鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第1章 分子动理论与气体实验定律第5节 气体实验定律精品课时训练

这是一份鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第1章 分子动理论与气体实验定律第5节 气体实验定律精品课时训练，共8页。试卷主要包含了1 m3　B，容积为2 L的烧瓶,在压强为1等内容，欢迎下载使用。

易混易错练

易错点1 混淆布朗运动和分子热运动
1.下列有关布朗运动的叙述中,正确的是( )
A.把碳素墨水滴入清水中,观察到布朗运动,这是碳分子的无规则运动
B.布朗运动是否显著与悬浮在液体中的固体微粒的大小有关
C.布朗运动的激烈程度与液体温度有关,微粒大小一定时,液体温度越高,布朗运动越显著
D.布朗运动的无规则性,反映了液体内部分子运动的无规则性
易错点2 在应用气体实验定律时混淆两种温标
2.如图所示,a、b表示两部分气体的等压线,根据图中信息可知,当t=273 ℃,气体a的体积比气体b的体积大( )

A.0.1 m3 B.0.2 m3 C.0.3 m3 D.0.4 m3
3.容积为2 L的烧瓶,在压强为1.0×105 Pa时,用塞子塞住瓶口,此时瓶内气体温度为27 ℃,当把气体加热到127 ℃时,塞子被弹开了。使气体温度保持127 ℃,稍过一会儿,重新把塞子塞好,停止加热并使它逐渐降温到27 ℃,求:
(1)塞子被弹开前瓶内气体的最大压强;
(2)降温至27 ℃时瓶内气体的压强。
易错点3 在“变质量”问题中不能正确选取研究对象
4.(2023山西太原一模)高压锅是一种常见的锅具,它是通过增大气压来提升液体沸点,进而达到快速烹煮食物的目的。如图为某燃气压力锅结构简图,厨师将食材(包括水)放进锅内后盖上密封锅盖,并将压力阀套在出气孔上开始加热烹煮。当加热至锅内压强为1.27 atm时,压力阀刚要被顶起而发出嘶响声;继续加热,当锅内温度为117 ℃时达到沸点,停止加热。已知加热前锅内温度为27 ℃,压强为1 atm,压力阀套在出气孔上的横截面积为8 mm2,g取10 m/s2。忽略加热过程水蒸气和食材(包括水)导致的气体体积变化,气体可视为理想气体。则( )
A.压力阀的质量约为0.1 kg
B.压力阀刚要被顶起时锅内温度为108 ℃
C.停止加热时放出气体的质量为加热前锅内气体质量的9381
D.停止加热时锅内气体的质量为加热前锅内气体质量的381390
5.(2022辽宁锦州质量检测)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。排气口关闭时,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,可以将其看成一导热性能良好的气缸,如图乙所示。气体的初始温度为T0=300 K,初始压强为大气压强,已知大气压强为p0,重力加速度取g=10 m/s2。现缓慢加热饭盒使其内部气体温度达到360 K。
(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。
易错点4 应用气体实验定律时气体状态变化分析不全面
6.(2022黑龙江佳木斯十二中期中)如图所示,用绝热细管连接A、B两个绝热的气缸,细管中有一可以自由移动的绝热活塞M,细管容积不计。A、B中分别装有完全相同的理想气体,初态的体积均为V1=1.0×10-2 m3,压强均为p1=1.0×105 Pa,温度和环境温度相同且均为t1=27 ℃,A中导热活塞N的横截面积SA=500 cm2。现缓缓加热B中气体,保持A中气体的温度不变,同时给N施加水平向右的推力,使活塞M的位置始终保持不变。稳定时,推力F=53×103 N,外界大气压p0=1.0×105 Pa,不计活塞与缸壁间的摩擦。求:
(1)A中气体的压强(结果保留2位小数);
(2)活塞N向右移动的距离;
(3)B中气体的温度。
思想方法练
思想方法一 数形结合思想
方法概述
物理图像能够直观、形象、简洁、生动地展现两个物理量之间的关系,清楚地表达物理过程和物理规律。若巧妙运用图像法, 将烦琐问题化为简易模型,可快速解决实际问题。
1.如图,固定于水平地面上的气缸开口向右,活塞将一定质量的气体封闭在气缸内,气缸中间位置有小挡板。开始时,外界大气压为p0,活塞紧压于小挡板右侧,不计小挡板与气缸间的摩擦。缓慢升高封闭气体的温度T,则封闭气体的压强p随T变化图像可能正确的是( )

