2 气体的等容变化和等压变化
课后篇巩固提升
基础巩固
1.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“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
解析纸片燃烧时,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,由查理定律知封闭气体压强减小,罐紧紧“吸”在皮肤上,B选项正确。
答案B
2.一定质量的气体,保持体积不变,温度从1 ℃升高到5 ℃,压强的增量为2.0×103 Pa,则( )
A.它从5 ℃升高到10 ℃,压强增量为2.0×103 Pa
B.它从15 ℃升高到20 ℃,压强增量为2.0×103 Pa
C.它在0 ℃时,压强约为1.4×105 Pa
D.每升高1 ℃,压强增量为 Pa
解析根据查理定律可知压强的变化Δp与摄氏温度的变化Δt成正比。根据题意可知,每升高1 ℃,压强的增量为500 Pa,则可知选项A、B、D错误;由查理定律可得,代入数据解得p1=1.37×105 Pa,则p0=p1-500 Pa=1.365×105 Pa,故选项C正确。
答案C
3.(多选)下列各图中,能正确表示一定质量气体的等压变化的过程的图象是( )
解析根据盖—吕萨克定律,=C(恒量),或者V=C(t+273.15 ℃),所以选项A、C、D正确。
答案ACD
4.一定质量的气体,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
解析气体做等容变化,由查理定律可得Δp=p,=1∶1。
答案C
5.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1.0×105 Pa,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.0.26×105 Pa B.0.93×105 Pa
C.1.07×105 Pa D.3.86×105 Pa
解析冷藏室气体的初状态:T1=(273+27)K=300 K,p1=1×105 Pa
末状态:T2=(273+7)K=280 K,压强为p2
气体体积不变,根据查理定律得:
代入数据得:p2≈0.93×105 Pa。
答案B
6.
(多选)如图所示,在汽缸中用活塞封闭一定质量的气体,活塞与汽缸壁间的摩擦不计,且不漏气,将活塞用绳子悬挂在天花板上,使汽缸悬空静止。若大气压不变,温度降低到某一值,则此时与原来相比较( )
A.绳子张力不变 B.缸内气体压强变小
C.绳子张力变大 D.缸内气体体积变小
解析由整体法可知绳子的张力不变,故选项A正确,C错误;取活塞为研究对象,气体降温前后均处于静止,mg和p0S及FT均不变,故pS不变,p不变,故选项B错误;由盖—吕萨克定律可知=C,当T减小时V一定减小,故选项D正确。
答案AD
7.(多选)某校外学习小组在进行实验探讨,如图所示,在烧瓶上连着一根玻璃管,用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起,在烧瓶中封入了一定质量的理想气体,整个烧瓶浸没在温水中。用这个实验装置来研究一定质量的气体在体积不变时,压强随温度的变化情况。开始时水银压强计U形管两端水银面一样高,在下列几种做法中,能使U形管左侧水银面保持原先位置(即保持瓶内气体体积不变)的是( )
A.甲同学:把烧瓶浸在热水中,同时把A向下移
B.乙同学:把烧瓶浸在热水中,同时把A向上移
C.丙同学:把烧瓶浸在冷水中,同时把A向下移
D.丁同学:把烧瓶浸在冷水中,同时把A向上移
解析浸在热水中,温度升高,p=p0+h,上移A管保持体积不变;浸在冷水中,温度降低,p=p0-h,下移A管保持体积不变。
答案BC
8.
如图所示,汽缸A中封闭有一定质量的气体,活塞B与A的接触是光滑的且不漏气,B上放一重物C,B与C的总重力为G,大气压为p0。当汽缸内气体温度是20 ℃时,活塞与汽缸底部距离为h1;当汽缸内气体温度是100 ℃时活塞与汽缸底部的距离是多少?
解析汽缸内气体温度发生变化时,汽缸内气体的压强保持不变,大小为p=p0+,其中S为活塞的横截面积。
以汽缸内气体为研究对象,初状态温度T1=(273+20) K,体积V1=h1S;末状态温度T2=(273+100) K=373 K。由盖—吕萨克定律可得
(式中温度为热力学温度)
求得V2=V1=h1S
变化后活塞与汽缸底部的距离
h2=h1≈1.3h1。
答案1.3h1
9.如图甲所示是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图象。已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa。
(1)说出A→B过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图中TA的温度值;
(2)请在图乙坐标系中画出由状态A经过状态B变为状态C的p-T的图象,并在图线相应位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定有关坐标值,请写出计算过程。
解析(1)由题图甲可以看出,A与B的连线的延长线过原点,所以A→B是一个等压变化,即pA=pB。根据盖—吕萨克定律可知,所以TA=·TB=×300 K=200 K。
(2)由题图甲可知,B→C是等容变化,根据查理定律,得,则pC=·pB=·pB=pB=pA=×1.5×105 Pa=2.0×105 Pa。状态A→B→C的p-T图象如图所示。
答案(1)200 K (2)见解析
能力提升
1.(多选)如图所示,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( )
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图象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
2.(多选)如图所示,四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开,按图中标明的条件,当玻璃管水平放置时,水银柱处于静止状态。如果管内两端的空气都升高相同的温度,则水银柱向左移动的是( )
解析假设升温后,水银柱不动,则压强要增加,由查理定律有,压强的增加量Δp=,而各管原p相同,所以Δp∝,即T高,Δp小,也就可以确定水银柱应向温度高的方向移动,故选项C、D正确。
答案CD
3.如图所示,某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度。当容器中的水温是30 ℃时,空气柱的长度为30 cm;当容器中的水温是90 ℃时,空气柱的长度为36 cm。则该同学测得的绝对零度相当于( )
A.-273 ℃ B.-270 ℃
C.-268 ℃ D.-271 ℃
解析设绝对零度相当于t0,则T1=-t0+30 K,V1=30S,T2=-t0+90 K,V2=36S,由盖—吕萨克定律得,代入数据解得t0=-270 ℃,故选项B正确。
答案B
4.对于一定质量的理想气体,以p、V、T三个状态参量中的两个为坐标轴建立直角坐标系,在坐标系上描点能直观地表示这两个参量的数值。如图所示,三个坐标系中,两个点都表示相同质量某种理想气体的两个状态。根据坐标系中不同点的位置来比较第三个参量的大小。
(1)p-T图象(图甲)中A、B两个状态, 状态体积小。?
