高中物理选修3-3第八章 气体2 气体的等容变化和等压变化测试题

课时训练7　气体的等容变化和等压变化

题组一　气体的等容变化与液柱移动

1.一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度由 0 ℃ 升高到10 ℃时,其压强的增加量为Δp1,当它由100 ℃升高到110 ℃时,其压强的增加量为Δp2,则Δp1与Δp2之比为(　　)

A.1∶1 B.1∶10

C.10∶110 D.110∶10

解析:此过程为等容变化,因ΔT相同,所以Δp也相同。

答案:A

2.在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易拔出来,主要原因是(　　)

A.软木塞受潮膨胀

B.瓶口因温度降低而收缩变小

C.白天气温升高,大气压强变大

D.瓶内气体因温度降低压强减小

答案:D

3.图中描述一定质量的气体做等容变化的图线是(　　)

解析:由查理定律知,一定质量的气体,在体积不变时,其压强和热力学温度成正比,C正确,A、B错误;在p-t图象中,直线与横轴的交点表示热力学温度的零度,D正确。

答案:CD

4.在寒冷的冬天气温零下33 ℃,某钢瓶内的液化气将用完时内部气体压强为1.2×105 Pa,现用热水加热液化气钢瓶使瓶内气压上升,以便继续使用一段时间。已知热水温度77 ℃,则加热后瓶内气体压强约为(　　)

A.2.8×105 Pa B.1.8×105 Pa

C.2.8×106 Pa D.1.8×106 Pa

解析:由,代入数据得p2≈1.8×105 Pa,选项B正确。

答案:B

5.如图所示,A、B两容器容积相等,用粗细均匀的细玻璃管连接,两容器内装有不同气体,细管中央有一段水银柱,在两边气体作用下保持平衡时,A中气体的温度为0 ℃,B中气体温度为 20 ℃,如果将它们的温度都降低10 ℃,则水银柱将(　　)

A.向A移动 B.向B移动

C.不动 D.不能确定

解析:由Δp=p,可知Δp∝,所以A部分气体压强减小的多,水银将向左移动,选项A正确。

答案:A

6.两端封闭的玻璃管,中间有一段水银把空气分割为两部分,当玻璃管竖直时,上、下两部分的空气体积相等,如果将玻璃管倾斜,则(　　)

A.水银柱下降,上面空气体积增大

B.水银柱上升,上面空气体积减小

C.水银柱不动,上面空气体积不变

D.下面部分的空气压强减小

解析:将玻璃管倾斜,下面部分的空气压强减小,由 pV=C得下方气体体积增大,故选项B、D正确。

答案:BD

7.汽车行驶时轮胎的胎压过高易造成爆胎事故,太低又会造成油耗上升。已知某型号轮胎能在-40~90 ℃的环境中正常工作,为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过标准大气压的 3.5 倍,最低胎压不低于标准大气压的1.6倍,那么在t=20 ℃ 时给轮胎充气,充气后的胎压在什么范围内比较合适?(设轮胎的容积不变)

解析:设在T=293 K时充气后的最小胎压为pmin,最大胎压为pmax,

由,

可得pmin=2.01 atm。

由,

可得pmax=2.83 atm。

故充气后的胎压在2.01 atm到2.83 atm之间比较合适。

答案:在2.01 atm到2.83 atm之间比较合适

题组二　等压变化

8.下列各图中,能正确表示一定质量气体的等压变化的过程的图象是(　　)

解析:根据一定质量的气体的等压状态方程,即 p=C(常数),=k(恒量),或者V=k(t+273)。所以选项A、C、D正确。

答案:ACD

9.

如图所示,在汽缸中用活塞封闭一定质量的气体,活塞与汽缸壁间的摩擦不计,且不漏气,将活塞用绳子悬挂在天花板上,使汽缸悬空静止。若大气压不变,温度降低到某一值,则此时与原来相比较(　　)

A.绳子张力不变 B.缸内气体压强变小

C.绳子张力变大 D.缸内气体体积变小

解析:由整体法可知绳子的张力不变,故选项A正确,C错误;取活塞为研究对象,气体降温前后均处于静止,mg和p0S及FT均不变,故pS不变,p不变,故选项B错;由盖—吕萨克定律可知=C,当T减小时V一定减小,故选项D正确。

答案:AD

10.如图(a)所示,一支上端开口、粗细均匀的足够长玻璃管竖直放置,玻璃管内一段长度为10 cm的水银柱封闭了一段长度为5 cm的空气柱,环境温度为27 ℃,外界大气压强为p0(p0大小等同于75 cm高水银柱产生的压强)。

(1)求管内封闭气体的压强。

(2)若将玻璃管插入某容器的液体中,如图(b)所示,这时空气柱的长度增大了2 cm,则该液体的温度为多少?

