2018-2019学年人教版高中物理选修3-3第八章+气体+第2节+Word版含解析

第2节　气体的等容变化和等压变化

1．如图8－2－13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，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 图8－2－13
解析　此气体在0 ℃时，压强为标准大气压，所以它的体积应为22.4×0.3 L＝6.72 L，根据图线所示，从p0到A状态，气体是等容变化，A状态的体积为6.72 L，温度为127 K＋273 K＝400 K，从A状态到B状态为等压变化，B状态的温度为227 K＋273 K＝500 K ，根据盖－吕萨克定律＝得，VB＝＝ L＝8.4 L。
答案　D
2．如图8－2－14所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V-T图像，由图像可知
图8－2－14
A．pA＞pB B．pC＜pB
C．VA＜VB D．TA＜TB
解析　由V-T图可以看出由A→B是等容过程，TB＞TA，故pB＞pA，A、C错误，D正确；由B→C为等压过程pB＝pC，故B错误。
答案　D
3．北方某地的冬天室外气温很低，吹出的肥皂泡会很快冻结。若刚吹出时肥皂泡内气体温度为T1，压强为p1，肥皂泡冻结后泡内气体温度降为T2。整个过程中泡内气体视为理想气体，不计体积和质量变化，大气压强为p0。求冻结后肥皂膜内外气体的压强差。
解析　肥皂泡内气体的变化可视为等容变化，由查理定律可得：＝，解得：p2＝p1
故冻结后肥皂膜内外气体的压强差：
Δp＝p2－p0＝p1－p0。
答案　p1－p0
[限时30分钟，满分60分]
一、选择题(每小题4分，共40分)
1．封闭在容器中的一定质量的气体，当温度下降时，下列说法中正确的是(容器的热胀冷缩忽略不计)
A．气体的密度变小 B．气体的密度变大
C．气体的压强减小 D．气体的压强增大
解析　封闭容器的气体体积不变，气体的密度不变，A、B错误；由查理定律p＝CT知压强与热力学温度成正比，温度降低，压强减小，C正确、D错误。
答案　C
2．一定质量的气体，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，所增压强为Δp2，则Δp1与Δp2之比是
A．10∶1 B．373∶273
C．1∶1 D．383∶283
解析　由查理定律得Δp＝ΔT，一定质量的气体在体积不变的条件下＝C，温度由0 ℃升高到10 ℃和由100 ℃升高到110 ℃，ΔT＝10 K相同，故所增加的压强Δp1＝Δp2，C项正确。
答案　C
3．粗细均匀、两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银柱将管中气体分为A和B两部分，如图8－2－15所示，已知两部分 图8－2－15
气体A和B的体积关系是VB＝3VA，将玻璃管温度均升高相同温度的过程中，水银将
A．向A端移动　　　　　 B．向B端移动
C．始终不动 D．以上三种情况都有可能
解析　由于两边气体初状态的温度和压强相同，所以升温后，增加的压强也相同，因此，水银不移动。
答案　C
4．如图8－2－16为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是 图8－2－16
A．TA＜TB，TB＜TC B．TA＞TB，TB＝TC
C．TA＞TB，TB＜TC D．TA＝TB，TB＞TC
解析　气体从状态A经等容过程到状态B，＝常量，压强减小，温度降低，即TA＞TB；从状态B到状态C为等压变化，＝常量，体积增加，温度升高，则TB＜TC，故选C。
答案　C
5．如图8－2－17所示，在一个圆柱形导热汽缸中，用活塞封闭了一部分理想气体，活塞与汽缸壁间是密封而光滑的。用一弹簧测力计挂在活塞上，将整个汽缸悬挂在天花板上，当外界温度升高(大气压不变)时
A．弹簧测力计示数变大 图8－2－17
B．弹簧测力计示数变小
C．汽缸下降
D．汽缸内气体压强变大
解析　测力计上的拉力跟汽缸和活塞总重力相等，当气温升高时，不影响弹簧弹力大小，所以示数不变，故A、B错误；以汽缸为研究对象可知，最终达到平衡时，汽缸重力与汽缸内压力之和等于大气压力，因为重力和大气压力均不变，所以汽缸内压力不变，即汽缸内气体压强不变，故D错误；温度升高，气体的体积膨胀，汽缸下降，故C正确。
答案　C
6．(多选)如图8－2－18所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则
图8－2－18
A．弯管左管内外水银面的高度差为h
B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大
C．若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升
