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2019-2020學年高中物理 第4章 氣體 第1節(jié) 氣體實驗定律 第2課時 隨堂演練鞏固提升 魯科版選修3-3

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1、第2課時 [隨堂檢測] 1.對于一定質(zhì)量的氣體,在體積不變時,壓強增大到原來的二倍,則氣體溫度的變化情況是(  ) A.氣體的攝氏溫度升高到原來的二倍 B.氣體的熱力學溫度升高到原來的二倍 C.氣體的攝氏溫度降為原來的一半 D.氣體的熱力學溫度降為原來的一半 解析:選B.一定質(zhì)量的氣體體積不變時,壓強與熱力學溫度成正比,即=,得T2==2T1,B正確. 2.一定質(zhì)量的氣體保持其壓強不變,若熱力學溫度降為原來的一半,則氣體的體積變?yōu)樵瓉淼?  ) A.四倍          B.二倍 C.一半 D.四分之一 解析:選C.壓強不變,應(yīng)用蓋·呂薩克定律得知溫度減半,體積

2、也減半. 3.一定質(zhì)量的氣體,在體積不變時,溫度由50 ℃升高到100 ℃,氣體的壓強變化情況是(  ) A.氣體的壓強是原來的2倍 B.氣體的壓強比原來增加了 C.氣體壓強是原來的倍 D.氣體壓強比原來增加了 解析:選D.由于氣體體積不變,所以滿足查理定律. == 所以有===,ΔT=T2-T1=50 K. ===. 4.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)D,其有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示.若狀態(tài)A的體積為1 m3,求: (1)狀態(tài)B的壓強; (2)狀態(tài)D的體積. 解析:(1)氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,體積不變,由查理定律有=, 所以狀態(tài)B的壓強 pB== Pa=3.

3、75×104 Pa. (2)狀態(tài)A:pA=0.75×104 Pa,VA=1 m3,TA=100 K, 狀態(tài)D:pD=1.0×104 Pa,TD=400 K.由理想氣體狀態(tài)方程有:=,得 VD== m3=3 m3. 答案:(1)3.75×104 Pa (2)3 m3 [課時作業(yè)] 一、單項選擇題 1.一定質(zhì)量的氣體保持壓強不變,它從0 ℃升到5 ℃的體積增量為ΔV1,從10 ℃升到15 ℃的體積增量為ΔV2,則(  ) A.ΔV1=ΔV2      B.ΔV1>ΔV2 C.ΔV1<ΔV2 D.無法確定 解析:選A.由蓋·呂薩克定律==可知ΔV1=ΔV2. 2.對于一定質(zhì)

4、量的氣體,下列狀態(tài)變化中可能的是(  ) A.使氣體體積增加而同時溫度降低 B.使氣體溫度升高,體積不變、壓強減小 C.使氣體溫度不變,而壓強、體積同時增大 D.使氣體溫度升高,壓強減小,體積減小 解析:選A.由理想氣體狀態(tài)方程=恒量得,A項中只要壓強減小就有可能,故A項正確.而B項中體積不變,溫度與壓強應(yīng)同時變大或同時變小,故B項錯誤.C項中溫度不變,壓強與體積成反比,故不能同時增大,C項錯誤.D項中溫度升高,壓強減小,體積減小,導(dǎo)致減小,故D項錯誤. 3.如圖所示是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B到狀態(tài)C的V-T圖象,由圖象可知(  ) A.pC

5、ATA,故pB>pA,C錯誤,D正確;由B→C為等壓過程,pB=pC,A、B錯誤. 4.如圖所示是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B到狀態(tài)C的V-T圖象,由圖象可知(  ) A.pA>pB B.pCpC D.pC>pB 解析:選D.AB在等壓線上,C狀態(tài)的壓強大于A和B狀態(tài)的壓強. 5.一定質(zhì)量的氣體,如果保持它的壓強不變,降低溫度,使它的體積為0 ℃時體積的倍,則此時氣體的溫度為(  ) A.- ℃ B.- ℃ C.- ℃ D.-273n(n-1) ℃ 解析:選C

