高中物理人教版选修3-3课后练习题 8.1气体的等温变化 Word版含解析

气体的等温变化
基础达标练
1．如图所示为一竖直放置的圆筒形注射器，活塞上端接有压力表，能够直接表示出注射器内密闭气体的压强．开始时活塞处于静止状态，若用力推动活塞，使活塞缓慢向下移动一段距离，不计活塞与注射器内壁间的摩擦，环境温度保持不变．在活塞移动过程中，密闭气体的压强将(　　)
A．增大 B．减小
C．不变 D．无法判断
2．下列图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中(C中图线为双曲线的一支)正确描述一定质量的气体不是等温变化的是(　　)
3．如图，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，则气体的温度(　　)
A．升高 B．降低
C．不变 D．无法判断
4.
如图所示，竖直放置的上端封闭、下端开口的粗细均匀的玻璃管中，一段水银柱封闭着一段长为l的空气柱．若将这根玻璃管倾斜45°(开口端仍在下方)，空气柱的长度将发生下列哪种变化(　　)
A．变长 B．不变
C．变短 D．无法确定
5．一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图中实线所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度(　　)
A．一直下降 B．先上升后下降
C．先下降后上升 D．一直上升
6．某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0的空气的体积为(　　)
A.V B.V
C.－1V D.＋1V
7．一定质量的气体，压强为3 atm，保持温度不变，当压强减小2 atm时，体积变化4 L，则该气体原来的体积为(　　)
A. L B．2 L
C. L D．8 L
8．(多选)如图所示，一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中(　　)
A．从A到B的过程温度升高
B．从B到C的过程温度升高
C．从A到C的过程温度先降低再升高
D．A、C两点的温度相等
9．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．A与B的状态参量相同
D．B→C体积减小，压强减小，温度不变
10．用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：
①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接．
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p.
③用V ? 图象处理实验数据，得出如图乙所示的图线．
(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是______________________．
(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是________和________．
11.如图所示，长50 cm的玻璃管开口向上竖直放置，用15 cm长的水银柱封闭了一段20 cm长的空气柱，外界大气压强为75 cm汞柱．现让玻璃管自由下落．不计空气阻力，求稳定时气柱的长．(可以认为气柱温度没有变化)
能力提升练
12．有一段12 cm长的水银柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体，若开口向上将玻璃管放置在倾角为30°的光滑斜面上，在下滑过程中被封气体的压强为(大气压强p0＝76 cmHg)(　　)
A．76 cmHg B．82 cmHg
C．88 cmHg D．70 cmHg
13．如图，粗细均匀的玻璃管A和B由一橡皮管连接，一定质量的空气被水银柱封闭在A管内，初始时两管水银面等高，B管上方与大气相通．若固定A管，将B管沿竖直方向缓慢下移一小段距离H，A管内的水银面高度相应变化h，则(　　)
A．h＝H B．h＜
C．h＝ D.＜h＜H
14．如图所示，导热汽缸平放在水平地面上，用横截面积为S＝0.1×10－2 m2的光滑活塞A和B封闭两部分理想气体Ⅰ和Ⅱ，活塞A、B的质量分别为mA＝2 kg，mB＝4 kg，活塞A、B到汽缸底部的距离分别为20 cm和8 cm.现将汽缸转至开口向上，环境温度不变，外界大气压强p0＝1.0×105 Pa.待状态稳定时，求活塞A移动的距离．
分层训练(六)　气体的等温变化
1．解析：由玻意耳定律pV＝常数可知，V减小，p增大．
答案：A
2．解析：等温变化过程中，p∝，所以A、B、C表示等温变化，D不是等温变化．
答案：D
3．解析：从图象可以看出，气体状态变化过程中，其pV乘积逐渐变大，所以其温度逐渐升高，A正确，B、C、D错误．
答案：A
4．解析：设水银柱的长度为h，竖直放置时，气体的压强为p1＝p0－h；玻璃管倾斜45°时，气体的压强为p2＝p0－hcos 45°，根据p1l＝p2l′，则l′变短．选项C正确．
答案：C
5．解析：根据过线段AB上各点的等温线与过A、B两点的等温线进行比较，分析可知图线离坐标轴越远，气体温度越高，故气体沿直线AB变化的过程中，温度先上升后下降，最后TB＝TA，B正确．
答案：B
6．解析：设将要充入的气体的体积为V′，据玻意耳定律有p0(V＋V′)＝pV，
解得V′＝－1V，故选C.
答案：C
7．解析：由题意知p1＝3 atm，p2＝1 atm，当温度不变时，一定质量气体的压强减小则体积变大，所以V2＝V1＋4 L，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得V1＝2 L，故B正确．
答案：B
8．解析：
作出过B点的等温线如图所示，可知TB＞TA＝TC，可知从A到B的过程温度升高，A项正确；从B到C的过程温度降低，B项错误；A、C两点在同一等温线上，C项错误，D项正确．
答案：AD
9．解析：D→A是一个等温过程，A对；A，B两状态温度不同，A→B的过程中不变，则体积V不变，此过程中气体的压强、温度会发生变化，B，C错；B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D错．
答案：A
10．解析：(1)为了保证气体的质量不变，要用润滑油涂在活塞上以达到封闭效果．
(2)气体的体积变化，外界对气体做正功或负功，要让气体与外界进行足够的热交换，一要时间长，也就是动作缓慢，二要活塞导热性能好．
答案：(1)用润滑油涂活塞　(2)慢慢地抽动活塞　活塞导热性能好
11．解析：根据玻意耳定律得
p1L1S＝p2L2S
p1＝90 cm汞柱
p2＝75 cm汞柱
L1＝20 cm
解得L2＝24 cm
24 cm＋15 cm＝39 cm<50 cm.
所以水银没有溢出，气柱长24 cm.
答案：24 cm
12．解析：水银柱所处的状态不是平衡状态，因此不能用平衡条件来处理．水银柱的受力分析如图所示，因玻璃管和水银柱组成系统的加速度a＝gsin 30°，所以对水银柱由牛顿第二定律得：
p0S＋mgsin 30°－pS＝ma，
故p＝p0.
答案：A
13．解析：根据题意，原来A、B管内的水银高度相同，有pA＝p0；B管下移后，设A管水银下移高度为h，B管内水银末位置高度如图所示，
A、B管内末位置水银高度差为h1，则B管内水银初、末位置高度差为：h＋h1，可以计算B管下降的高度为：H＝2h＋h1，此时由于A管内水银下降，则A管气体体积增加，压强减小，即p′A＜p0，此时有：p′A＋p1＝p0，计算得p′A＋ρg(H－2h)＝p0，最后有：h＝＋，由于p′A＜p0，所以h＜，故选项B正确．
答案：B
14．解析：对理想气体Ⅰ，由玻意耳定律p0L1S＝p1L′1S
p1＝p0＋
代入数据得L′1＝0.1 m
对理想气体Ⅱ，由玻意耳定律p0L2S＝p2L′2S
p2＝p1＋
代入数据得L′2＝0.05 m
故活塞A移动的距离
d＝(L1＋L2)－(L′1＋L′2)＝0.05 m
答案：0.05 m