人教版（2019）选择性必修三2.3气体的等压变化和等容变化同步练习(Word版含答案)

人教版（2019）选择性必修三 2.3 气体的等压变化和等容变化 同步练习
一、单选题
1．某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度，存放食物之前该同学进行试通电，该同学将打开的冰箱密封门关闭并给冰箱通电。若大气压为1.0×105Pa，刚通电时显示温度为27℃，通电一段时间后显示温度为7℃，则此时密封的冷藏室中气体的压强是（　　）
A．0.26×105Pa B．0.93×105Pa C．1.07×105Pa D．3.86×105Pa
2．用镊子夹住棉球，点燃后在空玻璃杯内转一圈，取出后将杯盖盖好，过一会冷却后杯盖不容易被打开。从盖住杯盖到冷却后的过程中（　　）
A．杯内气体的压强变大
B．杯内单位体积的分子数减少
C．杯内气体分子运动的平均速率不变
D．杯壁单位面积受到的气体分子撞击力减小
3．已知湖水的深度为，湖底的水温为，水面的温度为，大气压强为。当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的（重力加速度取，水的密度取）（　　）
A．12.8倍 B．8.5倍 C．3.1倍 D．2.1倍
4．在玻璃瓶中装入半瓶热水盖紧瓶盖，一段时间后发现瓶盖很难拧开，由此可推断瓶内气体可能发生的变化是（　　）
A．温度降低，压强减小 B．温度降低，压强不变
C．温度降低，压强增大 D．温度升高，压强减小
5．如图所示为一定质量气体状态变化时的p-T图像，由图像可知，此气体的体积（　　）
A．先不变后变大 B．不变 C．变大 D．变小
6．如图，内壁光滑的汽缸中有一个活塞，活塞下方封闭有一定量的理想气体。开始时活塞处于平衡状态，气体状态为a．现给活塞下方的气体加热，使活塞缓慢移动到汽缸顶部并被挡住；继续加热一段时间后，气体达到状态b．在气体外a状态到b状态的过程中，下列描述气体状态变化的压强~体积（p~V）图像正确的是（　　）
A． B． C． D．
7．玻璃管开口向下竖直放置，管内用水银柱封闭一定质量的理想气体。在玻璃管绕顶端缓慢转到虚线所示位置的过程中，管内封闭气体状态变化可能是下图中的（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示，两端封闭的U形玻璃管竖直放置，管内水银柱把管内气体分成两部分，当温度为t时，两边水银面高度差为h，如果要使左右水银面高度差变小，下列方法可行的是（　　）
①同时使两边升高同样温度
②同时使两边降低同样的温度
③使玻璃管保持竖直状态突然加速上升
④使管保持竖直状态突然加速下降
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
9．在水平桌面上放置一水槽，质量为（不包括管内气体质量）的一薄壁玻璃管长、横截面积，整个管内封有压强为、温度为的一定质量的理想气体，现将玻璃管开口向下竖直插入27℃的水中，打开封口，会有一部分水进入玻璃管内，最终管内气体的温度同水温一致即27℃（不考虑水升温因素），玻璃管可以竖直地浮在水中（未没入水中）如图所示。已知大气压强，水的密度，重力加速度，热力学温度与摄氏温度间的关系为，则玻璃管内气柱的长度和玻璃管露出水面的高度分别为（　　）
A．； B．；
C．； D．；
10．如下图所示，一圆柱形气缸直立在水平地面上，内有质量不计的可上下移动的活塞，在距缸底高为2H0的缸口处有固定的卡环；使活塞不会从气缸中顶出，气缸壁和活塞都是不导热的，它们之间没有摩擦；活塞下方距缸底高为H0处还有一固定的可导热的隔板，将容器分为A、B两部分，A、B中各封闭同种的理想气体，开始时A、B中气体的温度均为27℃，压强等于外界大气压强p0，活塞距气缸底的高度为1.6H0，现通过B中的电热丝缓慢加热，则下列说法正确的是（　　）
A．当B中气体的压强为1.5p0时，活塞距缸底的高度是2H0
B．当B中气体的压强为1.5p0时，活塞距缸底的高度是0.9H0
C．当A中气体的压强为1.2p0时，B中气体的温度是600K
D．当A中气体的压强为1.2p0时，B中气体的温度是450K
二、填空题
11．用分子动理论解释气体的实验定律，一定质量的理想气体，体积保持不变时，分子密集程度保持不变，当温度升高时，分子的平均动能______，气体的压强______，这就是查理定律的微观解释。（填“增大”、“减小”或“不变”）
12．一定质量的理想气体经历一膨胀过程，这过程可以用力图上的直线ABC来表示。如图所示。在A、B、C三个状态上，气体的温度_______，_______（均选填“大于”、“等于”或“小于”）。
13．一定质量的理想气体状态变化如图所示，其中AB段与t轴平行，已知在状态A时气体的体积为10 L，那么变到状态B时气体的体积为________L，变到状态C时气体的压强为_______Pa。
