鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 课时分层作业5　理想气体状态方程word版含答案

课时分层作业(五)　理想气体状态方程
(建议用时：25分钟)
1．(多选)一定质量的理想气体，初始状态为p、V、T，经过一系列状态变化后，压强仍为p，则下列过程中不可实现的是(　　)
A．先等温膨胀，再等容降温
B．先等温压缩，再等容降温
C．先等容升温，再等温压缩
D．先等容降温，再等温压缩
AC　[根据理想气体的状态方程＝C，若经过等温膨胀，则T不变，V增加，p减小，再等容降温，则V不变，T降低，p减小，最后压强p肯定不是原来值，A不可实现；同理可以确定C不可实现．]
2．(多选)如图为一定质量的理想气体两次不同体积下的等容变化图线，有关说法正确的是(　　)
A．a点对应的气体分子密集程度大于b点对应的气体分子密集程度
B．a点对应的气体状态其体积等于b点对应的气体体积
C．由状态a沿直线ab到状态b，气体经历的是等容过程
D．由状态a沿直线ab到状态b，气体经历的是等温过程
AD　[由＝C，a点对应的气体状态其体积小于b点对应的气体体积，故a点对应的气体分子密集程度大于b点对应的气体分子密集程度，故A正确，B错误；由状态a沿直线ab到状态b，气体经历的是等温过程，故C错误，D正确．]
3．(多选)关于理想气体的状态变化，下列说法正确的是(　　)
A．一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍
B．一定质量的理想气体由状态1变化到状态2时，一定满足方程＝
C．一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍
D．一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半
BC　[一定质量的理想气体压强不变，体积与热力学温度成正比．温度由100 ℃上升到200 ℃时，体积增大为原来的1.27倍，A错误；理想气体状态方程成立的条件为质量不变，B正确；由理想气体状态方程＝恒量可知，C正确，D错误．]
4．(多选)如图所示是理想气体经历的两个状态的p?T图像，对应的p?V图像和V?T图像不正确的是(　　)
A　　　 　B　　　　C　　　　D
AB　[由p?T图像可知，气体先经历等容变化，后经历等温膨胀，所以对应的p?V图像是C，所以C正确，对应的V?T图像是D，所以D正确．]
5．(多选)在下列图中，能反映一定质量的理想气体经历了等温变化→等容变化→等压变化后，又回到初始状态的图是(　　)
A　　　　　B　　　　　C　　　　D
ACD　[根据p?V、p?T、V?T图像的物理意义可以判断，其中B反映的是理想气体经历了等温变化→等压变化→等容变化，与题意不符，故A、C、D项符合要求．]
6．如图为医院给病人输液的部分装置，A为输液瓶，B为滴壶，C为进气管，与大气相通。在输液过程中(假设病人保持不动、瓶A液体未流完)(　　)
A．瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均减小
B．瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均增大
C．瓶A上方的气体压强增大，滴壶B中的气体压强不变
D．瓶A上方的气体压强减小，滴壶B中的气体压强不变
C　[瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差，瓶A中的液面下降，液体产生的压强就减小，所以瓶A上方气体的压强会增大．进气管C处的压强为大气压强，不变化，从C到滴壶B之间的液柱高度不变，所以滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的，故A、B、D错误，C正确．]
7．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
A　[对于一定质量的理想气体pV＝CT，得出V＝C．当温度降低，压强增大时，体积减小，故A正确；当温度升高，压强不变时，体积增大，故B错；当温度升高，压强减小时，体积增大，故C错；当温度不变，压强减小时，体积增大，故D错．]