D．若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升
解析　被封闭气体的压强按右边计算为p＝p0＋ph，按左边算也为p＝p0＋ph，故左管内外水银面的高度差为h，A正确；气体的压强不变，温度不变，故体积不变，B错C对。压强不变，温度升高，体积增大，右管中水银柱沿管壁上升，D正确。
答案　ACD
7．(多选)如图8－2－19所示，是一定质量的气体的三种变化过程，下列四种解释中，说法正确的是
图8－2－19
A．a→d过程气体体积增加
B．b→d过程气体体积不变
C．c→d过程气体体积增加
D．a→d过程气体体积减小
解析　在p－T图像中等容线是延长线过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小。因此，a状态对应的体积最小，c状态对应的体积最大，b、d状态对应的体积相等，故A、B正确。
答案　AB
8.如图8－2－20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。设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，则下列结论中正确的是
A.若外界大气压增大，则弹簧将压缩一些 图8－2－20
B．若外界大气压增大，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
解析　若外界大气压增大或气温升高，因弹簧的弹力总等于活塞与汽缸的总重力保持不变，则弹簧长度不变，活塞距地面的高度不变，A、C错误；对汽缸分析，据平衡条件可知大气压增大，密封气体的压强增大，又气体温度不变，则体积减小，而活塞的位置不变，所以汽缸的上底面距地面的高度将减小，B错误；若气温升高，分析汽缸的平衡可知密封气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律知体积增大，汽缸的上底面距地面的高度将增大，D正确。
答案　D
9．如图8－2－21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，活塞紧压小挡板处，现缓慢升高缸内气体 图8－2－21
温度，则如图所示的p - T图像能正确反映缸内气体压强变化情况的是
解析　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、D错误；在p - T图像中，等容线为通过原点的直线，所以C错误、B正确。
答案　B
10．(多选)如图8－2－22所示，甲、乙两汽缸相同，缸内有被活塞封住的气体(活塞与汽缸间无摩擦)，在相同重物M和相同活塞的作用下处于平衡状态，此时甲中气体的体积小于乙中气体的体积，但温度相同。现使甲、乙中气体都升高相同的温度，当再次平衡时
图8－2－22
A．甲、乙中的气体体积膨胀得一样多
B．乙中气体体积膨胀得比较多
C．它们的压强都保持不变
D．它们的压强都增大
解析　根据活塞和汽缸的平衡可知，封闭气体压强为p＝p0＋，且始终保持不变，C项正确。根据盖-吕萨克定律＝可得ΔV＝V。甲、乙两气体初温相同，温度变化相同，甲中气体的体积小于乙中气体的体积，所以乙中气体体积膨胀得比较多，B项正确。
答案　BC
二、非选择题(共20分)
11．(8分)如图8－2－23所示，一定质量的气体从状态A经B、C、D再回到A。问AB、BC、CD、DA是什么过程？已知气体在状态A时的体积是1 L，求在状态B、C、D时的体积各为多少。
图8－2－23
解析　根据各图像的含义，从图像可以看出：
A→B为等容变化，压强随温度升高而增大，VB＝VA＝1 L。
B→C为等压变化，体积随温度升高而增大，故＝，所以VC＝·VB＝×1 L＝2 L。
C→D为等温变化，体积随压强减小而增大，
VD＝·VC＝×2 L＝6 L。
D→A为等压变化，体积随温度降低而减小。
答案　见解析
12．(12分)如图8－2－24所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸竖直放置，在距汽缸底部l＝36 cm处有一与汽缸固定连接的卡环，活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的气体。当气体的温度T0＝300 K、大气压强p0＝1.0×105 Pa时，活塞与汽缸底部之间的距离l0＝30 cm，不计活塞的质量和厚度。现对汽缸加热，使活塞缓慢上升，求： 图8－2－24
(1)活塞刚到卡环处时封闭气体的温度T1；
(2)封闭气体温度升高到T2＝540 K时的压强p2。
解析　(1)设汽缸的横截面积为S，由盖-吕萨克定律有：＝，代入数据得T1＝360 K。
(2)由查理定律有＝
代入数据得p2＝1.5×105 Pa。
答案　(1)360 K　(2)1.5×105 Pa