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2019年高中物理 第8章 第3節(jié)理想氣體的狀態(tài)方程隨堂課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-2
一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)
1．關(guān)于理想氣體，下列說法正確的是( )
A．理想氣體能嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律
B．實(shí)際氣體在溫度不太高、壓強(qiáng)不太大的情況下，可看成理想氣體
C．實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太小的情況下， 可看成理想氣體
D．所有的實(shí)際氣體任何情況下，都可以看成理想氣體
答案：A
解析：理想氣體是在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都能遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體，A選項(xiàng)正確。它是實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大情況下的抽象。
2．有一定質(zhì)量的理想氣體，如果要使它的密度減小，可能的辦法是( )
A．保持氣體體積一定，升高溫度
B．保持氣體的壓強(qiáng)和溫度一定，增大體積
C．保持氣體的溫度一定，增大壓強(qiáng)
D．保持氣體的壓強(qiáng)一定，升高溫度
答案：D
解析：由ρ＝m/V可知，ρ減小，V增大，又由＝C可知A、B、C錯(cuò)，D對。
3．一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)歷一膨脹過程，這一過程可以用下圖上的直線ABC來表示，在A、B、C三個(gè)狀態(tài)上，氣體的溫度TA、TB、TC相比較，大小關(guān)系為( )
A．TB＝TA＝TC B．TA>TB>TC
C．TB>TA＝TC D．TB
TA＝TC。
4．關(guān)于理想氣體的狀態(tài)變化，下列說法中正確的是( )
A．一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)壓強(qiáng)不變而溫度由100℃上升到200℃時(shí)，其體積增大為原來的2倍
B．氣體由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2時(shí)，一定滿足方程＝
C．一定質(zhì)量的理想氣體體積增大到原來的4倍，可能是壓強(qiáng)減半，熱力學(xué)溫度加倍
D．一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)增大到原來的2倍，可能是體積不變，熱力學(xué)溫度加倍
答案：CD
解析：一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)不變，體積與熱力學(xué)溫度成正比。溫度由100℃上升到200℃時(shí)，體積增大為原來的1.27倍，故A錯(cuò)誤；理想氣體狀態(tài)方程成立的條件為質(zhì)量不變，B項(xiàng)缺條件，故錯(cuò)誤。由理想氣體狀態(tài)方程＝恒量可知，C、D正確。
5.如圖所示，一定質(zhì)量的空氣被水銀封閉在靜置于豎直平面的U形玻璃管內(nèi)，右管上端開口且足夠長，右管內(nèi)水銀面比左管內(nèi)水銀面高h(yuǎn)，能使h變大的原因是( )
A．環(huán)境溫度升高
B．大氣壓強(qiáng)升高
C．沿管壁向右管內(nèi)加水銀
D．U形玻璃管自由下落
答案：ACD
解析：對于左端封閉氣體，溫度升高，由理想氣體狀態(tài)方程可知：氣體發(fā)生膨脹，h增大，故A對。大氣壓升高，氣體壓強(qiáng)將增大，體積減小，h減小，故B錯(cuò)。向右管加水銀，氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)、外壓強(qiáng)差增大，h將增大，所以C對。當(dāng)管自由下落時(shí)，水銀不再產(chǎn)生壓強(qiáng)，氣壓壓強(qiáng)減小，h變大，故D正確。
二、非選擇題
6．如圖所示，1、2、3為p－V圖中一定量理想氣體的三種狀態(tài)，該理想氣體由狀態(tài)1經(jīng)過程1→3→2到達(dá)狀態(tài)2。試?yán)脷怏w實(shí)驗(yàn)定律證明：＝。
答案：證明：由題圖可知1→3是氣體等壓過程，
據(jù)蓋—呂薩克定律有：
＝①
3→2是等容過程，據(jù)查理定律有：
＝②
由①②式合并消去T可得＝。
7．某同學(xué)用吸管吹出一球形肥皂泡，開始時(shí)，氣體在口腔中的溫度為37℃，壓強(qiáng)為1.1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，吹出后的肥皂泡體積為0.5L，溫度為0℃。
(1)肥皂泡內(nèi)、外壓強(qiáng)差別不大，均近似等于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。試估算肥皂泡內(nèi)的氣體分子個(gè)數(shù)；
(2)肥皂泡內(nèi)壓強(qiáng)近似等于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。求這部分氣體在口腔內(nèi)的體積。
答案：(1)1.321022個(gè) (2)0.52L
