高中物理人教版选修3-3课后练习题 8.2气体的等容变化和等压变化 Word版含解析

气体的等容变化和等压变化
基础达标练
1．如图，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)，当温度升高时，改变的量有(　　)
A．活塞高度h
B．汽缸体高度H
C．气体压强p
D．弹簧长度L
2．如图所示，某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度，当容器水温是30℃时，空气柱长度为30 cm，当水温是90℃时，空气柱的长度是36 cm，则该同学测得的绝对零度相当于多少摄氏度(　　)
A．－273℃ B．－270℃
C．－268℃ D．－271℃
3．(多选)如图中描述一定质量的气体做等压变化的图线是(　　)
4．一个密闭的钢管内装有空气，在温度为27℃时，压强为1大气压，若温度上升到87℃，管内空气的压强为(　　)
A．3.2大气压 B．0.3大气压
C．1.2大气压 D.大气压
5．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，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
6．(多选)一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程的V ? T图象如图所示，则(　　)
A．在过程A→C中，气体的压强不断变小
B．在过程C→B中，气体的压强不断变大
C．在状态A时，气体的压强最小
D．在状态B时，气体的压强最大
7．(多选)如图所示，甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象，关于这两个图象的正确说法是(　　)
A．甲是等压线，乙是等容线
B．乙图中p ? t图线与t轴交点对应的温度是－273.15 ℃，而甲图中V ? t图线与t轴的交点不一定是－273.15 ℃
C．由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成直线关系
D．乙图表明温度每升高1 ℃，压强增加相同，但甲图表明随温度的升高压强不变
8．有一上端开口、竖直放置的玻璃管，管中有一段15 cm长的水银柱将一些空气封闭在管中，如图所示，此时气体的温度为27℃.当温度升高到30℃时，为了使气体体积不变，需要再注入多少水银？(设大气压强为p0＝75 cmHg且不变，水银密度ρ＝13.6 g/cm3)
9．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M＝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，已知大气压强为p0＝1.0×105 Pa，重力加速度为g＝10 m/s2，T＝t＋273 K，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？
能力提升练
10．一定质量的理想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．升高了40.5 ℃ D．升高了450 ℃
11．如图所示是一定质量的气体从状态A经过状态B到状态C，再到状态A的p ? T图象，由图可知(　　)
A．VA＝VB B．VB＞VC
C．VB＝VC D．VA＞VC
12．如图所示，带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，其下部放入盛水的烧杯中．注射器活塞的横截面积S＝5×10－5 m2，活塞及框架的总质量m0＝5×10－2 kg，大气压强p0＝1.0×105 Pa.当水温为t0＝13 ℃时，注射器内气体的体积为5.5 mL.求：(g取10 m/s2)
(1)向烧杯中加入热水，稳定后测得t1＝65 ℃时，气体的体积为多大？
(2)保持水温t1＝65 ℃不变，为使气体的体积恢复到5.5 mL，则要在框架上挂质量多大的钩码？
13．汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低会造成耗油上升．已知某型号轮胎能在－40 ℃～90 ℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm，最低胎压不低于1.6 atm，那么t＝20 ℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？(设轮胎容积不变)
分层训练(七)　气体的等容变化和等压变化
1．解析：气体做等压变化，温度升高时，体积变大，所以汽缸体高度H减小．
答案：B
2．解析：设绝对零度相当于T0
则初态：T1＝－T0＋30℃，V1＝30S
末态：T2＝－T0＋90℃，V2＝36S
由盖—吕萨克定律＝
代入数据解得T0＝－270℃.故选B.
答案：B
3．解析：等压线的延长线与横轴的交点为热力学温度的零度，故C、D正确．
答案：CD
4．解析：由查理定律得＝，故p2＝1.2个大气压，C正确．
答案：C
5．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
6．解析：A→C过程中，气体的体积不变，发生等容变化，由＝C可知，温度升高，压强增大，故A错误；在C→B过程中，发生等温变化，由pV＝C可知，体积减小，压强增大，故B正确；综上所述，在A→C→B过程中，气体的压强始终增大，所以气体在状态B时的压强最大，在状态A时的压强最小，故C、D正确．
答案：BCD
7．解析：由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15)及盖—吕萨克定律V＝CT＝C(t＋273.15)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为－273.15℃，即热力学温度的0 K，故B错；查理定律及盖—吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故C错；由于图线是直线，故D正确．
答案：AD
8．解析：设再注入的水银柱长为x，以封闭在管中的气体为研究对象，气体做等容变化．
初态：p1＝p0＋15 cmHg＝90 cmHg，T1＝(273＋27) K＝300 K；末态：p2＝(90＋x) cmHg，T2＝(273＋30) K＝303 K.
由查理定律＝得＝，解得x＝0.9 cm.则注入水银柱的长度为0.9 cm.
答案：注入水银柱的长度为0.9 cm
9．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＝Mg＋p0S，
解得：p1＝3×105 Pa.
(2)当活塞恰好静止在汽缸缸口AB处时，缸内气体温度为T2，压强为p2，
此时仍有p2S＝Mg＋p0S，
由题意知缸内气体为等压变化，对这一过程研究缸内气体，
由盖—吕萨克定律得：＝
所以T2＝2T1＝600 K，故t2＝(600－273)℃＝327 ℃.
答案：(1)3×105 Pa　(2)327 ℃
10．解析：根据盖—吕萨克定律，可得＝，ΔT＝ΔV＝ K×V＝150 K．升高了150 K和升高了150℃是等效的，故B正确．
答案：B
11．解析：A沿直线到B是等容过程，因此VA＝VB，故A项正确；连接OC可知，直线OC的斜率比直线OB的斜率小，因此VB＜VC，VA＜VC，故B、C、D均错误．
答案：A
12．解析：(1)由盖—吕萨克定律＝，得V1＝6.5 mL
(2)由玻意耳定律
ρ0＋V1＝p0＋V0，
解得m＝0.1 kg
答案：(1)6.5 mL　(2)0.1 kg
13．解析：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化．
设在T0＝293 K充气后的最小胎压为pmin最大胎压为pmax.依题意知，当T1＝233 K时胎压为p1＝1.6 atm.
根据查理定律＝，即＝.
解得：pmin＝2.01 atm.
当T2＝363 K时胎压为p2＝3.5 atm.根据查理定律＝，即＝.
解得：pmax＝2.83 atm.
答案：2.01 atm～2.83 atm