人教版高中物理选修三 第2章 第3节 气体的等压变化和等容变化 课时2(word版含答案)

人教版高中物理选修三 第2章 第3节 气体的等压变化和等容变化 课时2
一、单项选择题（共4小题；）
1. 一定质量的气体，体积保持不变，下列过程可以实现的是
A. 温度升高，压强增大 B. 温度升高，压强减小
C. 温度不变，压强增大 D. 温度不变，压强减小
2. 一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由 升高到 时，其压强的增量为 ，当它由 升高到 时，所增压强为 ，则 与 之比是
A. B. C. D.
3. 如图所示，一导热性良好的汽缸内用活塞封住一定量的气体（不计活塞与缸壁摩擦），温度升高时，改变的量有
A. 活塞高度 B. 汽缸高度 C. 气体压强 D. 弹簧长度
4. 一个贮有空气的密闭烧瓶用玻璃管与汞气压计相连，如图所示，气压计两管汞面在同一水平面上。若降低烧瓶内空气的温度，同时上下移动气压计右管，使气压计左管的汞面在原来的水平面上。则气压计两管内汞面高度差 与烧瓶内气体所降低的温度 之间的变化关系应用哪个图表示
A. B.
C. D.
二、多项选择题（共2小题；）
5. 一定质量的理想气体，从图示 状态开始，经历了 、 ，最后到 状态，下列判断中正确的是
A. 温度升高，压强不变 B. 体积不变，压强变大
C. 体积变小，压强变大 D. 点的压强比 点的压强小
6. 一定量的理想气体从状态 出发，经状态 、 、 回到状态 ，完成一个循环。从 到 、从 到 是等温过程；从 到 、从 到 是等容过程；其体积—温度图象（ 图）如图所示。下列说法正确的是
A. 从 到 是吸热过程 B. 从 到 是吸热过程
C. 从 到 气体对外界做功 D. 从 到 是气体对外界做功
E. 从 到 气体的内能减少
三、解答题（共6小题；）
7. 在如图所示的 图象中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化：第一次变化是从状态 到状态 ，第二次变化是从状态 到状态 ，且 连线的反向延长线过坐标原点 ，已知气体在 状态时的体积为 ，求：
（1）气体在状态 时的体积 和状态 时的压强 ；
（2）在标准状态下， 理想气体的体积为 ，已知阿伏伽德罗常数 ，试计算该气体的分子数（结果保留两位有效数字）。注：标准状态是指温度 ，压强 。
8. 如图所示，由 形管和细管连接的玻璃泡 、 和 浸泡在温度均为 的水槽中， 的容积是 的 倍。阀门 将 和 两部分隔开。 内为真空， 和 内都充有气体。 形管内左边水银柱比右边的低 。打开阀门 ，整个系统稳定后， 形管内左、右水银柱高度相等。假设 形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。
（1）求玻璃泡 中气体的压强（以 为单位）。
（2）将右侧水槽的水从 加热到一定温度时， 形管内左、右水银柱高度差又为 ，求加热后右侧水槽的水温。
9. 如图所示，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门 。两汽缸的容积均为 ，汽缸中各有一个绝热活塞（质量不同，厚度可忽略）。开始时 关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体（可视为理想气体），压强分别为 和 ；左活塞在汽缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为 。现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活至汽缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开 ，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为 ，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求：
（1）恒温热源的温度 ；
（2）重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积 。
10. 某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为 时，压强为 。
（1）当夹层中空气的温度升至 ，求此时夹层中空气的压强；
（2）当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值，设环境温度为 ，大气压强为 。
11. 如图所示，总容积为 、内壁光滑的汽缸水平放置，一面积为 的轻质薄活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞左侧由跨过光滑定滑轮的细绳与一质量为 的重物相连，汽缸右侧封闭且留有抽气孔。活塞右侧气体的压强为 ，活塞左侧气体的体积为 ，温度为 。将活塞右侧抽成真空并密封，整个抽气过程中缸内气体温度始终保持不变。然后将密封的气体缓慢加热。已知重物的质量满足关系式 ，重力加速度为 。求：
（1）活塞刚碰到汽缸右侧时气体的温度；
（2）当气体温度达到 时气体的压强。
12. 某型号氧气瓶的容积 ，温度 时，瓶中氧气的压强为 （ 为 个大气压）。已知热力学温度 与摄氏温度 的关系为 。假设瓶中的气体可视为理想气体。
（1）若将氧气瓶内气体的温度降至 ，求此时氧气瓶内气体的压强 。
（2）若保持氧气瓶内氧气的温度 不变。
① 已知瓶中原有氧气的质量为 ，现将该氧气瓶与一个体积未知且真空的储气瓶用细管相连，稳定后，氧气瓶内压强 ，求此时氧气瓶内剩下的氧气质量 ；
② 当该氧气瓶中的压强降低到 个大气压时，需要给其重新充气。现将该氧气瓶供某实验室使用，若每天消耗 个大气压的氧气 ，求该氧气瓶重新充气前可供该实验室使用多少天。
答案
1. A
【解析】由查理定律 得温度和压强只能同时升高或同时降低，故A项正确.
