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等容變化和等壓變化
一、選擇題
1.對于一定質(zhì)量的氣體,在體積不變時,壓強(qiáng)增大到原來的兩倍,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兩倍
B.氣體的熱力學(xué)溫度升高到原來的兩倍
C.氣體的攝氏溫度降為原來的一半
D.氣體的熱力學(xué)溫度降為原來的一半
2.對于一定質(zhì)量的氣體,以下說法正確的是( ).
A.氣體做等容變化時,氣體的壓強(qiáng)和溫度成正比
B.氣體做等容變化時,溫度升高l℃,增加的壓強(qiáng)是原來壓強(qiáng)的1/273
C.氣體做等容變化時,氣體壓強(qiáng)的變化量與溫度的變化量成正比
D.由查理定律可知,等容變化中,氣體溫度從t1升高到t2時,氣體壓強(qiáng)由p1增加到p2,且p2=p1[1+(t2-t1)/273]
3.一定質(zhì)量的氣體做等壓變化時,其V-t圖象如圖所示,若保持氣體質(zhì)量不變,而改變氣體的壓強(qiáng),再讓氣體做等壓變化,則其等壓線與原來相比,下列可能正確的是( ).
A.等壓線與y軸之間夾角變小 B.等壓線與y軸之間夾角變大
C.等壓線與t軸交點的位置不變 D.等壓線與t軸交點的位置一定改變
4.圖為一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)p與體積V關(guān)系圖象,它由狀態(tài)A經(jīng)等容過程到狀態(tài)B,再經(jīng)等壓過程到狀態(tài)C。設(shè)A、B、C狀態(tài)對應(yīng)的溫度分別為TA、TB、TC,則下列關(guān)系式中正確的是( ).
A.TA
TB,TB=TC
C.TA>TB,TBTC
5.如圖所示,將盛有溫度為T的同種氣體的兩容器用水平細(xì)管相連,管中有一小段水銀將A、B兩部分氣體隔開,現(xiàn)使A、B同時升高溫度,若A升高至T+ΔTA,B升高至T+ΔTB,已知VA=2VB,要使水銀保持不動,則( ).
A.ΔTA=ΔTB B.ΔTA=2ΔTB C. D.
6.一定質(zhì)量的氣體做等容變化時,其p-t圖象如圖8-3-24所示,若保持氣體質(zhì)量不變,而改變?nèi)萜鞯娜莘e,再讓氣體做等容變化,則其等容線與原來相比,下列說法可能正確的是( ).
A.等容線與p軸之間夾角變小
B.等容線與p軸之間夾角變大
C.等容線與t軸交點的位置不變
D.等容線與t軸交點的位置一定改變
7.在密封容器中裝有某種氣體,當(dāng)溫度從50℃升高到100℃時,氣體的壓強(qiáng)從p1變到p2,則( ).
A. B. C. D.
8.粗細(xì)均勻,兩端封閉的細(xì)長玻璃管中,有一段水銀柱將管中氣體分為A和B兩部分,如圖8-3-25所示.已知兩部分氣體A和B的體積關(guān)系是VB=3VA,將玻璃管溫度均升高相同溫度的過程中,水銀將( ).
A.向A端移動 B.向B端移動
C.始終不動 D.以上三種情況都有可能
二、填空題
9.如圖所示,在球形容器內(nèi)充有一定質(zhì)量的氣體,當(dāng)大氣壓強(qiáng)是760mmHg,氣體溫度是27℃時,從接在容器下端U形管水銀壓強(qiáng)計可以確定氣體的壓強(qiáng)是___________mmHg;
如果大氣壓強(qiáng)保持不變,而氣體的溫度升高到47℃時,氣體的壓強(qiáng)將變?yōu)開__________mmHg,壓強(qiáng)計左側(cè)管內(nèi)水銀面將___________(填“上升”或“下降”)___________mm。(假設(shè)壓強(qiáng)計細(xì)管的容積很小,球形容器的熱膨也很小都可以不考慮)
三、解答題
10.一定質(zhì)量的空氣,時的體積為1.010-2m3,在壓強(qiáng)不變的情況下,溫度升高時,體積是多大?
11.如圖所示,一個粗細(xì)均勻的平底網(wǎng)管水平放置,右端用一橡皮塞塞住,氣柱長20cm,此時管內(nèi)、外壓強(qiáng)均為1.010Pa,溫度均為27℃;當(dāng)被封閉氣體的溫度緩慢降至─3℃時,橡皮塞剛好被推動;繼續(xù)緩慢降溫,直到橡皮塞向內(nèi)推進(jìn)5cm.已知圓管的橫截面積為4.010m,橡皮與網(wǎng)管間的滑動摩擦力等于最大靜摩擦力,大氣壓強(qiáng)保持不變.求:
(1)橡皮與圓管間的最大靜摩擦力;
(2)被封閉氣體最終的溫度.
