2气体的等容变化和等压变化

1高中物理选修3-3同步训练试题解析一、选择题1．密封在压强不变的容器中的气体，当温度升高时()A．体积变大B．体积变小C．体积不变D．都有可能解析：本题考查的知识点是气体的等压变化．压强不变时，体积V与温度T成正比，因此温度升高时，气体的体积应变大．故正确答案为A.答案：A2．下列说法中正确的是()A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大B．一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强解析：气体质量一定时，pVT＝恒量，显然A对、B错；由气体压强产生的原因知C错；D选项因为容器密闭，气体对器壁有压强，故选A.答案：A3．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线与t轴交点对应的温度是－273.15℃，而甲图中V－t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．乙图表明随温度每升高1℃，压强增加相同，但甲图随温度的升高压强不变解析：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0K，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：AD4．如图所示，一导热性良好的气缸内用活塞2封住一定量的气体(不计活塞与缸壁摩擦)，温度升高时，改变的量有()A．活塞高度hB．气缸高度HC．气体压强pD．弹簧长度L解析：以气缸整体为研究对象，由受力平衡知弹簧弹力等于总重力，故L、h不变，设缸壁的重力为G1，则封闭气体的压强p＝p0－G1S保持不变，当温度升高时，由盖—吕萨克定律知气体体积增大，H将减小，故只有B项正确．答案：B5．贮气罐内的某种气体，在密封条件下，温度从13℃上升到52℃，则气体的压强()A．升高为原来的4倍B．降低为原来的1/4C．降低为原来的2225D．升高为原来的2522解析：T1＝(273＋13)K＝286KT2＝(273＋52)K＝325K由查理定律：p1T1＝p2T2所以p2＝T2T1p1＝325286p1＝2522p1答案：D6．一定质量的理想气体的p－t图象如图所示，在气体由状态A变化到状态B的过程中，其体积()A．一定不变B．一定减小C．一定增加D．不能判定解析：图中横坐标表示的是摄氏温度t，若BA的延长线与t轴相交在－273.15℃，则表示A到B过程中体积是不变的．但是，由图中未表示出此点，故无法判定体积变化情况，D正确．答案：D7．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30cm，当水温是90℃时，空气柱的长度是36cm，则该同学测得的绝对零度相当于()3A．－273℃B．－270℃C．－268℃D．－271℃解析：设绝对零度相当于T0则T1＝－T0＋30，V1＝30ST2＝－T0＋90，V2＝36S由盖—吕萨克定律得V1T1＝V2T2代入数据解得T0＝－270℃故选B.答案：B8.一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在p－T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点，bc垂直于ab，而cd平行于ab，由图可以判断()A．ab过程中气体体积不断减小B．bc过程中气体体积不断减小C．cd过程中气体体积不断增大D．da过程中气体体积不断增大解析：在p－T图象中，过气体状态点b和坐标原点O的连线的斜率与气体在该状态下体积的倒数成正比．由于ab的延长线通过坐标原点，斜率不变，气体发生等容变化；若将Oc与Od连接起来，可得出另两条等容线，它们的斜率关系koc＞kod＞kab，故bc过程体积减小，cd过程体积增大，da过程体积增大．答案：BCD9．如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的p－T图象，由图象可知()4A．VA＝VBB．VB＝VCC．VBVCD．VAVC解析：图线AB的延长线过p－T图象的坐标原点，说明从状态A到状态B是等容变化，故A正确；连接OC，该直线也是一条等容线，且直线的斜率比AB小，则C状态的体积要比A、B状态大，故C也正确；也可以由玻意耳定律来分析B到C的过程，该过程是等温变化，由pV＝C知，压强p减小，体积V必然增大，同样可得C项是正确的．答案：AC二、非选择题10．为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时所能承受的最大内部压强，某同学自行设计制作了一个简易的测试装置．该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器．测度过程可分为如下操作步骤：a．记录密闭容器内空气的初始温度t1；b．当安全阀开始漏气时，记录容器内空气的温度t2；c．用电加热器加热容器内的空气；d．将待测安全阀安装在容器盖上；e．盖紧装有安全阀的容器盖，将一定量空气密闭在容器内．(1)将每一步骤前的字母按正确的操作顺序排列：________；(2)若测得的温度分别为t1＝27℃，t2＝87℃，已知大气压强为1.0×105Pa，则这个安全阀能承受的最大内部压强的测试结果是________．解析：(1)将安全阀安装在容器盖上，密封空气，记录其初始温度t1，然后加热密封空气，待漏气时记录容器内的空气温度t2，故正确的操作顺序为deacb.(2)已知T1＝300K，T2＝360K，p0＝1.0×105Pa，由于密封空气的体积不变，由查理定律可得p0T1＝pT2，故p＝p0T2T1＝1.0×105×360300Pa＝1.2×105Pa.答案：(1)deacb(2)1.2×105Pa11．如图所示，汽缸A中封闭有一定质量的气体，活塞B与A的接触面是光滑的且不漏气，B上放一重物C，B与C的总重力为G，大气压为1atm.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＋GS，其中S为活塞的横截面积，应用盖—吕萨克定律即可求解．5以汽缸内气体为研究对象．初状态温度T1＝(273＋20)K＝293K，体积V1＝h1S；末状态温度T2＝(273＋100)K＝373K．由盖—吕萨克定律可得V1T1＝V2T2(式中温度为热力学温度)求得V2＝T2T1V1＝T2T1h1S变化后活塞与汽缸底部的距离为h2＝V2S＝373293h1＝1.27h1.答案：1.27h112.一定质量的理想气体，由A状态沿AB直线变化到B状态，如图所示，求：(1)如果气体在A点的温度为27℃，问气体在B点的温度是多少？(2)在由A变化到B的过程中，气体的最高温度是多少？解析：(1)由图可直接读出：pA＝3(大气压)，pB＝1(大气压)，VA＝1(升)，VB＝3(升)．∴由理想气体状态方程：pAVATA＝pB·VBTB，即3×1300＝1×3TB.∴TB＝300K，tB＝27℃.(2)解法一由理想气体状态方程pVT＝c可知，要使温度最高，要求p·V值最大，由图中可看出当p＝2(大气压)，V＝2(l)时，p和V所围成面积最大．∴3×1300＝2×2Tm，∴Tm＝400K，tm＝127℃.解法二据直线方程的两点式，可建立直线A的方程：p－pApB－pA＝V－VAVB－VA，即p－31－3＝V－13－1.∴p＝－V＋4，即p＋V＝4.由均值定理，当p＝V＝2时，p·V最大，代入方程计算结果同上．答案：(1)27℃(2)127℃