(2)V-T图象(图乙)中C、D两个状态, 状态压强小。?
(3)p-V图象(图丙)中E、F两个状态, 状态温度低。?
解析(1)甲图画出的倾斜直线为等容线,斜率越小,体积越大,所以VB>VA,故A状态体积小;(2)乙图画出的倾斜直线为等压线,斜率越小,压强越大,所以pD>pC,故C状态压强小;(3)丙图画出的双曲线为等温线,离原点越远,温度越高,所以TE>TF,故F状态温度低。
答案(1)A (2)C (3)F
5.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 ℃)罐内装有0.9V的饮料,剩余空间充满CO2气体,气体压强为100 kPa。若易拉罐承受的压强为120 kPa,则保存温度不能超过多少?
解析取CO2气体为研究对象,则有
初态:p1=100 kPa,T1=(273+17) K=290 K
末态:p2=120 kPa,T2为未知量
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 ℃
6.如图所示,上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置,截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上,缸内气体的压强为=1.0×105 Pa为大气压强),温度为300 K。现缓慢加热汽缸内气体,当温度为330 K,活塞恰好离开a、b;当温度为360 K时,活塞上升了4 cm,g取10 m/s2。求:
(1)活塞的质量;
(2)物体A的体积。
解析(1)设物体A的体积为VA
T1=300 K,p1=1.0×105 Pa,V1=60×40 cm3-VA
T2=330 K,p2= Pa,V2=V1
T3=360 K,p3=p2,V3=64×40 cm3-VA
由状态1到状态2为等容过程,
代入数据得m=4 kg。
(2)由状态2到状态3为等压过程,
代入数据得VA=640 cm3。
答案(1)4 kg (2)640 cm3
6
3 理想气体的状态方程
课后篇巩固提升
基础巩固
1.(多选)关于理想气体,下列说法正确的是( )
A.温度极低的气体也是理想气体
B.压强极大的气体也遵从气体实验定律
C.理想气体是对实际气体的抽象化模型
D.理想气体实际并不存在
解析气体实验定律是在压强不太大、温度不太低的情况下得出的,温度极低、压强极大的气体在微观上分子间距离变小,趋向于液体,故答案为C、D。
答案CD
2.一定质量的某种理想气体的压强为p,热力学温度为T,单位体积内的气体分子数为n,则( )
A.p增大,n一定增大
B.T减小,n一定增大
C.增大时,n一定增大
D.增大时,n一定减小
解析只有p或T增大,不能得出体积的变化情况,A、B错误;增大,V一定减小,单位体积内的分子数一定增大,C正确,D错误。
答案C
3.(多选)一定质量的理想气体处于某一初始状态,若要使它经历两个状态变化过程,压强仍回到初始的数值,则下列过程可以采用( )
A.先经等容降温,再经等温压缩
B.先经等容降温,再经等温膨胀
C.先经等容升温,再经等温膨胀
D.先经等温膨胀,再经等容升温
解析据=C可知,先等容降温,导致压强减小,然后等温压缩导致压强增大,所以A选项可以采用;先等容降温,导致压强减小,然后等温膨胀导致压强减小,B选项不可采用;先等容升温,导致压强增大,然后等温膨胀导致压强减小,C选项可以采用;先等温膨胀,导致压强减小,然后等容升温导致压强增大,D选项可以采用。
答案ACD
4.
一定质量的理想气体经过一系列过程,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.c→a过程中,气体压强增大,体积变小
B.c→a过程中,气体压强增大,体积变大
C.a→b过程中,气体体积增大,压强减小
D.b→c过程中,气体压强不变,体积增大
解析据=C(常量),题图中c→a过程中,气体的体积不变,温度升高,压强变大,所以选项A、B错误;a→b过程中,气体的温度不变,压强减小,体积增大,所以选项C正确;b→c过程中,气体压强不变,温度减小,体积减小,所以选项D错误。
答案C
5.一定质量的理想气体,在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1,在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2,下列关系正确的是( )
A.p1=p2,V1=2V2,T1=T2
B.p1=p2,V1=V2,T1=2T2
C.p1=2p2,V1=2V2,T1=2T2
D.p1=2p2,V1=V2,T1=2T2
解析根据理想气体状态方程判断可知,选项D正确。
答案D
6.一定质量的理想气体,经历了如图所示的状态变化过程,则此三个状态的温度之比是( )
A.1∶3∶5 B.3∶6∶5
C.3∶2∶1 D.5∶6∶3
解析由理想气体状态方程得:=C(C为常数),可见pV=TC,即pV的乘积与温度T成正比,故B项正确。
答案B
7.
