高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 气体的等压变化和等容变化课时作业

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 气体的等压变化和等容变化课时作业，共17页。试卷主要包含了单选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
第二章气体、固体和液体第三节气体的等压变化和等容变化一、单选题1．关于热现象，下列说法正确的是（　　）A．用棉线做酒精灯的灯芯是利用了毛细现象B．分子间的距离越近，分子间的作用力一定越大C．理想气体温度升高，压强一定增大D．酱油的色素分子扩散到了鸡蛋蛋清内，说明分子间有相互作用力2．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（g取10 m/s2，ρ水=1.0×103 kg/m3）（　　）A．2.8倍 B．8.5倍 C．3.1倍 D．2.1倍3．如图所示，将一只倒置的试管竖直地插入装水容器内，试管内原有的空气被压缩，此时，试管内外水面的高度差为h，可使h变大的是（　　）A．将试管向上提一些 B．向容器内倒入少许水 C．环境温度降低 D．大气压强增大4．如图，两端封闭的玻璃管水平放置，一段水银将管内气体分隔为左右两部分A和B，已知两部分气体初始温度相等，且体积VA＞VB。若A、B两部分气体同时升高相同的温度，水银柱将（　　）A．向右移动 B．向左移动 C．静止不动 D．无法确定向哪移动5．如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断正确的是（　　）A．A→B过程温度升高，压强变大 B．B→C过程体积不变，压强变小C．B→C过程体积不变，压强不变 D．C→D过程温度不变，压强变小6．一定质量的理想气体处于某一平衡状态，此时其压强为p0，有人设计了四种途径，使气体经过每种途径后压强仍为p0。这四种途径是(　　)①先保持体积不变，降低温度，再保持温度不变，压缩体积②先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，让体积膨胀③先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，使气体升温④先保持温度不变，压缩气体，再保持体积不变，使气体降温A．①、②不可能B．③、④不可能C．①、③不可能D．①、②、③、④都可能7．一定质量的理想气体，在温度不变的情况下压强变为原来的2倍，则体积变为原来的（　　）A．4倍 B．2倍 C． D．8．如图所示，一定质量的理想气体由状态a经过等压变化到达状态b，再从状态b经过等容变化到达状态c。状态a与状态c温度相等。下列说法正确的是（　　）A．气体在状态a的温度大于在状态b的温度 B．气体在状态a的内能等于在状态c的内能C．从状态a到状态b的过程中，外界对气体做正功 D．从状态b到状态c的过程中，气体的内能增加9．如图所示，内壁光滑的气缸竖直放置在地面上，T形活塞的质量为M，下底面积为S，上底面积为4S，若大气压强为p0，则被封闭气体的压强p等于（　　）A． B．C． D．条件不够，无法判断10．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。若观察到玻璃管内水柱上升，则可推测外界大气的变化可能是（　　）A．温度不变，压强减小 B．温度升高，压强不变C．温度升高，压强减小 D．温度不变，压强增大11．如图为一简易恒温控制装置，一根足够长的玻璃管竖直放置在水槽中，玻璃管内装有一段长L＝4cm的水银柱，水银柱下方封闭有一定质量的理想气体（气体始终处在恒温装置中且均匀受热）．开始时，开关S断开，水温为27℃，水银柱下方空气柱的长度为L0＝20cm，电路中的A、B部分恰好处于水银柱的正中央．