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2019-2020年高中物理 第2章2.4理想氣體狀 態(tài)方程知能優(yōu)化訓(xùn)練 滬科版選修3-3 1．對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，下列狀態(tài)變化中不可能的是(　　) A．使氣體體積增大，同時(shí)溫度降低、壓強(qiáng)減小 B．使氣體溫度升高，體積不變、壓強(qiáng)減小 C．使氣體溫度不變，而壓強(qiáng)、體積同時(shí)增大 D．使氣體溫度降低，壓強(qiáng)減小、體積減小 解析：選BC.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程＝C知，V增大，T降低，如果壓強(qiáng)減小，A可以實(shí)現(xiàn)；同理，D可以實(shí)現(xiàn)，B、C不可以實(shí)現(xiàn)，因此選B、C. 2．一定質(zhì)量的某種理想氣體的壓強(qiáng)為p，熱力學(xué)溫度為T(mén)，單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)為n，則(　　) A．p增大時(shí)，n一定增大 B．T減小時(shí)，n一定增大 C．p/T增大時(shí)，n一定增大 D．p/T增大時(shí)，n一定減小 解析：選C.單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)n與體積V有直接關(guān)系，V增大時(shí)，n一定減小．由＝C得增大時(shí)，V減小，此時(shí)n一定增大，故只有C選項(xiàng)正確． 3．一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)為p、V、T，經(jīng)過(guò)一系列狀態(tài)變化后，壓強(qiáng)仍為p，則下列過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)的是(　　) A．先等溫膨脹，再等容降溫 B．先等溫壓縮，再等容降溫 C．先等容升溫，再等溫壓縮 D．先等容降溫，再等溫壓縮 解析：選BD.根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程＝C，若經(jīng)過(guò)等溫膨脹則T不變，V增大，再經(jīng)等容降溫則V不變，T減小，則＝C可知，V增大，T減小，p一定變化，A不正確；同理可以判斷出C不正確，B、D正確． 4．一個(gè)半徑為0.1 cm的氣泡，從18 m深的湖底上升．如果湖底水的溫度是8 ℃，湖面的溫度是24 ℃，湖面的大氣壓強(qiáng)是76 cmHg，那么氣泡升至湖面時(shí)體積是多少？ 解析：由題意可知V1＝πr3≈4.1910－3 cm3 p1＝p0＋ ＝(76＋) cmHg≈208 cmHg T1＝(273＋8)K＝281 K p2＝76 cmHg T2＝(273＋24) K＝297 K 根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程＝得 V2＝＝ cm3 ≈0.012 cm3. 答案：0.012 cm3 一、選擇題 1．關(guān)于理想氣體，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．嚴(yán)格遵守玻意耳定律和查理定律的氣體稱(chēng)為理想氣體 B．理想氣體客觀上是存在的，實(shí)際氣體不能看做理想氣體 C．溫度不太低(和室溫比較)和壓強(qiáng)不太大(和大氣壓比較)條件下的實(shí)際氣體可以近似看成理想氣體 D．和質(zhì)點(diǎn)的概念一樣，理想氣體是一種理想化的模型 解析：選ACD.理想氣體嚴(yán)格遵守氣體三定律，客觀上不存在，它是一種理想化的模型．在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大時(shí)，實(shí)際氣體可以看成理想氣體． 2.如圖2－4－2所示，開(kāi)口向下的豎直玻璃管的末端有一段水銀柱，當(dāng)玻璃管從豎直位置轉(zhuǎn)過(guò)45時(shí)，開(kāi)口端的水銀柱將(　　) 圖2－4－2 A．從管的開(kāi)口端流出一部分 B．不發(fā)生變化 C．沿著管子向上移動(dòng)一段距離 D．無(wú)法確定其變化情況 解析：選C.原先氣體的壓強(qiáng)為p0－ρgh(p0為大氣壓，h為水銀柱的豎直高度)，當(dāng)將玻璃管轉(zhuǎn)過(guò)45時(shí)，假設(shè)氣體體積不變，氣體壓強(qiáng)變?yōu)?p0－ρghcos45)，壓強(qiáng)增大，由＝C，因?yàn)門(mén)不變，p增大，V將減?。? 3.一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)歷了如圖2－4－3所示的狀態(tài)變化1→2→3過(guò)程，則三個(gè)狀態(tài)的溫度之比是(　　) 圖2－4－3 A．1∶3∶5 B．3∶6∶5 C．3∶2∶1 D．5∶6∶3 解析：選B.由狀態(tài)方程知＝＝，代入數(shù)據(jù)可以得出，T1∶T2∶T3＝3∶6∶5. 4.某同學(xué)用帶有刻度的注射器做驗(yàn)證玻意耳定律的實(shí)驗(yàn)，溫度計(jì)表明在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都是等溫的，他根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了p－的關(guān)系圖線(xiàn)EF，從圖2－4－4中的圖線(xiàn)可以得出(　　) 圖2－4－4 A．如果實(shí)驗(yàn)是從E狀態(tài)→F狀態(tài)，則表示外界有空氣進(jìn)入注射器內(nèi) B．