如图所示,透热的汽缸内封有一定质量的理想气体,缸体质量m0=200 kg,活塞质量m=10 kg,活塞面积S=100 cm2。活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气。此时,缸内气体的温度为27 ℃,活塞位于汽缸正中,整个装置都静止。已知大气压恒为p0=1.0×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)缸内气体的压强p1;
(2)缸内气体的温度升高到多少摄氏度时,活塞恰好会静止在汽缸缸口AB处?
解析(1)以汽缸为研究对象(不包括活塞),列汽缸受力平衡方程:
p1S=m0g+p0S,解得p1=3×105 Pa。
(2)当活塞恰好静止在汽缸缸口AB处时,设缸内气体温度为T2,压强为p2,此时仍有p2S=m0g+p0S,即缸内气体做等压变化。
由状态方程得
得T2=2T1=600 K
故t2=T2-273 ℃=327 ℃。
答案(1)3×105 Pa (2)327 ℃
8.(2018全国卷Ⅱ)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。
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
①
根据力的平衡条件有p1S=p0S+mg ②
联立①②式可得T1=T0 ③
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 ④
式中V1=SH ⑤
V2=S(H+h) ⑥
联立③④⑤⑥式解得
T2=T0 ⑦
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 ⑧
答案1+T0 (p0S+mg)h
能力提升
1.
如图为伽利略设计的一种测温装置示意图,玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定量的空气。若玻璃管内水柱上升,则外界大气的变化可能是( )
A.温度降低,压强增大 B.温度升高,压强不变
C.温度升高,压强减小 D.温度不变,压强减小
解析玻璃管内水柱上升即泡内空气体积减小,可能是玻璃泡内的空气的温度降低,即外界大气的温度降低所引起的,也可能是外界大气压增大,迫使水柱上升,故只有A正确。
答案A
2.钢筒内装有3 kg气体,温度是-23 ℃,压强为400 kPa,如果用掉1 kg后温度升高到27 ℃,求筒内气体压强。
解析将筒内气体看作理想气体,以2 kg气体为研究对象,设钢筒的容积为V。
初状态:p1=400 kPa,V1=,T1=250 K
末状态:V2=V,T2=300 K
由理想气体状态方程,得,
筒内压强有
p2==320 kPa。
答案320 kPa
3.
用钉子固定的活塞把容器分成A、B两部分,其容积之比VA∶VB=2∶1,如图所示,起初A中空气温度为127 ℃、压强为1.8×105 Pa,B中空气温度为27 ℃、压强为1.2×105 Pa。拔去钉子,使活塞可以无摩擦地移动但不漏气,由于容器壁缓慢导热,最后都变成室温27 ℃,活塞也停住,求最后A、B中气体的压强。
解析对A部分气体:
初态:pA=1.8×105 Pa,VA=2V,TA=400 K
末态:pA',VA',TA'=300 K
由状态方程得,
即 ①
对B部分气体:
初态:pB=1.2×105 Pa,VB=V,TB=300 K
末态:pB',VB',TB'=300 K
由状态方程得,
即 ②
又对A、B两部分气体,pA'=pB' ③
VA'+VB'=3V ④
由①②③④联立得pA'=pB'=1.3×105 Pa。
答案pA'=pB'=1.3×105 Pa
4.
如图所示,在两端封闭的均匀半圆(圆心为O)管道内封闭一定质量的理想气体,管内有不计质量、可自由移动的活塞P,将管内气体分成两部分,OP与管道的水平直径的夹角θ=45°。其中两部分气体的温度均为T0=300 K,压强均为p0=1×105 Pa,现对活塞左侧气体缓慢加热,而保持活塞右侧气体温度不变,当可动活塞缓慢移到管道最低点时(不计摩擦),求:
(1)活塞右侧气体的压强;
(2)活塞左侧气体的温度。
解析(1)对于管道右侧气体,因为气体做等温变化,则有:p0V1=p2V2
V2=V1
解得p2=1.5×105 Pa
(2)对于管道左侧气体,根据理想气体状态方程,
有
V2'=2V1'
当活塞P移动到最低点时,对活塞P受力分析可得出两部分气体的压强p2'=p2
解得T=900 K
答案(1)1.5×105 Pa (2)900 K
5.