闭合开关S后，电热丝对水缓慢加热使管内气体温度升高；当水银柱最下端恰好上升到A、B处时，电路自动断开，电热丝停止加热．大气压强p0＝76cmHg．则水温为多少时电路自动断开（   ）A．320K B．340K C．330K D．333K12．某同学用如图装置“研究一定质量气体在体积不变时，其压强与温度的关系”。测得初始状态的压强为 ，温度为。现逐渐加入热水使水温升高，同时测量压强和温度， 并记录下每次测量结果与初始值的差值和。该过程中下列图像一定正确的是（　　）A． B． C． D．二、填空题13．实验发现，二氧化碳气体在水深处将会变成液体。现用一活塞将一定量的二氧化碳气体封入某导热容器中，并将该容器沉入海底。已知随着深度的增加，海水温度逐渐降低，则在容器下沉过程中，容器内气体的密度将会 ______ （选填“增大”、“减小”或“不变”），气体的饱和汽压将会 ______ （选填“增大”、“减小”或“不变”）；14．如图，一定质量的理想气体从状态开始，经历过程①、②、③、④到达状态e。其中过程①中气体的压强逐渐___________（填“增大”或“减小”），过程②中气体对外界做___________（填“正功”或“负功”），状态d的压强比状态的压强___________（填“大”或“小”）。15．气缸侧立于水平面上，质量为的活塞位于气缸口处，并将一定质量的气体封闭于气缸中，如图甲所示，不计活塞与缸壁间摩擦。将气缸顺时针缓慢旋转至直立位置时，测得气体温度为，如图乙所示，已知气缸在旋转过程中，活塞在气缸中的位置始终不变。则此时气体压强为_________。之后保持温度不变，在活塞上方加________的重物，活塞可以将气体的体积压缩一半。（大气压强为）16．如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为的U型管，左管上端封闭，石管上端开口。右管中有高的水银柱，水银柱上表面离管口的距离。管底水平段的体积可忽略。环境温度为。大气压强。现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时封闭气体的压强为______；要使封闭气体在回到原来的体积，应将气体温度升高到______。
三、解答题17．如图甲所示为某品牌的可加热饭盒，饭盒盖密封性良好且饭盒盖上有一排气口，饭盒内部横截面积为S，质量、厚度均不计的饭盒盖与玻璃饭盒底部之间封闭了一定质量的理想气体，饭盒盖与玻璃饭盒底部之间的距离为L且饭盒盖固定不动，可以将其看成是一导热性能良好的汽缸，如图乙所示。气体的初始温度为，初始压强为大气压强，已知大气压强为，重力加速度取。现缓慢加热饭盒使其内部气体温度达到360K。（1）求此时封闭气体的压强；（2）打开排气口，设此过程中饭盒内气体温度不变，放出部分气体，使得饭盒内气体压强与外界大气压强相等，求排出气体与原有气体的质量比。18．如图甲，开口向上，内壁光滑密封完好的导热圆柱形气缸竖直放置，在气缸M、N两处设有卡口，使厚度不计但具有一定质量的活塞，只能在M、N之间运动。开始时活塞停在N处，缸内压强p1=1.54×105Pa，温度为527℃，现缓慢放热，活塞运动M处，直到缸内压强P3=1.08x105Pa为止。整个过程中的p-V图像如图乙所示（V轴单位10-3m3，P轴单位105Pa）。设外界大气压p0=1.0×105Pa。（1）写出图乙中气体的变化过程，并求出M、N卡口之间的体积；（2）求活塞刚离开N时气体的温度，以及末状态气缸内气体的温度。（计算结果保留一位小数）
19．将横截面积分别为S1=1×10-3m2和S2=8×10-4m2两个气缸竖直连接。在两气缸连接处及其下方h=10cm处均固定有活塞销。整个气缸被活塞a和活塞b分割成三部分，两活塞用长l=12cm的轻绳连接，上下两部分均与大气直接连通，两活塞之间密闭有一定质量的理想气体。已知活塞a的质量为m1=2kg，活塞b的质量为m2=1kg。初始时，密闭气体的温度为27℃，压强为p0=1×105Pa，两活塞静止于如图所示的位置。外界大气压强恒为p0=1×105Pa，不计活塞和活塞销的厚度，不计活塞和气缸间的摩擦，取g=10m/s2现在开始缓慢升高密闭气体的温度，求：（1）轻绳刚好要被拉直时，密闭气体的温度；（2）若轻绳能承受的最大拉力T=180N，至少需要将温度升高到多少，才能将绳拉断？
