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2019-2020年高中物理 第2章2.3查理定律與蓋—呂薩克定律知能優(yōu)化訓(xùn)練 滬科版選修3-3 1．一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時(shí)，溫度由50 ℃加熱到100 ℃，氣體的壓強(qiáng)變化情況是(　　) A．氣體壓強(qiáng)是原來的2倍 B．氣體壓強(qiáng)比原來增加了 C．氣體壓強(qiáng)是原來的3倍 D．氣體壓強(qiáng)比原來增加了 解析：選D.根據(jù)查理定律＝得p2＝p1＝p1，即壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼谋叮畃2－p1＝(－1)p1＝p1，氣體壓強(qiáng)比原來增加了，答案為D. 2.如圖2－3－10所示，某同學(xué)用封有氣體的玻璃管來測絕對零度，當(dāng)容器水溫是30 ℃時(shí)，空氣柱長度為30 cm，當(dāng)水溫是90 ℃時(shí)，空氣柱的長度是36 cm，則該同學(xué)測得的絕對零度相當(dāng)于(　　) 圖2－3－10 A．－273 ℃ B．－270 ℃ C．－268 ℃ D．－271 ℃ 解析：選B.設(shè)絕對零度相當(dāng)于T0 則T1＝－T0＋30，V1＝30S， T2＝－T0＋90，V2＝36S 由蓋－呂薩克定律得＝ 代入數(shù)據(jù)解得T0＝－270 ℃，故選B. 3．如圖2－3－11所示是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B到狀態(tài)C的V－T圖像，由圖像可知(　　) 圖2－3－11 A．pA＞pB B．pC＜pB C．VA＜VB D．TA＜TB 解析：選D.由A到B的過程是等容變化，由＝C，且TB＞TA，故pB＞pA，故A、C錯(cuò)，D正確；由B到C的過程是等壓變化，故B項(xiàng)錯(cuò)． 4．(xx年陜西榆林高二檢測)如圖2－3－12所示為一水平放置的柱形汽缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的氣體，初溫為27 ℃，體積為100 cm3，活塞的面積為10 cm2.開始時(shí)內(nèi)外氣體壓強(qiáng)均為105 Pa，活塞與缸壁間的最大靜摩擦力f＝5 N．問： 圖2－3－12 (1)當(dāng)溫度升高到37 ℃時(shí)，氣體的體積多大？ (2)當(dāng)溫度升高到47 ℃時(shí)，氣體的體積多大？ 解析：開始時(shí)，p1＝105Pa，V1＝100 cm3，T1＝300 K 設(shè)溫度升高到t ℃時(shí)，活塞開始滑動(dòng)，此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng) p＝p0＋＝105＋＝1.05105(Pa) 根據(jù)查理定律：＝得 273＋t＝T1，t＝3001.05 ℃－273 ℃＝42 ℃ (1)溫度升高到37 ℃時(shí)，活塞還未動(dòng)，此時(shí)氣體體積仍為100 cm3. (2)溫度從42 ℃到47 ℃為封閉氣體的等壓變化，由蓋－呂薩克定律＝得 V＝100 cm3≈102 cm3. 答案：(1)100 cm3　(2)102 cm3 一、選擇題 1．一定質(zhì)量的氣體，如果保持它的壓強(qiáng)不變，降低溫度使它的體積為0 ℃時(shí)體積的倍，則此時(shí)氣體的溫度為(　　) A．－273/n ℃ B．－273(1－n)/n ℃ C．－273(n－1)/n ℃ D．－273n(n－1) ℃ 解析：選C.0 ℃時(shí)的體積為V0，溫度T0＝273 K．設(shè)此時(shí)溫度T＝273＋t，則體積V＝V0.