14．某同学利用DIS实验系统研究一定质量的理想气体的状态变化，实验后计算机屏幕显示如图所示的的P - t图像。由A→B的过程中气体体积________（选填“变大”、“变小”、“保持不变”）；若在状态B时气体的体积为VB= 3L，气体在状态C的体积为_________L。
三、解答题
15．如图，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）
16．如图所示为内径均匀的U形管，其内部盛有水银，右端封闭空气柱长12cm，左端被一重力不计的轻质活塞封闭一段长10cm的空气柱，当环境温度时，两侧水银面的高度差为2cm.当环境温度变为t2时，两侧水银面的高度相等．已知大气压强，求：
（1）温度t2的数值；
（2）左端活塞移动的距离。
17．消防支队在全市中小学校广泛开展“消防安全第一课活动”，倾力打造“平安校园”。一位消防员在模拟火灾现场发现一个容积为V0的废弃的氧气罐（内部剩余氧气视为理想气体），经检测，内部封闭气体压强为1.1p0（p0为一个标准大气压），为了消除安全隐患，消防队员拟用下面两种处理方案：
（1）冷却法：经科学冷却，使罐内气体温度降为17℃、压强降为p0，求气体温度降低了多少摄氏度？
（2）放气法：保持罐内气体温度不变，缓慢地放出一部分气体，使气体压强回落到p0，求氧气罐内剩余气体的质量与原来总质量的比值。
18．如图所示，孔明灯底部开口，体积，空气初始温度，大气压强，该条件下空气密度大约为。空气的平均摩尔质量。现对灯内气体缓慢加热，当灯内温度上升到114℃时，灯刚好能浮在空中。已知阿伏伽德罗常数。
（1）求灯刚能浮起时灯内的气体密度；
（2）估算加热过程中灯内溢出的气体分子数n。（结果保留两位有效数字）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
冷藏室气体的初状态
T1=（273＋27）K=300K
p1=1.0×105Pa
末状态
T2=（273＋7）K=280K
设此时冷藏室内气体的压强为p2，此过程气体体积不变，根据查理定律
代入数据得
p2≈0.93×105Pa
故选B。
2．D
【解析】
【详解】
A．杯盖盖好后杯内封闭了一定质量的气体，体积不变，冷却后气体温度降低，根据理想气体状态方程可知，杯内的气体压强减小， A错误；
B．杯内气体的分子数不变，B错误；
C．冷却后温度降低，气体分子的平均动能减小、平均速率减小， C错误；
D．根据理想气体压强产生的微观机制可知，杯壁单位面积受到的气体分子撞击力减小， D正确。
故选D。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
气泡在湖底的压强
气泡在湖底的温度；气泡在水面的压强；气泡在水面的温度为；根据理想气体状态方程，有
解得
故选C。
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
瓶内气体的体积不变，经过一段时间后，气体的温度降低，根据
可知，气体压强减小，内外压强差变大，则瓶盖很难拧开。
故选A。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
由理想气体状态方程
可得p-T图像的斜率为体积V的倒数，由图可知p-T图像是一条直线，斜率不变，所以气体的体积不变，故B正确，ACD错误。
故选B
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
设大气压为p0，活塞质量为m，横截面积为S，封闭气体压强
由p、m、s都不变，活塞升高汽缸顶部前气体压强p不变，对气体加热，气体温度升高而压强不变，由理想气体状态方程可知，气体体积V变大，当活塞升到汽缸顶部倍挡住后，对气体加热时，气体体积不变而温度升高，由理想气体状态方程可知，气体压强增大，故A正确，BCD错误。
故选A。
7．D
【解析】
【详解】
设水银柱长度在竖直方向的分量为h，大气压强为p0，水银密度为ρ，则管内气体的压强为
当玻璃管绕顶端缓慢转到虚线所示位置的过程中，h减小，则p增大。
A．V-T图像是一条延长线过原点的直线，说明气体经历等压过程，不符合上面分析，故A错误；
B．气体经历等温膨胀过程，根据玻意耳定律可知气体压强减小，不符合上面分析，故B错误；
C．气体压强减小，不符合上面分析，故C错误；
D．气体压强增大，符合上面分析，故D正确。
故选D。
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
设右边的空气记为A，左边的空气记为B，则
如果使左右水银面高度差h变小，则A的体积增大，B的体积减小，A、B气体压强差减小，假设气体体积不变，由查理定律计算得出压强变化量