解析:(1)对液柱受力分析,由平衡条件得

p=p0+ph=p0+p0=p0。

(2)气体做等压变化

T1=(273+27) K=300 K

V1=5S

V2=7S

由

故T2=420 K。

答案:(1)p0　(2)420 K

(建议用时:30分钟)

1.一定质量的气体在体积不变时,下列有关气体的状态变化的说法正确的是(　　)

A.温度每升高1 ℃,压强的增量是原来压强的

B.温度每升高1 ℃,压强的增量是0 ℃时压强的

C.气体的压强和热力学温度成正比

D.气体的压强和摄氏温度成正比

解析:根据查理定律:p=CT,知C正确;将T=(273+t) K代入得p=C(273+t) K,升高1 ℃时的压强为p1=C(274+t) K,所以Δp=C=,B正确。

答案:BC

2.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轴的交点对应的温度是 -273.15 ℃,而甲图中V-t线与t轴的交点对应的温度不是-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 ℃,压强增加量相同,但甲图随温度的升高,压强不变

解析:由查理定律和盖—吕萨克定律可知,甲图是等压线,乙图是等容线,A正确;由“外推法”知,两种图线的反向延长线与t轴的交点温度都是-273.15 ℃,B错误;查理定律和盖—吕萨克定律的成立条件都是压强不太大、温度不太低,当压强很大、温度很低时,这些定律就不成立了,C错误;由于图线是直线,D正确。

答案:AD

3.

如图所示,一小段水银封闭了一段空气,玻璃管竖直静放在室内。下列说法正确的是(　　)

A.现发现水银柱缓慢上升了一小段距离,这表明气温一定上升了

B.若外界大气压强不变,现发现水银柱缓慢上升了一小段距离,这表明气温上升了

C.若发现水银柱缓慢下降一小段距离,这可能是外界的气温下降所致

D.若把管子转至水平状态,稳定后水银未流出,此时管中空气的体积将大于原来竖直状态时的体积

解析:若水银柱上移,表示气体体积增大,可能的原因是外界压强减小而温度没变,也可能是压强没变而气温升高,A错误,B正确;同理水银柱下降可能是气温下降或外界压强变大所致,C正确;管子置于水平时,压强减小,体积增大,D正确。

答案:BCD

4.

如图所示,两端开口的U形管,右侧直管中有一部分空气被一段水银柱与外界隔开,若在左管中再注入一些水银,平衡后则(　　)

A.下部两侧水银面A、B高度差h减小

B.h增大

C.右侧封闭气柱体积变小

D.水银面A、B高度差h不变

解析:右管中的封闭气体的压强不变,所以水银面A、B高度差h不变。

答案:D

5.

如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V-T图象。由图象可知(　　)

A.pA>pB

B.pC<pB

C.pA>pC

D.pC>pB

解析:A、B在同一等压线上,所以pA=pB,A错误;连接O、C得到另一条等压线,此等压线的斜率比A、B所在等压线的斜率小,而V-T图中直线的斜率表示压强的倒数,所以C点所在的等压线对应的压强大于A、B所在等压线对应的压强,即pC>pB,pC>pA,D正确,B、C错误。

答案:D

6.

粗细均匀、两端封闭的细长玻璃管中,有一段水银柱将管中气体分为A和B两部分,如图所示,已知现价部分气体A和B的体积关系是VB=3VA,将玻璃管温度均升高相同温度的过程中,水银将(　　)

A.向A端移动 

B.向B端移动

C.始终不动 

D.以上三种情况都有可能

解析:由于两部分气体体积不同,则假设发生等容变化,由,得,即Δp=ΔT。因为两边气体初状态的温度和压强相同,所以升温后,增加的压强也相同,因此,水银不移动。

答案:C

7.

有人设计了一种测温装置,其结构如图所示,玻璃泡A内封有一定量气体,与A相连的B管插在水银槽中,管内水银面的高度x即可反映泡内气体的温度,即环境温度,并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计。在 1标准大气压p0下对B管进行温度刻度(1标准大气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强)。

已知当温度t1=27 ℃时,管内水银面高度x1=16 cm,此高度即为27 ℃的刻度线,问t=0 ℃的刻度线对应水银面的高度是多少?

解析:应选玻璃泡A内的一定量的气体为研究对象,对于B管的体积略去不计,温度变化时A内气体经历的是一个等容过程。

玻璃泡A内气体的初始状态:

T1=300 K,p1=·p0=p0。

末态,即t=0 ℃的状态:T=273 K

由查理定律得p=p1=p0=p0,即相当于54.6 cm高水银柱产生的压强,

所以t=0 ℃时水银面高度,即刻度线的位置是

x0=(76-54.6) cm=21.4 cm。

答案:21.4 cm

8.用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便,但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸。我们通常用的可乐易拉罐容积V=355 mL。假设在室温(17 ℃)下,易拉罐内装有0.9V的饮料,剩余空间充满CO2气体,气体压强为1 atm。若易拉罐能承受的最大压强为1.2 atm,则保存温度不能超过多少摄氏度?

解析:取剩余空间充满的CO2气体为研究对象,则

初态:p1=1 atm,T1=(273+17) K=290 K

末态:p2=1.2 atm

气体发生等容变化,由查理定律得

T2=T1= K=348 K

t=(348-273) ℃=75 ℃。

答案:75 ℃