2020版高中物理课时分层作业7气体的等容变化和等压变化新人教版选修3-3

2020版高中物理课时分层作业7气体的等容变化和等压变化新人教版选修3-3

课时分层作业(七)‎ ‎(时间：40分钟　分值：100分)‎ ‎[基础达标练]‎ 一、选择题(本题共6小题，每小题6分)‎ ‎1．(多选)一定质量的气体在体积不变时，下列有关气体的状态变化的说法正确的是(　　)‎ A．温度每升高1 ℃，压强的增量是原来压强的 B．温度每升高1 ℃，压强的增量是0 ℃时压强的 C．气体的压强和热力学温度成正比 D．气体的压强和摄氏温度成正比 E．压强的变化量与热力学温度的变化量成正比 BCE　[根据查理定律：p＝CT，知C正确；将T＝(273＋t)K代入得：p＝C(273＋t)，升高1 ℃时的压强为p1＝C(274＋t)，所以Δp＝C＝＝，B正确；由＝可知E正确．]‎ ‎2．(多选)对于一定质量的气体，在压强不变时，体积增大到原来的两倍，则正确说法是(　　)‎ A．气体的摄氏温度升高到原来的两倍 B．气体的热力学温度升高到原来的两倍 C．温度每升高1 K体积增加是原来的 D．体积的变化量与温度的变化量成正比 E．气体的体积与热力学温度成正比 BDE　[由盖—吕萨克定律可知A错误，B正确；温度每升高1 ℃即1 K，体积增加是0 ℃体积的，C错误；由盖—吕萨克定律的变形式＝可知D正确；答案为B、D、E.]‎ ‎3．(多选)如图所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体．将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变．下列各个描述理想气体状态变化的图象中与上述过程不相符合的是(　　)‎ 7‎ ABC　[由于密闭气体与外界温度相同，保持不变，是等温变化，图象A表示等容过程，A错；B表示等压变化，B错；C表示温度发生变化，C错；D、E表示等温变化，故D、E正确．]‎ ‎4．(多选)民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入—个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上．对其原因下列说法中不正确的是(　　)‎ A．当火罐内的气体温度不变时，体积减小，压强增大 B．当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小 C．当火罐内的气体压强不变时，温度降低，体积减小 D．当火罐内的气体质量不变时，压强增大，体积减小 E．当火罐内的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比 ACD　[纸片燃烧时，罐内气体的温度升高，将罐压在皮肤上后，封闭气体的体积不再改变，温度降低时，由p∝T知封闭气体压强减小，在外界大气压作用下罐紧紧“吸”在皮肤上，B、E选项正确；答案为A、C、D.]‎ ‎5．(多选)如图所示，甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象，关于这两个图象的正确说法是(　　)‎ 甲　　　　　乙 A．甲是等压线，乙是等容线 B．乙图中p－t线与t轴交点对应的温度是－273.15 ℃，而甲图中V－t线与t轴的交点不一定是－273.15 ℃‎ C．由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成直线关系 D．乙图表明温度每升高1 ℃，压强增加相同，但甲图表明随温度的升高压强不变 E．由甲图表明温度每升高1 ℃，体积的增加相同，但乙图表明随温度的升高体积不变 ADE　[由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15)及盖—吕萨克定律V＝CT＝C(t 7‎ ‎＋273.15)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为－273.15 ℃，即热力学温度的0 K，故B错；查理定律及盖—吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故C错；由于图线是直线，故D、E正确．]‎ ‎6．如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止．设活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好．使缸内气体温度总能与外界大气的温度相同，则下列结论中正确的是(　　) ‎ A．若外界大气压强增大，则弹簧将压缩一些 B．若外界大气压强增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大 C．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小 D．若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大 D　[取活塞及汽缸为研究对象，其重力和弹簧弹力平衡，无论气体怎样变化，弹力不变，其长度不变，A错误；p气＝p0＋，大气压强p0增大，气体压强变大，温度不变，由玻意耳定律知气柱变短，即汽缸上底面离地高度变小，B错误；气体压强不变，温度升高，根据盖—吕萨克定律知体积增大，气柱变长，知C错误，D正确．]‎ 二、非选择题(14分)‎ ‎7．