6、.根據(jù)蓋·呂薩克定律,在壓強不變的條件下V1=V0,即根據(jù)題意=V0,整理后得t= ℃. 6.如圖所示,兩根粗細相同,兩端開口的直玻璃管A和B,豎直插入同一水銀槽中,各用一段水銀柱封閉著一定質(zhì)量、同溫度的空氣,空氣柱長度H1>H2,水銀柱長度h1>h2,今使封閉氣柱降低相同的溫度(大氣壓保持不變),則兩管中氣柱上方水銀柱的移動情況是(  ) A.均向下移動,A管移動較多 B.均向上移動,A管移動較多 C.A管向上移動,B管向下移動 D.無法判斷 解析:選A.因為在溫度降低過程中,被封閉氣柱的壓強恒等于大氣壓強與水銀柱因自重而產(chǎn)生的壓強之和,故封閉氣柱均做等壓變化.并由此推知,封閉氣

7、柱下端的水銀面高度不變.根據(jù)蓋—呂薩克定律的分比形式ΔV=·V,因A、B管中的封閉氣柱初溫T相同,溫度降低量ΔT也相同,且ΔT<0,所以ΔV<0,即A、B管中氣柱的體積都減?。挥忠驗镠1>H2,A管中氣柱的體積較大,則|ΔV1|>|ΔV2|,即A管中氣柱減小得較多,故得出A、B兩管氣柱上方的水銀柱均向下移動,且A管中的水銀柱下移得較多.本題的正確選項是A. 二、多項選擇題 7.一定質(zhì)量的氣體,處于某一狀態(tài),經(jīng)下列哪個過程后會回到原來的溫度(  ) A.先保持壓強不變而使它的體積膨脹,接著保持體積不變而減小壓強 B.先保持壓強不變而使它的體積減小,接著保持體積不變而減小壓強 C.先保持

8、體積不變而增大壓強,接著保持壓強不變而使它的體積膨脹 D.先保持體積不變而減小壓強,接著保持壓強不變而使它的體積膨脹 解析:選AD.選項A,先p不變V增大,則T升高;再V不變p減小,則T降低,可能實現(xiàn)回到初始溫度.選項B,先p不變V減小,則T降低;再V不變p減小,則T又降低,不可能實現(xiàn)回到初始溫度.選項C,先V不變p增大,則T升高;再p不變V增大,則T又升高,不可能實現(xiàn)回到初始溫度.選項D,先V不變p減小,則T降低;再p不變V增大,則T升高,可能實現(xiàn)回到初始溫度.綜上所述,正確的選項為AD. 8.一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列過程,ab、bc、cd和da這四個過程中在p-T圖上都是直

9、線段,其中ab的延長線通過坐標原點O,bc垂直于ab,而cd平行于ab,由圖可以判斷(  ) A.a(chǎn)b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:選BCD.本題是用p-T圖象表示氣體的狀態(tài)變化過程.四條直線段只有ab段是等容過程,即ab過程中氣體體積不變,選項A是錯誤的,其他三個過程并不是等容變化過程.連接Ob、Oc和Od,則Ob、Oc、Od都是一定質(zhì)量理想氣體的等容線,依據(jù)p-T圖中等容線的特點(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.同理,可以判斷bc、cd和d

10、a線段上各點所表示的狀態(tài)的體積大小關(guān)系,故選項B、C、D正確. 9.某同學利用DIS實驗系統(tǒng)研究一定量理想氣體的狀態(tài)變化,實驗后計算機屏幕顯示如p-t圖象所示.已知在狀態(tài)B時氣體的體積為VB=3 L,則下列說法正確的是(  ) A.狀態(tài)A到狀態(tài)B氣體的體積不變 B.狀態(tài)B到狀態(tài)C氣體溫度增加 C.狀態(tài)A的壓強是0.5 atm D.狀態(tài)C體積是2 L 解析:選AD.狀態(tài)A到狀態(tài)B是等容變化,故體積不變,A對;狀態(tài)B到狀態(tài)C是等溫變化,氣體溫度不變,B錯;從題圖中可知,pB=1.0 atm,TB=(273+91)K=364 K,TA=273 K,根據(jù)查理定律,有=,即=,解得pA=