(2018全国卷Ⅰ)如图,容积为V的汽缸由导热材料制成,面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K。开始时,K关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。现将K打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积为时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了。不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。
解析设活塞再次平衡后,活塞上方气体的体积为V1,压强为p1;下方气体的体积为V2,压强为p2。在活塞下移的过程中,活塞上下方气体的温度保持不变。由玻意耳定律得
p0=p1V1 ①
p0=p2V2 ②
由已知条件得V1=V
V2=
设活塞上方液体的质量为m,由平衡条件得
p2S=p1S+mg ⑤
联立以上各式得m= ⑥
答案
6
4 气体热现象的微观意义
课后篇巩固提升
基础巩固
1.(多选)在研究热现象时,我们可以采用统计方法,这是因为( )
A.每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的
B.个别分子的运动不具有规律性
C.在一定温度下,大量分子的速率分布是确定的
D.在一定温度下,大量分子的速率分布随时间而变化
解析在研究热现象时,单个分子的运动具有无规则的特征,但大量的分子却满足统计规律,故正确选项为B、C。
答案BC
2.气体的温度是0 ℃,可以说( )
A.气体中分子的温度是0 ℃
B.气体中分子运动速度快的温度一定高于0 ℃,运动慢的温度一定低于0 ℃,所以气体平均温度是0 ℃
C.气体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加
D.气体分子平均速率是确定的
解析温度是物体分子运动平均动能的标志,是大量分子热运动的集体表现,对于个别分子来说,温度没有意义,故A、B错误。气体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加,故C正确,D错误。
答案C
3.下列说法正确的是( )
A.气体压强是由气体分子间的斥力产生的
B.在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强
C.气体分子的平均动能增大,气体的压强一定增大
D.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
解析气体的压强是由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁产生的,选项A错误;失重并不影响分子的无规则热运动,选项B错误;气体的压强微观上取决于分子的平均动能和分子的密集程度,由这两个因素共同决定,故选项C错误;选项D即为气体压强的微观意义,故选项D正确。
答案D
4.对于一定质量的某种理想气体,若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数,则( )
A.当体积减小时,N必定增加
B.当温度升高时,N必定增加
C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化
D.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变
解析由于气体压强是由大量气体分子对器壁的碰撞作用而产生的,其值与分子数密度及分子平均速率有关;对于一定质量的气体,压强与温度和体积有关。若压强不变而温度和体积发生变化(即分子数密度及平均动能发生变化)时,N一定变化,故C正确,D错误;若体积减小且温度降低时,N不一定增加,A错误;当温度升高,同时体积增大时,N也不一定增加,故B错误。
答案C
5.(多选)关于一定量的气体,下列说法正确的是( )
A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和
B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就会降低
C.气体对容器壁的压强不一定处处相等
D.气体在等压膨胀过程中温度一定升高
解析气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,故A正确;温度是分子平均动能的标志,减弱气体分子热运动的剧烈程度,则气体的温度会降低,故B正确;气体对容器壁的压强处处相等,故C错误;气体在等压膨胀过程中压强不变,但分子数密度减小,因此,分子的平均撞击力变大,则温度一定升高,故D正确。
答案ABD
6.如图所示,一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B,则它的状态变化过程是( )
A.气体的温度不变
B.气体的内能增加
C.气体分子的平均速率减小
D.气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数不变
解析从p-V图象中的AB图线看,气体状态由A变到B为等容升压,根据查理定律,一定质量的气体,当体积不变时,压强跟绝对温度成正比。选项A中温度不变是不正确的,应该是压强增大,温度升高。气体的温度升高,内能增加,选项B正确。气体的温度升高,分子平均速率增加,故选项C错误。气体压强增大,则气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加,故选项D是错误的。
答案B
7.(多选)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是 ( )
A.如果保持温度不变,则体积越小,压强越大
B.如果保持体积不变,则温度越高,压强越大
C.如果保持压强不变,则体积越小,温度越高
D.如果保持温度不变,则体积越小,内能越大
解析若保持气体温度不变,根据=C知,压强和体积成反比,故A正确;若保持体积不变,根据=C知,压强和热力学温度成正比,故温度越高,压强越大,故B正确;若保持压强不变,根据=C知,体积与热力学温度成正比,故体积越小,温度越低,故C错误;理想气体的内能只与温度有关,故气体温度保持不变,气体的内能保持不变,故D错误。
答案AB
8.一定质量的理想气体由状态A经状态B变化到状态C,其中A→B过程为等压变化,B→C过程为等容变化。已知VA=0.3 m3,TA=TC=300 K,TB=400 K。
(1)求气体在状态B时的体积;
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因。
解析(1)A→B过程,由盖—吕萨克定律得,
VB=VA=×0.3 m3=0.4 m3。
(2)B→C过程,气体体积不变,分子的密集程度不变,温度降低,分子平均动能减小,平均每个分子对器壁的撞击力减小,压强减小。
答案(1)0.4 m3 (2)见解析
能力提升
1.下图描绘的是一定质量的氧气分子分别在0 ℃和100 ℃两种情况下速率分布的情况,符合统计规律的是( )
解析气体温度越高,分子热运动越剧烈,分子热运动的平均速率增大,且分子速率分布呈现“两头少、中间多”的特点。温度高时速率大的分子所占据的比例越大,所以A正确。
答案A
2.