如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧汽缸的容积为V0，A、B之间容积为0.1V0，开始时活塞在A处，缸内气体压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297 K，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B.求：‎ ‎(1)活塞移动到B时，缸内气体温度TB；‎ ‎(2)画出整个过程的pV图线．‎ ‎[解析]　(1)活塞由A移动到B的过程中，先做等容变化，后做等压变化．‎ 7‎ ＝，＝解得T＝330 K、TB＝363 K.‎ ‎(2)活塞在A位置先经历等容变化，温度由297 K→330 K，压强由0.9p0→p0，之后活塞由A移动到B，气体做等压变化，压强为p0不变，温度由330 K→363 K，体积由V0→1.1V0，其pV图线如图所示：‎ ‎[答案]　(1)363 K　(2)见解析 ‎[能力提升练]‎ ‎1．(6分)(多选)如图所示，一向右开口的汽缸放置在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有小挡板．初始时，外界大气压为p0，活塞紧压在小挡板处，现缓慢升高缸内气体温度，则如图所示的p T图象或p V图象不能正确反映缸内气体压强变化情况的是(　　) ‎ ACD　[初始时刻，活塞紧压小挡板，说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强；在缓慢升高汽缸内气体温度时，气体先做等容变化，温度升高，压强增大，当压强等于大气压时活塞离开小挡板，气体做等压变化，温度升高，体积增大，A错误；在pT图象中，等容线为过原点的直线，所以C错误，B正确；答案为ACD.]‎ ‎2．(6分)如图所示为竖直放置的上粗下细的两端封闭的细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同．使A、B升高相同温度达到稳定后，A、B两部分气体压强变化量分别为ΔpA、ΔpB，则ΔpA与ΔpB的大小关系为：ΔpA________(选填“>”“<”或“＝”)ΔpB. ‎ 7‎ ‎[解析]　由于不知道水银柱的移动情况．假设水银柱不动，这时上下两边的封闭气体均做等容变化，由查理定律＝可得Δp＝p＝kp，其中＝k为常数，又初始状态满足pB＝pA＋ρgh，可见pB>pA，因此ΔpB>ΔpA.‎ ‎[答案]　<‎ ‎3．(12分)用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸．我们通常用的可乐易拉罐容积V＝355 mL.假设在室温(17 ℃)下罐内装有0.9 V的饮料，剩余空间充满CO2气体，气体压强为1 atm.若易拉罐能承受的最大压强为1.2 atm，则保存温度不能超过多少？‎ ‎[解析]　取CO2气体为研究对象，则：‎ 初态：p1＝1 atm，T1＝(273＋17)K＝290 K，‎ 末态：p2＝1.2 atm，T2未知．‎ 气体发生等容变化，‎ 由查理定律＝得 T2＝T1＝K＝348 K t＝(348－273) ℃＝75 ℃.‎ ‎[答案]　75 ℃‎ ‎4．(12分)容积为2 L的烧瓶，在压强为1.0×105 Pa时，用塞子塞住瓶口，此时温度为27 ℃，当把它加热到127 ℃时，塞子被弹开，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27 ℃，求：‎ ‎(1)塞子弹开前的最大压强；‎ ‎(2)27 ℃时剩余空气的压强．‎ ‎[解析]　塞子弹开前，瓶内气体的状态变化为等容变化．塞子打开后，瓶内有部分气体会逸出，此后应选择瓶中剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解．‎ ‎(1)塞子打开前，选瓶中气体为研究对象：‎ 初态：p1＝1.0×105 Pa，T1＝(273＋27) K＝300 K 末态：p2＝？T2＝(273＋127) K＝400 K 由查理定律可得p2＝＝ Pa≈1.33×105 Pa.‎ 7‎ ‎(2)塞子塞紧后，选瓶中剩余气体为研究对象：‎ 初态：p1′＝1.0×105 Pa，T1′＝400 K 末态：p2′＝？，T2′＝300 K 由查理定律可得p2′＝＝Pa≈7.5×104 Pa.‎ ‎[答案]　(1)1.33×105 Pa　(2)7.5×104 Pa ‎5.(14分)如图所示，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g. ‎ ‎[解析]　开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动．设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有＝ 根据力的平衡条件有p1S＝p0S＋mg 联立①②式可得T1＝T0‎ 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2.根据盖吕萨克定律有＝ 式中 V1＝SH V2＝S(H＋h)‎ 联立③④⑤⑥式解得T2＝(1＋)(1＋)T0‎ 从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为 W＝(p0S＋mg)h.‎ ‎[答案]　(1＋)(1＋)T0　(p0S＋mg)h 7‎ 7‎