11、0.75 atm,C錯;pB=1.0 atm,VB=3 L,pC=1.5 atm,根據(jù)玻意耳定律,有pBVB=pCVC,解得VC=2 L,D對. 10.如圖所示,一開口向右的汽缸固定在水平地面上,活塞可無摩擦移動且不漏氣,汽缸中間位置有一擋板,外界大氣壓為p0.初始時,活塞緊壓擋板處,缸內(nèi)氣體體積為V0.現(xiàn)緩慢升高缸內(nèi)氣體溫度,則圖中能正確反映缸內(nèi)氣體壓強和體積隨溫度變化情況的是(  ) 解析:選BD.開始時,活塞壓緊擋板,氣體壓強小于p0,溫度升高壓強增大,在增大到p0前氣體做等容變化,在p-T圖中是一條過原點的直線,當壓強增大到p0后,溫度再升高,活塞右移,氣體做等壓變化,p-T圖

12、中是一條平行于T軸的直線,故A錯,B對;同理可分析C錯,D對. 三、非選擇題 11.一定質(zhì)量的理想氣體,狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如圖所示的p-V圖描述,圖中p1、p2、V1、V2和V3為已知量. (1)氣體狀態(tài)從A到B是______過程(填“等容”“等壓”或“等溫”); (2)狀態(tài)從B到C的變化過程中,氣體的溫度________(填“升高”“不變”或“降低”); (3)狀態(tài)從C到D的變化過程中,氣體________(填“吸熱”或“放熱”); (4)狀態(tài)從A→B→C→D的變化過程中,氣體對外界所做的總功為______________. 解析:由圖象可知,由氣體A到

13、B壓強不變,體積增大,則溫度上升,是等壓過程;由B到C過程體積不變,壓強減小,則溫度降低;由C到D過程,體積減小,壓強不變是放熱過程;從A→B體積增大,氣體對外界做正功W1=p2(V3-V1),從B→C體積不變,氣體不做功,從C→D體積減小,氣體做負功W2=-p1(V3-V2),故整個過程中的總功W=W1+W2=p2(V3-V1)-p1(V3-V2). 答案:(1)等壓 (2)降低 (3)放熱 (4)p2(V3-V1)-p1(V3-V2) 12. 如圖,一固定的豎直汽缸由一大一小兩個同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個活塞.已知大活塞的質(zhì)量為m1=2.50 kg,橫截面積為S1=80.0 cm

14、2;小活塞的質(zhì)量為m2=1.50 kg,橫截面積為S2=40.0 cm2;兩活塞用剛性輕桿連接,間距保持為l=40.0 cm;汽缸外大氣的壓強為p=1.00×105 Pa,溫度為T=303 K.初始時大活塞與大圓筒底部相距,兩活塞間封閉氣體的溫度為T1=495 K.現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降,活塞緩慢下移.忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2.求: (1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間,汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度; (2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時,缸內(nèi)封閉氣體的壓強. 解析:(1)設(shè)初始時氣體體積為V1,在大活塞與大圓筒底部剛接觸時,缸內(nèi)封閉氣體的體積為V

15、2,溫度為T2.由題給條件得 V1=S1+S2 ① V2=S2l ② 在活塞緩慢下移的過程中,用p1表示缸內(nèi)氣體的壓強,由力的平衡條件得 S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p) ③ 故缸內(nèi)氣體的壓強不變.由蓋·呂薩克定律有 = ④ 聯(lián)立①②④式并代入題給數(shù)據(jù)得 T2=330 K. ⑤ (2)在大活塞與大圓筒底部剛接觸時,被封閉氣體的壓強為p1.在此后與汽缸外大氣達到熱平衡的過程中,被封閉氣體的體積不變.設(shè)達到熱平衡時被封閉氣體的壓強為p′,由查理定律,有= ⑥ 聯(lián)立③⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)得p′=1.01×105 Pa. 答案:(1)330 K (2)1.01×105 Pa 7

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