解析：(1)肥皂泡內(nèi)氣體的摩爾數(shù)
n＝＝0.022mol
分子數(shù)N＝nNA＝0.0226.021023個(gè)＝1.321022個(gè)
(2)T1＝273＋37K＝310K，T2＝273K
由理想氣體狀態(tài)方程＝
V1＝＝L＝0.52L
能力提升
一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)
1．(吉林一中xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示，一根豎直的彈簧支持著一倒立氣缸的活塞，使氣缸懸空而靜止。設(shè)活塞與缸壁間無摩擦，可以在缸內(nèi)自由移動(dòng)，缸壁導(dǎo)熱性良好使缸內(nèi)氣體的溫度保持與外界大氣溫度相同，則下列結(jié)論中正確的是( )
A．若外界大氣壓增大，則彈簧將壓縮一些
B．若外界大氣壓增大，則氣缸的上底面距地面的高度將增大
C．若氣溫升高，則活塞距地面的高度將減小
D．若氣溫升高，則氣缸的上底面距地面的高度將增大
答案：D
解析：以活塞和氣缸整體為研究對象可知，重力等于彈簧彈力，跟外界大氣壓無關(guān)，即彈簧壓縮量不變，A錯(cuò)。以氣缸為研究對象，若外界大氣壓增大，則氣缸的上底面距地面的高度將減小，B錯(cuò)。若氣溫升高，因?yàn)閺椓Σ蛔兓钊嗟孛娴母叨炔蛔?，C錯(cuò)。若氣溫升高，氣體壓強(qiáng)增大故氣缸上升所以上底面距地面的高度將增大，D對。
2．在下圖中，不能反映理想氣體經(jīng)歷了等溫變化→等容變化→等壓變化，又回到原來狀態(tài)的圖是( )
答案：D
解析：根據(jù)p－V，p－T、V－T圖象的意義可以判斷，其中選項(xiàng)D顯示的理想氣體經(jīng)歷了等溫變化→等壓變化→等容變化，與題意不符。
3．下圖中A、B兩點(diǎn)代表一定質(zhì)量理想氣體的兩個(gè)不同的狀態(tài)，狀態(tài)A的溫度為TA，狀態(tài)B的溫度為TB；由圖可知( )
A．TB＝2TA B．TB＝4TA
C．TB＝6TA D．TB＝8TA
答案：C
解析：對于A、B兩個(gè)狀態(tài)應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程＝可得：＝＝＝6，即TB＝6TA，C項(xiàng)正確。
4．一定質(zhì)量的某實(shí)際氣體，處在某一狀態(tài)，經(jīng)下列哪個(gè)過程后會(huì)回到原來的溫度( )
A．先保持壓強(qiáng)不變而使它的體積膨脹，接著保持體積不變而減小壓強(qiáng)
B．先保持壓強(qiáng)不變而使它的體積減小，接著保持體積不變而減小壓強(qiáng)
C．先保持體積不變而增大壓強(qiáng)，接著保持壓強(qiáng)不變而使它的體積膨脹
D．先保持體積不變而減小壓強(qiáng)，接著保持壓強(qiáng)不變而使它的體積膨脹
答案：AD
解析：由于此題要經(jīng)過一系列狀態(tài)變化后回到初始溫度，所以先在p－V坐標(biāo)中畫出等溫變化圖線，然后在圖線上任選中間一點(diǎn)代表初始狀態(tài)，根據(jù)各個(gè)選項(xiàng)中的過程畫出圖線，如圖所示。從圖線的發(fā)展趨勢來看，有可能與原來的等溫線相交說明經(jīng)過變化后能夠回到原來的溫度。選項(xiàng)A、D正確。
二、非選擇題
5.如圖，上端開口的圓柱形氣缸豎直放置，截面積為510－3m2，一定質(zhì)量的氣體被質(zhì)量為2.0kg的光滑活塞封閉在氣缸內(nèi)，其壓強(qiáng)為________Pa(大氣壓強(qiáng)取1.01105Pa，g取10N/kg)。若從初溫27℃開始加熱氣體，使活塞離氣缸底部的高度由0.5m緩慢變?yōu)?.51m，則此時(shí)氣體的溫度為________℃。
答案：1.05105 33
解析：p＝p0＋＝1.05105Pa
＝，T2＝306K，t2＝33℃
6．如圖所示，帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上，其下部放入盛水的燒杯中。注射器活塞的橫截面積S＝510－5m2，活塞及框架的總質(zhì)量m0＝510－2kg，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0105Pa.當(dāng)水溫為t0＝13℃時(shí)，注射器內(nèi)氣體的體積為5.5mL。(g＝10m/s2)
(1)向燒杯中加入熱水，穩(wěn)定后測得t1＝65℃時(shí)，氣體的體積為多大？
(2)保持水溫t1＝65℃不變，為使氣體的體積恢復(fù)到5.5mL，則要在框架上掛質(zhì)量多大的鉤碼？
答案：(1)6.5mL (2)0.1kg
解析：(1)由蓋呂薩克定律＝得V1＝6.5mL
(2)由查理定律＝
解得m＝0.1kg。
7.一端開口的U形管內(nèi)由水銀柱封有一段空氣柱，大氣壓強(qiáng)為76cmHg，當(dāng)氣體溫度為27℃時(shí)空氣柱長為8cm，開口端水銀面比封閉端水銀面低2cm, 如右圖所示，求：
(1)當(dāng)氣體溫度上升到多少℃時(shí)，空氣柱長為10cm?
(2)若保持溫度為27℃不變，在開口端加入多長的水銀柱能使空氣柱長為6cm?
答案：(1)122.3℃ (2)28.7cm
解析：(1)p1＝p0－ph＝74cmHg
V1＝8S
T1＝300K
p2＝p0＋ph＝78cmHg
V2＝10S
T2＝？
＝
T2＝395.3K
t2＝122.3℃
(2)p3＝？
V3＝6S T3＝300K
＝
p3＝98.7cmHg
加入水銀柱的長度為L＝(98.7＋2＋22－76)cm＝28.7cm
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