。試用以上的干脆測量數(shù)據(jù),寫出大氣壓強的最終表達式p0=,本試驗中第試驗步驟是多余的。

解析起先時氣體的壓強為p0,向右水平緩慢拉動活塞到肯定位置,彈簧測力計讀數(shù)為F時氣體的壓強p1:p1=p0-FS=p0-Fπd2該過程中溫度不變,則:p0V1=p1V2整理得:p0=4由上面的式子可知,在表達式中,與活塞及固定在其上的支架的總質(zhì)量無關,所以步驟(2)是多余的。答案4FV9.如圖所示,U形管兩臂粗細不等,開口向上。右端封閉的粗管橫截面積是左端開口的細管橫截面積的3倍,管中裝入水銀,大氣壓強p0相當于76cm水銀柱產(chǎn)生的壓強,即101kPa。左端開口,管中水銀面到管口距離為11cm,且水銀面比封閉管內(nèi)高4cm,右端封閉管內(nèi)空氣柱長為11cm?，F(xiàn)將開口端用小活塞封住,并緩慢推動活塞,使兩管液面相平,推動過程中管中的氣體溫度始終保持不變。試求:(1)粗管中氣體的最終壓強;(2)活塞推動的距離。解析設左管橫截面積為S,則右管橫截面積為3S。(1)以右管封閉氣體為探討對象,p1=76+476p0,V1=11cm×3S,V2=10cm×3由玻意耳定律,有p1·V1=p2·V2,則p2≈117kPa(2)以左管被活塞封閉氣體為探討對象,p1=p0,V1=11cm×S,p2=8876p由玻意耳定律,有p1V1=p2V2,解得V2=9.5cm×S活塞推動的距離l=11cm+3cm-9.5cm=4.5cm。答案(1)117kPa(2)4.5cm實力提升1.(多選)肯定質(zhì)量的氣體,在溫度不變的條件下,將其壓強變?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.氣體的分子總數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍解析溫度是分子平均動能的標記,由于溫度T不變,故分子的平均動能不變,據(jù)玻意耳定律得p1V1=2p1V2,得V2=12Vρ1=mV1,ρ2即ρ2=2ρ1,故B、C正確。答案BC2.如圖所示,空的薄金屬筒開口向下靜止于恒溫透亮液體中,筒中液面與A點齊平?，F(xiàn)緩慢將其壓到更深處,筒中液面與B點齊平,不計氣體分子間相互作用,且筒內(nèi)氣體無泄漏(液體溫度不變)。下列圖象中能體現(xiàn)筒內(nèi)氣體從狀態(tài)A到B改變過程的是()解析氣體發(fā)生等溫改變,由玻意耳定律可知,氣體的壓強與體積成反比,金屬筒從A下降到B的過程中,氣體體積V變小,壓強p變大,選項C正確。答案C3.豎直例立的U形玻璃管一端封閉,另一端開口向下,如圖所示,用水銀柱封閉肯定質(zhì)量的志向氣體,在保持溫度不變的狀況下,假設在管子的D處鉆一小孔,則管內(nèi)被封閉的氣體壓強p和氣體體積V改變的狀況為()A.p,V都不變 B.V減小,p增大C.V增大,p減小 D.無法確定解析設玻璃管兩側(cè)水銀面高度差是h,大氣壓為p0,封閉氣體壓強p=p0-ph,在管子的D處鉆一小孔,封閉氣體壓強大小變?yōu)閜0,氣體溫度不變,壓強變大,由玻意耳定律可知,封閉氣體體積變小,故選項B正確,A、C、D錯誤。答案B4.空氣壓縮機的儲氣罐中儲有1.0atm的空氣6.0L,現(xiàn)再充入1.0atm的空氣9.0L。設充氣過程為等溫過程,空氣可看作志向氣體,則充氣后儲氣罐中氣體壓強為()A.2.5atm B.2.0atmC.1.5atm D.1.0atm解析依據(jù)玻意耳定律有p1V1+p2V2=p3V3,解得p3=2.5atm。答案A5.(多選)如圖所示,圖線1和2分別表示肯定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的等溫線,下述說法正確的有()A.圖線1對應的溫度高于圖線2對應的溫度B.圖線1對應的溫度低于圖線2對應的溫度C.氣體由狀態(tài)A沿圖線1改變到狀態(tài)B的過程中,分子間平均距離增大D.氣體由狀態(tài)A沿圖線1改變到狀態(tài)B的過程中,分子間平均距離減小解析p-V圖中,圖線1在圖線2外側(cè),其對應溫度較高。圖線1中,氣體由狀態(tài)A改變到狀態(tài)B為等溫膨脹過程,體積增大。氣體分子間的平均距離將增大。故選A、C。答案AC6.(2024全國卷Ⅲ)在兩端封閉、粗細勻稱的U形細玻璃管內(nèi)有一段水銀柱,水銀柱的兩端各封閉有一段空氣。當U形管兩端豎直朝上時,左、右兩邊空氣柱的長度分別為l1=18.0cm和l2=12.0cm,左邊氣體的壓強為12.0cmHg?，F(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上,沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另一邊。求U形管平放時兩邊空氣柱的長度。在整個過程中,氣體溫度不變。解析設U形管兩端豎直朝上時,左、右兩邊氣體的壓強分別為p1和p2。U形管水平放置時