由蓋－呂薩克定律＝，得＝，整理得t＝－273(n－1)/n ℃，故選C. 2．密封鋼瓶中的氣體，當(dāng)它的溫度從10 ℃升高到20 ℃時(shí)，壓強(qiáng)從p1變?yōu)閜2，則(　　) A．p2＝2p1 B．p2－p1＝p1 C．p2－p1＝p1 D．p2－p1＝p2 解析：選CD.當(dāng)溫度變化不大時(shí)，可認(rèn)為鋼瓶的容積不變，鋼瓶中的氣體做等容變化，T1＝283 K，T2＝293 K．由查理定律得＝＝，根據(jù)比例性質(zhì)有＝，所以p2－p1＝p1，同理有＝，所以p2－p1＝p2.故正確答案為C、D. 3．(xx年湛江高二檢測)有甲、乙、丙、丁四位同學(xué)在做“研究氣體實(shí)驗(yàn)定律實(shí)驗(yàn)”，分別得到如下四幅圖像(如圖2－3－13所示)．則如下的有關(guān)他們的說法，正確的是(　　) 圖2－3－13 A．若甲研究的是查理定律，則他作的圖像可能是圖a B．若乙研究的是玻意耳定律，則他作的圖像是圖b C．若丙研究的是查理定律，則他作的圖像可能是圖c D．若丁研究的是蓋－呂薩克定律，則他作的圖像是圖d 解析：選ABD.查理定律：＝C所以A對C錯(cuò)．玻意耳定律：pV＝C，所以B對．蓋－呂薩克定律：＝C，當(dāng)然D也對． 4．假設(shè)高空實(shí)驗(yàn)火箭起飛前，儀器艙內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p0＝1 atm，溫度t0＝27 ℃，在火箭豎直向上飛行的過程中，加速度的大小等于重力加速度g，儀器艙內(nèi)水銀氣壓計(jì)的示數(shù)為p＝0.6p0，已知儀器艙是密封的，那么，這段過程中艙內(nèi)溫度是(　　) A．16.2 ℃ B．32.4 ℃ C．360 K D．180 K 解析：選C.加速前后，儀器艙內(nèi)氣體是等容變化，可以用查理定律求加速時(shí)艙內(nèi)溫度． 取艙內(nèi)氣體為研究對象，由查理定律得＝. 取氣壓計(jì)內(nèi)高出液面的水銀柱為研究對象，由牛頓第二定律得 p2S－ρSh2g＝ρSh2a， 由以上兩式得　p2＝1.2105 Pa，T2＝360 K. 5．如圖2－3－14所示，四個(gè)兩端封閉、粗細(xì)均勻的玻璃管內(nèi)的空氣被一段水銀柱隔開，按圖中標(biāo)明的條件，當(dāng)玻璃管水平放置時(shí)，水銀柱處于靜止?fàn)顟B(tài)．如果管內(nèi)兩端的空氣都升高相同的溫度，則水銀柱向左移動(dòng)的是(　　) 圖2－3－14 解析：選CD.假設(shè)升溫后，水銀柱不動(dòng)，則壓強(qiáng)要增加，由查理定律有，壓強(qiáng)的增加量Δp＝，而各管原p相同，所以Δp∝，即T高，Δp小，也就可以確定水銀柱應(yīng)向溫度高的方向移動(dòng)，故C、D項(xiàng)正確． 6.如圖2－3－15所示，兩根粗細(xì)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(dòng)情況是(　　) 圖2－3－15 A．均向下移動(dòng)，A管移動(dòng)較多 B．均向上移動(dòng)，A管移動(dòng)較多 C．A管向上移動(dòng)，B管向下移動(dòng) D．無法判斷 解析：選A.因?yàn)樵跍囟冉档瓦^程中，被封閉氣柱的壓強(qiáng)恒等于大氣壓強(qiáng)與水銀柱因自重而產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和，故封閉氣柱均做等壓變化．并由此推知，封閉氣柱下端的水銀面高度不變． 根據(jù)蓋－呂薩克定律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?yàn)镠1＞H2，A管中氣柱的體積較大，|ΔV1|＞|ΔV2|，A管中氣柱減小得較多，故A、B兩管氣柱上方的水銀柱均向下移動(dòng)，且A管中的水銀柱下移得較多，A正確． 