(多选)甲、乙两容器中装有相同质量的氦气,已知甲容器中氦气的温度高于乙容器中氦气的温度,但压强却低于乙容器中氦气的压强。由此可知( )
A.甲中氦气分子的平均动能一定大于乙中氦气分子的平均动能
B.甲中每个氦气分子的动能一定都大于乙中每个氦气分子的动能
C.甲中动能大的氦气分子所占比例一定多于乙中动能大的氦气分子所占比例
D.甲中氦气分子的热运动一定比乙中氦气分子的热运动剧烈
解析分子的平均动能取决于温度,温度越高,分子的平均动能越大,故选项A正确;对于任一个氦气分子来说分子动能无意义,故选项B错;分子的动能也应遵从统计规律,即“中间多、两头少”,两容器分子总数不相同,温度较高时容器中动能大的分子所占比例一定多于温度较低时容器中动能大的分子所占比例,选项C正确;温度越高,分子的无规则热运动越剧烈,选项D正确。
答案ACD
3.下面的表格是某地区1~7月份气温与气压的对照表:
月份/月 1 2 3 4 5 6 7
平均最高 气温/℃ 1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2 30.8
平均大气 压/105 Pa 1.021 1.019 1.014 1.008 1.003 0.998 4 0.996 0
7月份与1月份相比较,正确的是( )
A.空气分子无规则热运动的情况几乎不变
B.空气分子无规则热运动减弱了
C.单位时间内空气分子对地面的撞击次数增多了
D.单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少了
解析由表中数据知,7月份与1月份相比,温度升高,压强减小,温度升高使气体分子热运动更加剧烈,空气分子与地面撞击一次对地面的冲量增大。而压强减小,单位时间内空气分子对单位面积地面的冲量减小。所以单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数减少了,因而只有D项正确。
答案D
4.(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是 ( )
A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈
B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈
C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小
D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小
解析利用分子动理论分析解答。压强变大时,气体的温度不一定升高,分子的热运动不一定变得剧烈,故选项A错误;压强不变时,若气体的体积增大,则气体的温度会升高,分子热运动会变得剧烈,故选项B正确;压强变大时,由于气体温度不确定,则气体的体积可能不变,可能变大,也可能变小,其分子间的平均距离可能不变,也可能变大或变小,故选项C错误;压强变小时,气体的体积可能不变,可能变大也可能变小,所以分子间的平均距离可能不变,可能变大,可能变小,故选项D正确。
答案BD
5.为适应太空环境,去太空旅行的航天员都要穿航天服。航天服有一套生命保障系统,为航天员提供合适的温度、氧气和气压,让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为1×105 Pa,气体体积为2 L,到达太空后由于外部气压低,航天服急剧膨胀,内部气体体积变为4 L,使航天服达到最大体积。若航天服内气体的温度不变,将航天服视为封闭系统。求:此时航天服内的气体压强,并从微观角度解释压强变化的原因。
解析对航天服内气体,开始时压强为p1=1×105 Pa,体积为V1=2 L,到达太空后压强为p2,气体体积为V2=4 L。由等温变化的玻意耳定律得p1V1=p2V2,解得p2=5×104 Pa。航天服内,温度不变,气体分子平均动能不变,体积膨胀,单位体积内的分子数减少,单位时间撞击到单位面积上的分子数减少,故压强减小。
答案见解析
5
第八章 气体测评
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.关于理想气体的下列说法正确的是( )
A.气体对容器的压强是由气体的重力产生的
B.气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的
C.一定质量的气体,分子的平均动能越大,气体压强也越大
D.压缩理想气体时要用力,是因为分子之间有斥力
解析气体对容器的压强是由气体分子对器壁的碰撞产生的,选项A错误,B正确;气体的压强与分子密集程度及分子的平均动能大小有关,平均动能越大则温度越高,但如果体积变为很大,压强可能减小,故选项C错误;压缩理想气体要用力,克服的是气体的压力(压强),而不是分子间的斥力,选项D错误。
答案B
2.已知离地面越高大气压强越小,温度也越低。现有一气球由地面向上缓慢升起,则大气压强与温度对此气球体积的影响如何( )
A.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积增大
B.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积减小
C.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积减小
D.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积增大
解析若温度不变,大气压强减小时,内部气体压强不变,则气体将要膨胀,体积增大,故大气压强减小有助于气球体积增大;若压强不变,温度降低时,根据理想气体状态方程=C得知,气体的体积将要减小,故温度降低有助于气球体积减小。选项A、B、D均错误,C正确。
答案C
3.如图所示,元宵佳节,室外经常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛,若忽略空气分子间的作用力,大气压强不变,当点燃灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后,灯笼内的空气( )
A.分子总数减少
B.分子的平均动能不变
C.压强不变,体积增大
D.单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增大
解析蜡烛燃烧后,灯笼内温度升高,部分气体分子将从灯笼内部跑到外部,所以灯笼内分子总数减少,故A正确;灯笼内温度升高,分子的平均动能增大,故B错误;灯笼始终与大气连通,压强不变,灯笼内气体体积也不变,故C错误;温度升高,气体分子的平均动能增大,每次与器壁碰撞的分子平均作用力增大,而气体压强不变,所以单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数减少,故D错误。
答案A
4.
如图所示,玻璃管A和B同样粗细,A的上端封闭,两管下端用橡皮管连通,两管中水银柱高度差为h,若将B管慢慢地提起,则 ( )
A.A管内空气柱将变长
B.A管内空气柱将变短
C.两管内水银柱高度差不变
D.两管内水银柱高度差将减小
解析将B管慢慢提起,可以认为气体温度不变。在气体的压强增大时,体积减小,所以气柱将变短,而pA=p0+ph,所以高度差增大。
答案B
5.
中学物理课上有一种演示气体定律的有趣仪器——哈勃瓶,它是一个底部开有圆孔,瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球,气球的吹气口反扣在瓶口上,瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中,瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体,在对气球缓慢吹气过程中,当瓶内气体体积减小ΔV时,压强增大20%。若使瓶内气体体积减小2ΔV,则其压强增大( )
A.20% B.30% C.40% D.50%
解析此过程可以看作等温过程,设原来气体压强为p,1.2p(V-ΔV)=pV,p2(V-2ΔV)=pV,解得:p2=1.5p,所以选D。
答案D
6.下列各图中,p表示压强,V表示体积,T表示热力学温度,t表示摄氏温度,各图中正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是( )
解析气体做等压变化,A图象中压强不变,B、D图象中的压强变化,故A正确,B、D错误;根据查理定律,则=C(常数),有V=CT,因此V-T图象为过原点的直线,故C正确。
答案AC
7.如图所示,两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体,这时管下端开口处内外水银面高度差为h2,若保持环境温度不变,当外界压强增大时,下列分析正确的是( )
A.h2变长 B.h2不变
C.h1上升 D.h1下降
解析被封闭气体的压强为p=p0+ph1,或p=p0+ph2,则始终有h1=h2;当p0增大时,被封闭气体的压强增大,由玻意耳定律知,封闭气体的体积应减小。
答案BD
8.