如果實(shí)驗(yàn)是從E狀態(tài)→F狀態(tài)，則表示注射器內(nèi)有部分空氣漏了出來(lái) C．如果實(shí)驗(yàn)是從F狀態(tài)→E狀態(tài)，則表示注射器內(nèi)有部分空氣漏了出來(lái) D．如果實(shí)驗(yàn)是從F狀態(tài)→E狀態(tài)，則表示外界有空氣進(jìn)入注射器內(nèi) 解析：選AC.連接OE、OF，因斜率kOF＞kOE，表示(pV)F＞(pV)E，由克拉珀龍方程pV＝RT知，E→F表明m增大，F(xiàn)→E表明m減小，所以B、D錯(cuò)． 5．如圖2－4－5所示，為質(zhì)量恒定的某種氣體的p－T圖，A、B、C三態(tài)中體積最大的狀態(tài)是(　　) 圖2－4－5 A．A狀態(tài) B．B狀態(tài) C．C狀態(tài) D．條件不足，無(wú)法確定 解析：選C.由理想氣體的狀態(tài)方程＝C變形后可得p＝T，可見(jiàn)，圖線(xiàn)斜率越小時(shí)體積越大，C正確． 6．一定質(zhì)量的理想氣體，在某一平衡狀態(tài)下的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為p1、V1、T1，在另一平衡狀態(tài)下的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為p2、V2、T2，下列關(guān)系正確的是(　　) A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝T2 B．p1＝p2，V1＝V2，T1＝2T2 C．p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝2T2 D．p1＝2p2，V1＝V2，T1＝2T2 解析：選D.據(jù)狀態(tài)方程＝可知，當(dāng)p1＝p2時(shí)，若V1＝2V2，則T1＝2T2，A錯(cuò)；若V1＝V2，則T1＝T2，B錯(cuò)．當(dāng)p1＝2p2時(shí)，若V1＝2V2，則T1＝4T2，C錯(cuò)；若V1＝V2，則T1＝2T2，D對(duì)． 二、非選擇題 7．密封的氣體的體積為2 L，壓強(qiáng)為2 atm，溫度為27 ℃.加熱后，壓強(qiáng)和體積各增加20%，則它的最后溫度是________． 解析：由＝， 即＝，得T2＝432 K. 答案：432 K 8．(xx年江蘇高二檢測(cè))若一定質(zhì)量的理想氣體分別按圖2－4－6所示的三種不同過(guò)程變化，其中表示等壓變化的是________(填“A”、“B”或“C”)，該過(guò)程中氣體的內(nèi)能________(填“增加”、“減少”或“不變”)． 圖2－4－6 解析：根據(jù)pV＝nRT可知，當(dāng)p不變時(shí)，V與T成正比；或者用排除法，A、B圖中壓強(qiáng)均發(fā)生變化，故應(yīng)選C.圖C中氣體溫度升高，故分子的平均動(dòng)能增大，所以理想氣體的內(nèi)能增加． 答案：C　增加 9.如圖2－4－7所示為粗細(xì)均勻、一端封閉一端開(kāi)口的U形玻璃管．當(dāng)t1＝31 ℃，大氣壓強(qiáng)為p0＝1 atm時(shí)，兩管水銀面相平，這時(shí)左管被封閉氣柱長(zhǎng)l1＝8 cm.求： 圖2－4－7 (1)當(dāng)溫度t2等于多少時(shí)，左管氣柱l2為9 cm? (2)當(dāng)溫度達(dá)到上問(wèn)中的溫度t2時(shí)，為使左管氣柱l2為8 cm，則應(yīng)在右管加入多長(zhǎng)的水銀柱？ 解析：(1)對(duì)左管中的氣體分析，p1＝76 cmHg， V1＝8S cm3，T1＝304 K， p2＝78 cmHg，V2＝9S cm3 由＝得T2＝＝351 K t2＝T2－273＝78 ℃. (2)由＝，由于V1＝V3，T2＝T3，則 p3＝＝ cmHg＝87.75 cmHg 所以應(yīng)加入水銀柱的長(zhǎng)度為 87．75 cm－76 cm＝11.75 cm. 答案：見(jiàn)解析 10．在密封的啤酒瓶中，下方為溶有CO2的啤酒，上方為純CO2氣體，在20 ℃時(shí)，溶于啤酒中的CO2的質(zhì)量為mA＝1.05010－3 kg，上方氣體狀態(tài)CO2的質(zhì)量為mB＝0.13710－3 kg，壓強(qiáng)p0為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓．當(dāng)溫度升高到40 ℃時(shí)，啤酒中溶解的CO2的質(zhì)量有所減少，變?yōu)閙A′＝mA－Δm，瓶中氣體CO2的壓強(qiáng)上升到p1.已知：＝0.60，啤酒的體積不因溶入CO2而變化，且不考慮容器體積和啤酒體積隨溫度的變化．又知對(duì)同種氣體，在體積不變的情況下與m成正比．試計(jì)算p1等于多少個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓？(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析：在40 ℃時(shí)，溶入啤酒的CO2的質(zhì)量為 mA′＝mA－Δm，① 因CO2氣體總質(zhì)量守恒，氣態(tài)CO2的質(zhì)量為 mB′＝mB＋Δm，② 由題設(shè)知：＝0.60.③ 又知對(duì)同種氣體，在體積不變的情況下與m成正比，可得＝(T0＝293 K，T1＝313 K)．④ 將①②③④式聯(lián)立解得p1＝p0 代入數(shù)據(jù)算得：p1＝1.6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓． 答案：1.6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