初状态时，T相等，如果同时使两边空气柱升高相同的温度，则B增加的压强大于A增加的压强，两水银面高度差将会增大；如果同时使两边空气柱降低相同的温度，则B减小的压强大于A减小的压强，两水银面高度差将会减小，故①错误，②正确；
使玻璃管保持竖直状态突然加速上升，水银处于超重状态，B的压强增大，由玻意耳定律可以知道，B的体积减小，高度差将会减小；使玻璃管保持竖直状态突然加速下降，水银处于失重状态，B的压强减小，由玻意耳定律可以知道，B的体积增大，高度差将会增大，故③正确，④错误，故C正确。
故选C。
9．D
【解析】
【详解】
设平衡时，玻璃管内气体压强为，由平衡条件得
可得
由理想气体状态方程
由题意知
联立解得
管漂浮时，浮力与重力平衡，由
即
可得
可得玻璃管露出水面的高度
故D正确，ABC错误。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
AB．对于B中气体，变化过程为等容变化，由查理定律得：
其中
T0＝（273+27）K＝300K
解得
TB＝450K
假设活塞没有到达缸口，A中气体做等压变化，由于隔板导热，A、B中气体温度相等，由盖﹣吕萨克定律得：
其中TA＝TB＝450K，S为气缸横截面积，解得
HA＝0.9H0
活塞距离缸底的高度为
H＝HA+H0＝1.9H0
因1.9H0＜2H0，故假设合理，活塞没有到达缸口，故AB错误；
CD．当A中气体压强为1.2p0时，因此压强大于大气压，故活塞将顶在卡环处，对A中气体，由理想气体状态方程得
解得
TA′＝600K
因A气体与气体B的温度相同，故B中气体温度为600K，故C正确，D错误。
故选C。
11． 增大 增大
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]一定质量的理想气体，体积保持不变时，分子密集程度保持不变，当温度升高时，分子的平均动能增大，气体分子对单位面积的器壁的碰撞力变大，则气体的压强增大，这就是查理定律的微观解释。
12． 等于 大于
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]由p－V图象读出理想气体在A、B、C三个状态的参量为：pA=3，VA=5L；pB=2，VB=10L；pC=1，VC=15L，根据理想气体状态方程，有
即为
所以有
TA=TC，TA＜TB
13． 30
【解析】
【分析】
【详解】
[1]状态B变到状态C的直线通过（0K，0Pa），所以BC直线表示等容变化，BC直线反向延长线通过点（273K，），根据气体方程
得，变到状态B时气体的温度是
AB段与t轴平行，表示是等压变化，根据气体方程
得
变到状态B时气体的体积为
[2]根据气体方程
研究 ，知该过程是等容过程，有
变到状态C时气体的压强为
14． 保持不变 2
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图像可知，AB的反向延长线过（- 273，0）可判断由A→B过程为等容变化，所以体积保持不变。
[2]由图像可知，B→C过程为等温变化
PB = 1.0atm，VB = 3L，PC = 1.5atm
根据玻意耳定律得
PBVB = PCVC
解得
VC = 2L
15．，（p0S＋mg）h
【解析】
【详解】
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
联立可得
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
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
16．（1）－5℃；（2）2.1cm
【解析】
【详解】
（1）设U形管的横截面积为S
对右端封闭空气柱有
由
解得
即
（2）对左端封闭空气柱
由＝
解得
故左端活塞移动的距离
.
17．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由查理定律得
解得
气体温度应降低
（2）设放出的气体先收集起来，并保持压强与氧气罐内相同，以全部气体为研究对象，由波意耳定律得
解得
则剩余气体与原来总气体的质量比为
18．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）加热过程中孔明灯中的气体发生等压变化，有
其中
解得孔明灯刚好悬浮时气体体积为
对于孔明灯内的气体，初始时有
孔明灯刚好悬浮时灯内气体质量为
此时灯内的气体密度为
联立可解得
（2）初始时灯内气体分子数为
加热过程中灯内溢出的气体分子数为
解得
答案第1页，共2页
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