压力锅示意图
有一压力锅,锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10-6 m2,限压阀重为0.7 N。使用该压力锅煮水杀菌,根据下列水的沸点与气压关系的表格,分析可知压力锅内的最高压强和最高水温分别约为(大气压强为1.01×105 Pa)( )
p/×105 Pa 1.01 1.43 1.54 1.63 1.73 1.82 1.91 2.01 2.12 2.21
t/℃ 100 110 112 114 116 118 120 122 124 126
A.1.01×105 Pa B.2.01×105 Pa
C.122 ℃ D.124 ℃
解析限压阀产生的压强p1= Pa=105 Pa,锅内压强为p=p1+p0=2.01×105 Pa,选项B正确。由表中对应的温度,可知选项C正确。
答案BC
9.如图所示,表示一定质量的理想气体沿箭头所示的方向发生状态变化的过程,则该气体压强变化情况是( )
A.从状态c到状态d,压强减小
B.从状态d到状态e,压强增大
C.从状态e到状态a,压强减小
D.从状态a到状态b,压强不变
解析在V-T图象中等压线是过坐标原点的直线。由理想气体状态方程知。可见,当压强增大,等压线的斜率k=变小。由题图可确定pa
答案AC
10.如图所示,质量为M、导热性能良好的汽缸由一根平行于斜面的细线系在光滑斜面上。汽缸内有一个质量为m的活塞,活塞与汽缸壁之间无摩擦且不漏气。汽缸内密封有一定质量的理想气体。如果大气压强增大(温度不变),则( )
A.气体的体积减小
B.细线的张力增大
C.气体的压强增大
D.斜面对汽缸的支持力增大
解析设大气压强为p0,封闭气体压强为p,活塞面积为S,斜面倾角为θ,对活塞列受力平衡方程得pS=p0S-mgsin θ,故当p0增大时,p增大,由玻意耳定律得,气体体积减小,故选项A、C正确;由封闭气体和汽缸及活塞整体受力平衡,则细线拉力、斜面对汽缸的支持力与大气压强的改变没有关系,即细线的张力、斜面对汽缸的支持力不变,故选项B、D错误。
答案AC
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
11.(7分)如图是医院用于静脉滴注的示意图,倒置的输液瓶上方有一段气体A,密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管,其中a管与大气相通,b管为输液软管,中间又有一气室B,而其c端则通过针头接入人体静脉。
(1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB,则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为 。?
(2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下,药液滴注的速度 (选填“越滴越慢”“越滴越快”或“恒定”)。?
解析(1)由于a管与大气相通,气室A中的气体压强pA加上输液瓶中液体的压强等于大气压强,故pAp0。
综合比较:pA(2)只要瓶中有液体,b管上端压强恒定不变,B气室中气体压强pB也恒定不变,那么药液滴注的速度就恒定。
答案(1)pA12.(9分)如图所示为一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出气体的体积)的装置,A为开口薄壁圆筒,排尽其中的空气,倒扣在水中。测量时,被测者尽力吸进空气,再通过B管用力将气体吹入A中,使A浮起。设整个过程中呼出气体的温度保持不变。
(1)呼出气体的分子热运动的平均动能 (填“增大”“减小”或“不变”)。?
(2)设圆筒A的横截面积为S,大气压强为p0,水的密度为ρ,桶底浮出水面的高度为h,桶内外水面的高度差为Δh,被测者的“肺活量”,即V0= 。?