8．(多选)如图所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境保持恒温，分别用p、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下图中哪几个图像表示(　　)
A　　　　B　　　　　C　　　　　D
AD　[由题意知，由状态①到状态②过程中，温度不变，体积增大，根据＝C可知压强将减小．对A图像进行分析，p?V图像是双曲线即等温线，且由①到②体积增大，压强减小，故A正确；对B图像进行分析，p?V图像是直线，温度会发生变化，故B错误；对C图像进行分析，可知温度不变，体积却减小，故C错误；对D图像进行分析，可知温度不变，压强是减小的，故体积增大，D选项正确．]
9．如图所示，一粗细均匀的导热U形玻璃管，其右端开口，左端由水银柱封有一段理想气体。当大气压强为76 cmHg，环境温度为27 ℃时，气柱长为16 cm，开口端水银面比封闭端水银面低4 cm，求：
(1)该状态下封闭气体的压强p1和热力学温度T1；
(2)对封闭气体缓慢加热，当其温度上升到多少℃时，气柱长变为20 cm．
[解析]　(1)由p1＋ph1＝p0，
得p1＝p0－ph1＝72 cmHg，
T1＝(273＋27)K＝300 K．
(2)p2＝p0＋ph2＝80 cmHg，
由＝，
得T2＝T1＝416.7 K，
t2＝(416.7－273)℃＝143.7 ℃．
[答案]　(1)72 cmHg　300 K　(2)143.7 ℃
(建议用时：15分钟)
10．已知湖水深度为20 m，湖底水温为4 ℃，水面温度为17 ℃，大气压强为1.0×105 Pa．当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g＝10 m/s2，ρ水＝1.0×103 kg/m3)(　　)
A．12.8倍　 B．8.5倍
C．3.1倍 D．2.1倍
C　[湖底压强大约为p0＋ρ水gh，即3个大气压，由气体状态方程：＝，则求得当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的3.1倍，选项C正确．]
11．一定质量的理想气体由状态A变为状态D，其有关数据如图甲所示，若状态D的压强是2×104 Pa．
甲　　　　　　　　　乙
(1)求状态A的压强；
(2)请在乙图中画出该状态变化过程的p?T图像，并分别标出A、B、C、D各个状态，不要求写出计算过程．
[解析]　(1)据理想气体状态方程：＝，则pA＝＝ Pa＝4×104 Pa．
(2)A→B等容变化、B→C等温变化、C→D等容变化，根据理想气体状态方程可求得各状态的参量．p?T图像及A、B、C、D各个状态如图所示．
[答案]　(1)4×104 Pa　(2)见解析图
12．如图所示，横截面积相同的绝热气缸A与导热气缸B固定于水平面上，由刚性轻杆连接的两绝热活塞与气缸间无摩擦．两气缸内装有理想气体，初始时A、B气缸内气体的体积均为V0、温度均为T0．现缓慢加热A中气体，达到稳定后停止加热，此时A中气体压强变为原来的1.5倍．设环境温度保持不变，求这时气缸A中气体的体积V和温度T．
[解析]　设初态压强为p0，膨胀后A、B压强相等pB＝1.5p0，
B中气体始、末状态温度相等，有
p0V0＝1.5p0(2V0－VA)，
解得VA＝V0，
A部分气体满足＝，
解得TA＝2T0．
[答案]　V0　2T0
13．如图所示，粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管，当t1＝31 ℃、大气压强p0＝76 cmHg时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长L1＝8 cm，求：
(1)当温度t2是多少时，左管气柱L2为9 cm；
(2)当温度达到上问中的温度t2时，为使左管气柱长L为8 cm，应在右管中加入多长的水银柱．
[解析]　(1)初状态：p1＝p0＝76 cmHg，
V1＝L1S，T1＝304 K，
末状态：p2＝p0＋2 cmHg＝78 cmHg，
V2＝L2S，T2＝？
根据理想气体状态方程＝，
代入数据得T2＝351 K，t2＝78 ℃．
(2)设应在右管中加入h cm水银柱，p3＝p0＋h＝(76＋h)cmHg，V3＝V1＝L1S，T3＝T2＝351 K，
根据理想气体状态方程＝，
代入数据得h＝11.75 cm．
[答案]　(1)78 ℃　(2)11.75 cm
7/7