2. C
【解析】气体做等容变化，所以 恒量，得 ，所以 ，即 恒量，两次温度变化相同，所以压强的变化量也相同，C正确
3. B
4. B
5. A， C， D
【解析】由图象可知，由 过程中，温度升高体积变大，体积与热力学温度成正比，由 可知，气体压强不变，是等压变化，故A正确；由图象可知，在 过程中，气体体积不变温度降低，由 可知，气体压强变小，故B错误；由图象可知，在 过程中，气体温度不变体积减小，由 可知，压强变大，故C正确；由图象可知， 、 两点温度相同， 点体积大于 点体积，由 可知， 点压强小于 点压强，故D正确
6. B， C， E
7. （1） ；
【解析】由题意可知：，
因此 到 过程可以等效为等容变化
由查理定律得：，
代入数据解得：，
状态 到状态 的过程为等温变化，由玻意耳定律得：，
代入数据解得：；
（2） 个
【解析】气体在标准状态下的体积为 ，由盖吕萨克定律得：，
代入数据解得：，
因此气体的分子数为： 个。
8. （1）
【解析】（2012 全国新课标Ⅱ）
在打开阀门 前，两水槽水温均为 。设玻璃泡 中气体的压强为 ，体积为 ，玻璃泡 中气体的压强为 ，依题意有
式中 ，打开阀门 后，两水槽水温仍为 ，设玻璃泡 中气体的压强为 。依题意，有
玻璃泡 和 中气体的体积为
根据玻意耳定律得
联立以上各式，并代入题给数据得
（2）
【解析】当右侧水槽的水温加热至 时， 形管左、右水银柱高度差为 。
玻璃泡 中气体的压强为
玻璃泡 的气体体积不变，根据查理定理得
得
9. （1）
【解析】（2013 全国新课标Ⅰ）
与恒温热源接触后，在 未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖—吕萨克定律得
由此得
（2）
【解析】
由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大。
打开 后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至汽缸顶，才能满足力学平衡条件。
汽缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设左活塞上方气体压强为 ，由玻意耳定律得
联立 得
其解为 ，另一解为 ，不合题意，舍去。
10. （1）
【解析】由题意可知夹层中的气体发生等容变化，根据理想气体状态方程可知 ，
代入数据解得 。
（2）
【解析】当保温杯外层出现裂缝后，静置足够长时间，则夹层压强和大气压强相等，设夹层体积为 ，以静置后的所有气体为研究对象有 ，
，
则增加空气的体积为 ，
所以增加的空气质量与原有空气质量之比为 。
11. （1）
【解析】活塞右侧的压强为 时，设左侧气体压强为 ，则
，
右侧抽成真空，则 ，，解得 。
缓慢加热气体，气体发生等压变化，活塞与汽缸右侧接触时，体积 ，气体的温度为 ，则 ，
解得 。
（2）
【解析】气体温度由 升高到 ，气体发生等容变化，则
，
解得 。
12. （1）
【解析】由题意可知：，。
根据查理定律有：，
解得：。
（2） ①
【解析】设未知容器、细管与氧气瓶的总容积为 ，
根据玻意耳定律：，
解得：，
所以：。
② 天
【解析】重新充气前，用去的氧气在 压强下的体积为：
。
设用去的氧气在 （ 个大气压）压强下的体积为 ，
则有 。
所以 ，
则氧气可用的天数为：（天）。
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