解析(1)由于温度是分子平均动能大小的标志,因为气体温度不变,所以分子平均动能不变。
(2)设A中气体压强为p,该部分气体在标准大气压下的体积为V0,由于整个过程中温度不变,由玻意耳定律可得:p0V0=pV,即p0V0=(p0+ρgΔh)(h+Δh)S
被测者的肺活量V0=
答案(1)不变 (2)
三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)如图所示,用U形管和细管连接的玻璃烧瓶A和橡胶气囊B内都充有理想气体,A浸泡在温度为27 ℃的水槽中,U形管右侧水银柱比左侧高h=40 cm。现挤压气囊B,使其体积变为原来的,此时U形管两侧的水银柱等高。已知挤压过程中气囊B温度保持不变,U形管和细管的体积远小于A、B的容积,变化过程中烧瓶A中气体体积可认为不变。(大气压强相当于75 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa)
(1)求烧瓶A中气体压强;
(2)将橡胶气囊B恢复原状,再将水槽缓慢加热至47 ℃,求U形管两侧水银柱的高度差。
解析(1)由题意知:A中气体压强pA不变,且与B中气体末态压强pB'相等,即pA=pB',初态压强满足pB=pA-ph,对B中气体由玻意耳定律可知pBVB=pB'·VB,代入数据解得烧瓶A中气体的压强pA=160 kPa。
(2)A中的气体发生等容变化,由查理定律得,代入数据解得pA'= kPa,
橡胶气囊B恢复原状,其压强为pB=pA-ph= kPa,U形管两侧水银柱的高度差为pΔh,
则pA'=pΔh+pB,解得pΔh=64 kPa
解得Δh=×75 cm=48 cm。
答案(1)160 kPa (2)48 cm
14.(10分)一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强相当于75.0 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa。环境温度不变。
解析设初始时,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2=p0,长度为l2。活塞被下推h后,右管中空气柱的压强为p1',长度为l1';左管中空气柱的压强为p2',长度为l2'。由题给条件得
p1=p0+×100 kPa①
l1'=20.0- cm②
由玻意耳定律得p1l1=p1'l1' ③
联立①②③式和题给条件得p1'=×100 kPa=192 kPa④
依题意p2'=p1' ⑤
l2'=4.00 cm+ cm-h ⑥
由玻意耳定律得p2l2=p2'l2' ⑦
联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h=9.42 cm。 ⑧
答案192 kPa 9.42 cm
15.(14分)(2017全国卷Ⅱ)一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为ρ0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g。
(1)求该热气球所受浮力的大小;
(2)求该热气球内空气所受的重力;
(3)设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。
解析(1)设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0,密度为ρ0= ①
在温度为T时的体积为VT,密度为ρ(T)= ②
由盖—吕萨克定律得 ③
联立①②③式得ρ(T)=ρ0 ④
气球所受到的浮力为f=ρ(Tb)gV ⑤
联立④⑤式得f=Vgρ0 ⑥
(2)气球内热空气所受的重力为G=ρ(Ta)Vg ⑦
联立④⑦式得G=Vgρ0 ⑧
(3)设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件得mg=f-G-m0g ⑨
联立⑥⑧⑨式得m=Vρ0T0-m0
答案(1)Vgρ0 (2)Vgρ0
(3)Vρ0T0-m0
7
1 气体的等温变化
课后篇巩固提升
基础巩固
1.描述一定质量的气体状态的参量是指( )
A.质量、温度、密度 B.温度、体积、压强
C.质量、压强、温度 D.密度、压强、温度
解析气体状态参量是指温度、压强和体积,故选项B正确。
答案B
2.(多选)如图所示,D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程,则下列说法正确的是( )
A.D→A是一个等温过程
B.A→B是一个等温过程
C.TA>TB
D.B→C过程中,气体体积增大、压强减小、温度不变
解析D→A是一个等温过程,A正确;BC是等温线,而A到B温度升高,B、C错误;B→C是一个等温过程,V增大,p减小,D正确。
答案AD
3.
一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中,管竖直放置时,管内水银面比管外高h,上端空气柱长为l,如图所示,已知大气压强相当于h0高的水银柱产生的压强,下列说法正确的是( )
A.此时封闭气体的压强相当于(l+h)高水银柱产生的压强
B.此时封闭气体的压强相当于(h0-h)高水银柱产生的压强
C.此时封闭气体的压强相当于(h0+h)高水银柱产生的压强
D.此时封闭气体的压强相当于(h0-l)高水银柱产生的压强
解析取等压面法,选管外水银面为等压面,则由p气+ph=p0,得p气=p0-ph,即p气=p0,选项B正确。
答案B
4.
(多选)如图所示,封闭着理想气体的汽缸挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数为F。已知汽缸的质量为m1,活塞质量为m2,横截面积为S,活塞与缸体间摩擦不计,外界大气压强为p0,则缸内的压强为 ( )
A.p0- B.p0-
C.p0+ D.p0+
解析对活塞和汽缸整体受力分析,受重力和弹簧的拉力作用,根据平衡条件,有(m2+m1)g=F,对活塞受力分析,受内外气体压力差和重力,根据平衡条件,有m2g=(p0-p)S,联立解得p=p0-或p=p0+,A、C两项正确,B、D两项错误。
答案AC
5.(多选)如图所示,内径均匀、两端开口的V形管,B支管竖直插入水银槽中,A支管与B支管之间的夹角为θ,A支管中有一段长为h的水银柱保持静止,下列说法中正确的是( )
A.B管内水银面比管外水银面高h
B.B管内水银面比管外水银面高hcos θ
C.B管内水银面比管外水银面低hcos θ
D.管内封闭气体的压强比大气压强小hcos θ高水银柱产生的压强
解析以A管中的水银柱为研究对象,则有pS+hScos θ=p0S,B管内压强p=p0-hcos θ,显然p答案BD
6.
如图所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量。设温度不变,洗衣缸内水位升高,则细管中被封闭的空气( )
A.体积不变,压强变小 B.体积变小,压强变大
C.体积不变,压强变大 D.体积变小,压强变小
解析水位升高,封闭气体体积减小,由玻意耳定律pV=C可知压强变大,选项B正确。
答案B
7.(多选)如图是一定质量的气体在不同温度下的两条p-图线。由图可知( )
A.一定质量的气体在发生等温变化时,其压强与体积成正比
B.一定质量的气体在发生等温变化时,其压强与体积成反比
C.T1>T2
D.T1解析一定质量的气体温度不变时,pV=常量,所以其p-图线是过原点的直线,选项A错误,选项B正确;对同一部分气体来说,体积相同时,温度越高,压强越大,所以T1答案BD
8.采用如图所示装置可以验证玻意耳定律,主要器材是针管及其附件。可测定大气压强的值,实验步骤如下:
(1)将针管水平固定,拔下橡皮帽,向右将活塞从针管中抽出;
(2)用天平称出活塞与固定在其上的支架的总质量为M;
(3)用游标卡尺测出活塞直径d;
(4)再将活塞插入针管中,保持针管中有一定质量的气体,并盖上橡皮帽,此时,从针管上可读出气柱体积为V1,如图所示;
(5)将弹簧测力计挂钩钩在活塞支架上,向右水平缓慢拉动活塞到一定位置,此时,弹簧测力计读数为F,气柱体积为V2。
试用以上的直接测量数据,写出大气压强的最终表达式p0= ,本实验中第 实验步骤是多余的。?