二、非選擇題 7．為了測試某種安全閥在外界環(huán)境為一個(gè)大氣壓時(shí)，所能承受的最大內(nèi)部壓強(qiáng)，某同學(xué)自行設(shè)計(jì)制作了一個(gè)簡易的測試裝置．該裝置是一個(gè)裝有電加熱器和溫度傳感器的可密閉容器．測試過程可分為如下操作步驟： a．記錄密閉容器內(nèi)空氣的初始溫度t1； b．當(dāng)安全閥開始漏氣時(shí)，記錄容器內(nèi)空氣的溫度t2； c．用電加熱器加熱容器內(nèi)的空氣； d．將待測的安全閥安裝在容器蓋上； e．蓋緊裝有安全閥的容器蓋，將一定量空氣密閉在容器內(nèi)． (1)將每一步驟前的字母按正確的操作順序填寫：________. (2)若測得的溫度分別為t1＝27 ℃，t2＝87 ℃，已知大氣壓強(qiáng)為1.0105 Pa，則測試結(jié)果是：這個(gè)安全閥能承受的最大內(nèi)部壓強(qiáng)是________． 解析：(1)首先封閉一定質(zhì)量的理想氣體作為研究對象，所以把d、e放在前面，然后是a，記錄初態(tài)后，對氣體加熱，直至安全閥開始漏氣時(shí)記錄末態(tài)溫度．所以順序應(yīng)為：deacb. (2)初態(tài)時(shí)p1＝p0 T1＝t1＋273 K＝300 K 末態(tài)時(shí)T2＝t2＋273 K＝360 K 由＝得p2＝＝1.2105 Pa. 答案：(1)deacb　(2)1.2105 Pa 8.一定質(zhì)量的理想氣體，在狀態(tài)變化過程中的p－T圖像如圖2－3－16所示，在A狀態(tài)時(shí)的體積為V0，試畫出對應(yīng)的V－T圖像和p－V圖像． 圖2－3－16 解析：對氣體由A→B，根據(jù)玻意耳定律有p0V0＝3p0VB，則VB＝V0.由此可知A、B、C三點(diǎn)的狀態(tài)參量分別為： A：p0，T0，V0；B：3p0，T0，V0；C：3p0,3T0，V0 V－T圖像和p－V圖像如圖甲、乙所示． 答案：見解析 9．(xx年上海高二檢測)汽車行駛時(shí)輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會造成耗油量上升. 已知某型號輪胎能在－40 ℃～90 ℃正常工作，為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時(shí)的最高胎壓不超過3.5 atm ，最低胎壓不低于1.6 atm，那么，在t＝20 ℃時(shí)給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適(設(shè)輪胎的體積不變)． 解析：對于胎內(nèi)氣體，根據(jù)查理定律： ＝，t1、p1分別為－40 ℃、1.6 atm. 20 ℃時(shí)的壓強(qiáng)為：p2＝p1＝1.6 atm＝2.01 atm 若t3、p3分別為90 ℃、3.5 atm， 根據(jù)查理定律得：＝， 20 ℃時(shí)壓強(qiáng)為：p′2＝p3＝3.5 atm＝2.83 atm. 胎壓范圍為：2.01 atm＜p＜2.83 atm. 答案：2.01 atm至2.83 atm 10．(xx年寧夏固原高二檢測)如圖2－3－17所示，活塞的質(zhì)量為m，大氣壓強(qiáng)為p0，當(dāng)密閉氣體的溫度由T1升高到T2時(shí)，活塞處于平衡狀態(tài)，求： 圖2－3－17 (1)溫度為T2時(shí)氣體的壓強(qiáng)； (2)溫度為T2時(shí)的氣體體積． (汽缸的橫截面積為S，忽略活塞與汽缸間的摩擦，溫度T1時(shí)氣體的體積為V1) 解析：(1)以活塞為研究對象進(jìn)行受力分析，如圖所示．由平衡條件pS＝mg＋p0S，得p＝＋p0. (2)由蓋－呂薩克定律＝得： V2＝V1. 答案：(1)＋p0　(2)V1