 20．2020年11月10日，中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10 909米。作为我国万米载人深潜的重大突破，“奋斗者”号凝聚了中国深潜人的巨大智慧。潜水器在下潜过程中需承受极大的深水压强，这对密封装置提出了极大挑战。我们可以借助于气球来模拟潜水器的下潜实验。如图所示，将气球视为球形，入水前，其半径为R0，已知外界大气压为p0，忽略气球内外的压强差，水的密度为ρ，重力加速度为g，求：（1）不计温度变化，若将气球浸没于水面下深度为h处（h远大于气球半径），求此时气球的半径R；（2）为了使第（1）问中气球的体积跟放入水中前一样，可通过加热的方法使水温升高，求加热后的水温T与外界温度T0之比。             参考答案1．A【解析】A．用棉线做酒精灯的灯芯是利用了毛细现象，A正确；B．当两分子间的距离从很远处靠近时，分子间的作用力先增大后减小，再增大，如图所示，B错误；C．由可知，理想气体温度升高时，若其体积增大，则压强可能减小，C错误；D．酱油的色素分子扩散到了鸡蛋蛋清内，说明物质分子在永不停息地做无规则运动，D错误。故选A。2．C【解析】气泡在湖底的压强 =105+103×10×20 Pa =3×105Pa气泡在湖底的温度为：T1=273+4=277K气泡在水面的压强为：p2=p0=105Pa气泡在水面的温度为：T2=273+17=290K根据理想气体状态方程，有：解得：故选C。3．B【解析】AB．当试管处于静止时，假设试管内与气体接触处有一小液片，此液片受力平衡，则根据平衡条件可得气体的压强将试管向上提一些，管内的气体压强减小，外界大气压不变，则试管内外液面的高度差会减小，向容器内倒入少许水，管内的气体压强增大，外界大气压不变，则试管内外液面的高度差增大，故A错误，B正确；C．环境温度降低，由等压变化可知，气体体积减小，则试管内外液面的高度差减小，故C错误；D．大气压强增大，由等温变化可知，气体体积减小，则试管内外液面的高度差减小，故D错误。故选B。4．C【解析】开始时水银柱平衡，故两侧气体压强相等，设为p，设温度升高△t时气体体积不变，根据理想气体状态方程，有故 两侧初状态温度T相同，升高的温度△T相同，初状态两侧p相等，则两边气体△p相等，水银仍静止不动，故C正确，ABD错误。
故选C。5．B【解析】A．由图象可知，由A→B过程中，温度升高体积变大，体积与热力学温度成正比，由可知，气体压强不变，是等压变化，故A错误；BC．由图象可知，在B→C过程中，气体体积不变温度降低，由可知，气体压强变小，故B正确，C错误；D．由图象可知，在C→D过程中，气体温度不变体积减小，由可知，压强变大，故D错误。
故选B。6．D【解析】根据理想气体的状态方程①先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积时，根据气态方程可知，压强增大，故①正确；②先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，让体积膨胀。根据气态方程得知，压强先增大，后减小，故②正确；③先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，使气体升温，根据气态方程可知，压强先减小后增大，故③正确；
④先保持温度不变，压缩气体，再保持体积不变，使气体降温，根据气态方程得知，压强先增大，后减小，故④正确；故D正确，ABC错误。