解析开始时气体的压强为p0,向右水平缓慢拉动活塞到一定位置,弹簧测力计读数为F时气体的压强p1:
p1=p0-=p0-=p0-
该过程中温度不变,则:p0V1=p1V2
整理得:p0=
由上面的式子可知,在表达式中,与活塞及固定在其上的支架的总质量无关,所以步骤(2)是多余的。
答案 (2)
9.
如图所示,U形管两臂粗细不等,开口向上。右端封闭的粗管横截面积是左端开口的细管横截面积的3倍,管中装入水银,大气压强p0相当于76 cm水银柱产生的压强,即101 kPa。左端开口,管中水银面到管口距离为11 cm,且水银面比封闭管内高4 cm,右端封闭管内空气柱长为11 cm。现将开口端用小活塞封住,并缓慢推动活塞,使两管液面相平,推动过程中管中的气体温度始终保持不变。试求:
(1)粗管中气体的最终压强;
(2)活塞推动的距离。
解析设左管横截面积为S,则右管横截面积为3S。
(1)以右管封闭气体为研究对象,p1=p0,V1=11 cm×3S,V2=10 cm×3S
由玻意耳定律,有p1·V1=p2·V2,则p2≈117 kPa
(2)以左管被活塞封闭气体为研究对象,
p1=p0,V1=11 cm×S,p2=p0
由玻意耳定律,有p1V1=p2V2,
解得V2=9.5 cm×S
活塞推动的距离l=11 cm+3 cm-9.5 cm=4.5 cm。
答案(1)117 kPa (2)4.5 cm
能力提升
1.(多选)一定质量的气体,在温度不变的条件下,将其压强变为原来的2倍,则( )
A.气体分子的平均动能增大
B.气体的密度变为原来的2倍
C.气体的体积变为原来的一半
D.气体的分子总数变为原来的2倍
解析温度是分子平均动能的标志,由于温度T不变,故分子的平均动能不变,据玻意耳定律得p1V1=2p1V2,得V2=V1
ρ1=,ρ2=
即ρ2=2ρ1,故B、C正确。
答案BC
2.
如图所示,空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中,筒中液面与A点齐平。现缓慢将其压到更深处,筒中液面与B点齐平,不计气体分子间相互作用,且筒内气体无泄漏(液体温度不变)。下列图象中能体现筒内气体从状态A到B变化过程的是( )
解析气体发生等温变化,由玻意耳定律可知,气体的压强与体积成反比,金属筒从A下降到B的过程中,气体体积V变小,压强p变大,选项C正确。
答案C
3.竖直例立的U形玻璃管一端封闭,另一端开口向下,如图所示,用水银柱封闭一定质量的理想气体,在保持温度不变的情况下,假设在管子的D处钻一小孔,则管内被封闭的气体压强p和气体体积V变化的情况为 ( )
A.p,V都不变 B.V减小,p增大
C.V增大,p减小 D.无法确定
解析设玻璃管两侧水银面高度差是h,大气压为p0,封闭气体压强p=p0-ph,在管子的D处钻一小孔,封闭气体压强大小变为p0,气体温度不变,压强变大,由玻意耳定律可知,封闭气体体积变小,故选项B正确,A、C、D错误。
答案B
4.空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L,现再充入1.0 atm的空气9.0 L。设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,则充气后储气罐中气体压强为( )
A.2.5 atm B.2.0 atm
C.1.5 atm D.1.0 atm
解析根据玻意耳定律有p1V1+p2V2=p3V3,解得p3=2.5 atm。
答案A
5.(多选)如图所示,图线1和2分别表示一定质量的气体在不同温度下的等温线,下述说法正确的有( )
A.图线1对应的温度高于图线2对应的温度
B.图线1对应的温度低于图线2对应的温度
C.气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中,分子间平均距离增大
D.气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中,分子间平均距离减小
解析p-V图中,图线1在图线2外侧,其对应温度较高。图线1中,气体由状态A变化到状态B为等温膨胀过程,体积增大。气体分子间的平均距离将增大。故选A、C。
答案AC
6.(2018全国卷Ⅲ)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱,水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时,左、右两边空气柱的长度分别为l1=18.0 cm和l2=12.0 cm,左边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上,没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中,气体温度不变。
解析设U形管两端竖直朝上时,左、右两边气体的压强分别为p1和p2。U形管水平放置时,两边气体压强相等,设为p,此时原左、右两边气柱长度分别变为l1'和l2'。由力的平衡条件有
p1=p2+ρg(l1-l2) ①
式中ρ为水银密度,g为重力加速度大小。由玻意耳定律有
p1l1=pl1' ②
p2l2=pl2' ③
两边气柱长度的变化量大小相等
l1'-l1=l2-l2' ④
由①②③④式和题给条件得
l1'=22.5 cm⑤
l2'=7.5 cm⑥
答案22.5 cm 7.5 cm
6
