2.3第1课时　气体的等压变化和等容变化 课时练（含解析）-2024春高中物理选择性必修3（人教版2019）

3　气体的等压变化和等容变化
第1课时　气体的等压变化和等容变化
考点一　气体的等压变化
1．一定质量的气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度为27 ℃，则温度的变化是(　　)
A．升高了450 K B．升高了150 ℃
C．降低了150 ℃ D．降低了450 ℃
2．一定质量的气体，在压强不变的条件下，温度每升高1 ℃，体积的增加量等于它在27 ℃时体积的(　　)
A. B. C. D.
3.一定质量气体的状态变化如图所示，则该气体(　　)
A．状态b的压强小于状态c的压强
B．状态a的压强小于状态b的压强
C．从状态c到状态d，体积减小
D．从状态a到状态c，温度不变
4.两位同学为了测一个内部不规则容器的容积，设计了一个实验，在容器上插入一根两端开口的玻璃管，接口用蜡密封，如图所示。玻璃管内部横截面积S＝0.2 cm2，管内一静止水银柱封闭着长为L1＝5 cm的空气柱，水银柱长为L＝4 cm，此时外界温度为T1＝27 ℃，现把容器浸入温度为T2＝47 ℃的热水中，水银柱静止时，下方的空气柱长度变为L2＝8.7 cm，实验时大气压为76 cmHg不变。根据以上数据可以估算出容器的容积约为(　　)
A．5 cm3 B．7 cm3 C．10 cm3 D．12 cm3
考点二　气体的等容变化
5．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一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上。其原因是，当火罐内的气体(　　)
A．温度不变时，体积减小，压强增大
B．体积不变时，温度降低，压强减小
C．压强不变时，温度降低，体积减小
D．质量不变时，压强增大，体积减小
6．一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，其压强的增量为Δp2，则Δp1与Δp2之比是(　　)
A．10∶1 B．373∶273
C．1∶1 D．383∶283
7．(2022·盐城市高二期中)有一空玻璃瓶，瓶盖面积约为30 cm2，若在夏天27 ℃时加盖密封，则到冬天－23℃时瓶内密闭气体压强为多少？瓶盖承受的压力差为多少？(设大气压保持1.0×105 Pa不变)
8.(2022·北京顺义区高二期末)一定质量气体的压强与体积关系的图像如图所示，该气体从状态A经历A→B，B→C两个状态变化过程，有关A、B、C三个状态的温度TA、TB和TC的关系，下列说法正确的是(　　)
A．TATC
C．TA＝TB，TB>TC D．TA>TB，TB9.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，则下列p－T图像能正确反应缸内气体压强变化情况的是(　　)
10.如图所示，竖直放置的两端开口的U形管，一段空气柱被水银柱a和水银柱b封闭在右管内，水银柱b的两个水银面的高度差为h。现将U形管放入热水槽中，则系统再度达到平衡的过程中(水银没有溢出，外界大气压保持不变)(　　)
A．空气柱的长度不变
B．空气柱的压强不变
C．水银柱b左边液面要上升
D．水银柱b的两个水银面的高度差h变大
11.(2022·盐城市高二期中)如图所示为0.3 mol的某种气体的压强和温度关系的p－t图线。p0表示1个标准大气压，标准状态(0 ℃，1个标准大气压)下气体的摩尔体积为22.4 L/mol。则在状态B时气体的体积为(　　)
A．5.6 L B．3.2 L
C．1.2 L D．8.4 L
12.如图所示，向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内注入一小段油柱(长度可以忽略)。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是360 cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2 cm2，吸管的有效长度为20 cm，当温度为25 ℃时，油柱离管口10 cm。
(1)吸管上标刻温度值时，刻度是否应该均匀？(简要阐述理由)
(2)估算这个气温计的测量范围。
13．(2022·镇江市高二期末)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。(重力加速度大小为g)
3　气体的等压变化和等容变化
第1课时　气体的等压变化和等容变化
1．B　[由盖－吕萨克定律可得＝，代入数据可知，＝，得T2＝450 K。所以升高的温度Δt＝ΔT＝150 ℃，故选B。]
2．B　[一定质量的气体，在压强不变时有V＝CT＝C(t＋273 K)，设27 ℃时的体积为V1，故有＝C＝，故有ΔV＝·ΔT，即温度每升高1 ℃，增加的体积等于它在27 ℃时体积的，故选B。]
3．B　[分别过a、b、c、d四个点作出等压线，如图所示；保持温度不变，体积越大，则压强越小，可知，在V－T图像中，倾角越大，压强越小，所以pa]
4．C　[设容器的容积为V，由气体做等压变化可知
＝，有＝
解得V＝10.1 cm3，故选C。]
5．B　[把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经过传热，温度不断降低，气体发生等容变化，由查理定律可知，气体压强减小，火罐内气体压强小于外界大气压，大气压就将罐紧紧地压在皮肤上，故选B。]
6．C　[由查理定律可知，一定质量的气体在体积不变的条件下为恒量，且Δp＝ΔT。温度由0 ℃升高到10 ℃和由100 ℃升高到110 ℃，ΔT＝10 K相同，故压强的增量Δp1＝Δp2，C项正确。]
7.×105 Pa　50 N
解析　封闭气体发生等容变化，其中
p1＝1.0×105 Pa，T1＝(273＋27) K＝300 K，
T2＝(273－23) K＝250 K
根据查理定律＝
代入数据得p2＝×105 Pa
瓶盖承受的压力差为F＝(p1－p2)S＝50 N。
8．B　[从A到B为等压变化，有＝，即TATC，故选B。]
9．B　[当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，图线的延长线过原点；当缸内气体的压强等于p0时，气体发生等压膨胀，图线平行于T轴，故选B。]
10．B　[空气柱的压强p＝p0＋ρgh′，其中h′为a水银柱的高度，由于h′的大小不变，故空气柱的压强不变，故B正确；被封闭气体做等压变化，由于气体温度升高，根据盖－吕萨克定律＝C可得，气体的体积增大，故空气柱的长度增大，故A错误；被封闭气体的压强p＝p0＋ρgh，由p不变，可知h不变，水银柱b的两个水银面的高度差h不变，水银柱b左边液面高度不变，故C、D错误。]
11．D　[此气体在0 ℃时，压强为标准大气压，所以此时它的体积应为V＝22.4×0.3 L＝6.72 L，由题图可知，从压强为p0到A状态，气体做等容变化，A状态时气体的体积为VA＝6.72 L，温度为TA＝(127＋273) K＝400 K，从A状态到B状态为等压变化，B状态的温度为TB＝(227＋273) K＝500 K，根据盖－吕萨克定律＝得
VB＝＝ L＝8.4 L，故选D。]
12．(1)是　理由见解析　(2)23.4～26.6 ℃
解析　(1)由于罐内气体压强始终不变，
由盖－吕萨克定律可得＝，ΔV＝ΔT＝ΔT，
ΔT＝·S·ΔL
由于ΔT与ΔL成正比，所以刻度是均匀的。
(2)ΔT＝×0.2×(20－10) K≈1.6 K
故这个气温计可以测量的温度范围为：
(25－1.6)～(25＋1.6) ℃
即23.4～26.6 ℃。
13．(1＋)(1＋)T0
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
联立可得T1＝(1＋)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)
联立解得T2＝(1＋)(1＋)T0。