12.如圖所示,兩端開口的氣缸水平固定,A、B是兩個厚度不計的活塞,可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動。面積分別為S1=20cm2,S2=10cm2,它們之間用一根細(xì)桿連接,B通過水平細(xì)繩繞過光滑的定滑輪與質(zhì)量為M=2kg的重物C連接,靜止時氣缸中的氣體溫度T1=600K,氣缸兩部分的氣柱長均為L,已知大氣壓強(qiáng)p0=1105Pa,取g=10m/s2, 缸內(nèi)氣體可看作理想氣體。
(1)活塞靜止時,求氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng);
(2)若降低氣缸內(nèi)氣體的溫度,當(dāng)活塞A緩慢向右移動時,求氣缸內(nèi)氣體的溫度。
【答案與解析】
一、選擇題
1.【答案】B
【解析】由查理定律知,一定質(zhì)量的氣體,在體積不變的情況下,壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比,注意公式中T為熱力學(xué)溫度.
2.【答案】C
【解析】一定質(zhì)量的氣體做等容變化,氣體的壓強(qiáng)是跟熱力學(xué)溫度成正比,跟攝氏溫度不是正比關(guān)系,答案A錯;根據(jù)公式pt=p0(1+t/273),其中p0是0℃時的壓強(qiáng),答案B錯誤;氣體壓強(qiáng)的變化量,總是跟溫度的變化量成正比,這里所講溫度既包括攝氏溫度,又包括熱力學(xué)溫度,答案C正確;根據(jù)公式pt=p0(1+t/273),判斷D答案錯誤.
3.【答案】A、B、C
【解析】對于一定質(zhì)量氣體的等壓線,其V-T圖象的延長線一定過-273.15℃的點,故C正確;由于題目中沒有給定壓強(qiáng)p的變化情況,因此A、B都有可能,故選A、B、C.
4.【答案】C
【解析】A→B為等容變化,根據(jù)查理定律:,pBVB,所以TC>TB,C正確。
5.【答案】A
【解析】水銀不移動時,A、B兩部分氣體的體積都不變,則兩邊增加的壓強(qiáng)都相等,即,又因為,即,A選項正確.
6.【答案】A、B、C
【解析】對于定質(zhì)量一定的氣體的等容變化的圖線,總是要經(jīng)過-273.15℃的點,因此,選項C正確;由于題目沒有給定體積變化的關(guān)系,所以A、B、C都有可能.
7.【答案】C
8.【答案】C
【解析】由于兩邊氣體初狀態(tài)的溫度和壓強(qiáng)相同,所以升溫后,增加的壓強(qiáng)也相同,因此,水銀不移動.
二、填空題
9.【答案】600,640,下降,20
【解析】在壓強(qiáng)計左管中取與右管上端水銀面等高的液片為研究對象,
由壓強(qiáng)平衡得p0=p1+ph1
∴p1=p0-ph1=600mmHg
以球形容器內(nèi)封閉氣體為研究對象,氣體做等容變化,
初態(tài):
p1=600mmHg,T1=27℃=300K
末態(tài):
p2=?,T1=47℃=320K
根據(jù)查理定律有
由于外界大氣壓不變,而p2>p1,故左側(cè)水銀面將下降。
設(shè)溫度升高后,水銀面高度差為h2,則
p2=p0-ph2
解得
ph2=p0-p2=120mmHg,
所以
h2=120mm,
則左側(cè)水銀面下降高度
三、解答題
10.【答案】氣體溫度升高時體積為
【解析】空氣初態(tài)下,,溫度升高時,即溫度變?yōu)椤?
根據(jù)蓋-呂薩克定律可得:
11.【答案】(1) 0.4N;(2) 202.5K
【解析】(1)由題意知,氣體先發(fā)生等容變化,有:,
,
由,得:
對橡皮塞分析,有:
解得:f=0.4N
(2)氣體后發(fā)生等壓變化,有:,
由,解得:
12.【答案】(1)1.2105Pa;(2)500K
【解析】(1)設(shè)靜止時氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為P1,活塞受力平衡:
p1S1+ p0S2= p0S1+ p1S2+Mg,
代入數(shù)據(jù)解得壓強(qiáng)p1=1.2105Pa;
(2)由活塞A受力平衡可知缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)沒有變化,由蓋—呂薩克定律得:
代入數(shù)據(jù)解得T2=500K
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