故选D。7．C【解析】根据理想气体状态方程有在温度不变的情况下压强变为原来的2倍，体积变为原来的。选项C正确，ABC错误。故选C。8．B【解析】A．气体从状态a到状态b发生等压变化，根据盖-吕萨克定律知，体积增大，温度升高，所以气体在状态b的温度大于在状态a的温度，A错误；B．理想气体的内能只与温度有关，a、c两状态温度相等，内能相等，所以气体在状态a的内能等于气体在状态c的内能，B正确；C．气体从状态a到状态b，体积变大，气体对外界做功，外界对气体左负功，C错误；D．气体从b到c发生等容变化，压强减小，温度降低，内能减小，D错误。故选B。9．C【解析】活塞受重力、大气压力和封闭气体支持力，根据平衡得Mg+p0S=pS解得故ABD错误，C正确；
故选C。10．D【解析】D．设玻璃泡中气体压强为p，外界气压为，则有且玻璃泡中气体与外界大气温度相同，液柱上升，气体体积减小；由理想气体的状态方程可知，在V减小时，若p增大，则T可能增大、减小或不变，故选项D正确；B．若p不变，则T减小，所以选项B错误；AC．若p减小，则T减小，所以选项AC错误。故选D。11．C【解析】当水银柱上升到、处时，电路自动断开，此时空气柱长度为在此过程中空气柱的压强不变，根据盖-吕萨克定律有联立代入数据解得故A、B、D错误，C正确；故选C。12．C【解析】CD.由公式 可知则 ，故C正确，D错误；AB.由公式 可知若横坐标是摄氏温度，则B正确，若横坐标是绝对温度，则A正确，本题选一定正确的故选C。13．增大    减小    【解析】[1]由理想气体状态方程有容器下沉过程中，气体的温度降低，压强增大，所以气体的体积减小，容器内气体的密度将会增大。[2]气体的饱和汽压仅由气体的温度决定，所以温度降低，则气体的饱和汽压将会减小。14．增大    正功    小    【解析】[1]过程①中气体作等容变化，温度升高，根据查理定律，知气体的压强逐渐增大。[2]过程②中气体的体积增大，则气体对外界做正功。[3]连接图中bO和dO，根据数学知识可知，状态d的值大于状态b的值，根据气态方程可知状态d的压强比状态b的压强小。15．；    3    【分析】气体先经历等容变化，后经历等温变化，根据查理定律和玻意耳定律列式求解。【解析】[1]气体等容变化，初状态压强、温度，则末状态压强、温度根据查理定律得解得[2]气体等温变化，设活塞面积为，则解得初状态体积为、末状态压强为、体积为，则根据玻意耳定律得联立上述式子解得16．88.9    320    【解析】[1]对于左端密封气体，状体1的体积为状态1的压强为状态2的体积为根据气体实验定律得解得[2]升温过程是等压变化，根据气体实验定律得将带入得17．（1）；（2）【解析】（1）加热饭盒时，玻璃饭盒内气体体积不变，由查理定律有解得（2）排气过程中封闭气体做等温变化，设最终体积为，则解得同温度、同压强下同种气体的质量比等于体积比，设排出气体的质量为，气体原来的质量为，则联立解得18．（1）气体先做等容变化，然后做等压变化，最后做等容变化，；（2），392K【解析】(1)从图乙可知，气体先做等容变化，然后做等压变化，最后做等容变化，由图乙可知，两卡口M、N之间的体积(2)由图乙可知，开始时气缸内气体的压强为，体积为，温度，活塞刚离开N处时，气体压强，体积为，由查理定律有，解得活塞最终运动到M点，有，体积为，由理想气体状态方程，解得19．(1)450K；(2)1350K【解析】(1)初始时，密闭气体的温度T0=300K，压强p0=1×105Pa，体积当绳刚好拉直时，压强、体积分别为设此时温度为T1，由理想气体状态方程可得代入数据解得T1=450K(2)设绳子要拉断时，两活塞均与活塞销未接触，设此时气体压强为P2，对a、b活塞由平衡条件可得联立可解得p2=2.5×105Pa把T=180N代入第一式可得气体压强为p3=3×105Pa>p2故两活塞应呈如图所示状态即b活塞应顶在上方的活塞销处，此时体积为由理想气体状态方程可得代入数据解得T3=1350K20．（1）；（2）【解析】(1)对于气球内的气体，在水面下深度为h处的压强为①由玻意耳定律得②又③④联立解得(2)由查理定律得⑤联立①⑤得