A
B
C
D
2.(2022重庆南开中学期中)如图,一定质量的理想气体由状态a开始,经等压变化到状态b,再由等容变化到状态c,则下列说法正确的是( )
A.气体在a状态的分子平均动能大于b状态的分子平均动能
B.气体在a状态的分子平均动能小于c状态的分子平均动能
C.若气体由a状态沿直线变化至c状态,其过程为等温变化
D.若气体由a状态沿直线变化至c状态,温度先升高后降低
思想方法二 极限法
方法概述
极限法即将问题推到极端状态或在极限条件下分析问题的方法。利用极限法可将非理想物理模型转化成理想物理模型,从而避免了不必要的详尽的物理过程分析和烦琐的数学推导运算,使问题的隐含条件暴露,陌生模型变得熟悉,难以判断的结论变得一目了然。
3.如图所示,粗细均匀竖直放置的玻璃管中,P为一小活塞,有一段水银柱将封闭在玻璃管中的空气分成上、下两部分,活塞和水银柱都静止不动。现在用力向下压活塞,使得活塞缓慢向下移动一段距离L,同时水银柱将缓慢向下移动一段距离H,在此过程中温度不变,则有( )
A.L>H B.LC.L=H D.无法判断
本章复习提升
易混易错练
1.BCD 布朗运动是固体微粒的运动,是因为液体分子无规则运动过程中频繁撞击固体颗粒的不平衡性而造成的,故A错误,B、C、D正确。
2.D 在0 ℃到273 ℃的温度区间内应用盖—吕萨克定律分别研究气体a和b,可得到方程Va273K+273K=0.3m3273K,Vb273K+273K=0.1m3273K,解得Va=0.6 m3,Vb=0.2 m3,ΔV=Va-Vb=0.4 m3,正确选项为D。
3.答案 (1)1.3×105 Pa (2)7.5×104 Pa
解析 塞子被弹开前,瓶内气体发生等容变化。塞子弹开后,瓶内有部分气体逸出,此后应选择瓶中剩余气体为研究对象,再利用查理定律求解。
(1)塞子被弹开前,选瓶中气体为研究对象
初态:p1=1.0×105 Pa,T1=(273+27) K=300 K
末态:p2,T2=(273+127)K=400 K
由查理定律:p1T1=p2T2
可得p2=T2p1T1=400×1.0×105300 Pa≈1.3×105 Pa。
(2)重新塞好塞子后,选瓶中剩余气体为研究对象
初态:p1'=1.0×105 Pa,T1'=400 K
末态:p2',T2'=300 K
由查理定律可得p2'=T2'p1'T1'=300×1.0×105400 Pa=7.5×104 Pa。
4.BD 加热前锅内温度为T1=27 ℃=300 K,压强为p1=1 atm,当加热至锅内压强为p2=1.27 atm时,压力阀刚要被顶起而发出嘶响声,在这个过程中,气体体积不变,由查理定律得p1T1=p2T2,解得T2=381 K=108 ℃,B正确;设压力阀的质量为m,压力阀刚要被顶起时,由受力平衡得p2S=p1S+mg,代入数据解得m≈0.02 kg,A错误;锅内温度达到沸点时温度为T3=117 ℃=390 K,从压力阀刚要被顶起到达到沸点的过程,锅内压强不变,由盖—吕萨克定律得V1T2=V3T3,解得V3=390381V1,停止加热时放出气体的质量与加热前锅内气体质量的比为Δmm2=V3−V1V3=9390,停止加热时锅内气体的质量与加热前锅内气体质量的比为m1m2=V1V3=381390,D正确,C错误。故选B、D。
5.答案 (1)1.2p0 (2)16
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
p0T0=p1T1
解得p1=1.2p0
(2)排气过程中封闭气体做等温变化,设最终体积为V1,则
由玻意耳定律得p1V0=p0V1,其中V0=SL
解得V1=1.2SL
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Δm,气体原来的质量为m0,则
Δmm0=V1−V0V1
联立解得Δmm0=16
6.答案 (1)1.33×105 Pa (2)5 cm (3)127 ℃
解析 (1)A中气体的压强为
p2=p0+FSA=1.0×105+53×103500×10−4 Pa=1.33×105 Pa
(2)对A中气体由玻意耳定律有p1V1=p2V2
解得V2=p1V1p2=1.0×105×1.0×10−21.33×105 m3=7.5×10-3 m3
活塞N向右移动的距离为
ΔL=V1−V2SA=(10−7.5)×10−3500×10−4 m=5 cm
(3)B中气体的初态温度T1=273 K+t1=(273+27) K=300 K,末态温度T2=273 K+t2
由查理定律有p1T1=p2T2
解得T2=p2p1T1=1.33×1051.0×105×300 K=400 K
所以t2=T2-273 ℃=127 ℃。
错解分析 计算A中气体的压强时未考虑大气压强,没有考虑A中气体体积的变化量与活塞N移动距离关系都会导致计算出错。解题时,要仔细分析气体在不同状态下各个参量的值,再应用气体实验定律和理想气体状态方程求解。
思想方法练
1.B 当缓慢升高缸内气体温度时,气体先发生等容变化,根据查理定律知,缸内气体的压强p与热力学温度T成正比,图线是过原点的倾斜直线;当缸内气体的压强等于外界的大气压时,气体发生等压膨胀,图线是平行于T轴的直线。故选B。
方法点津 对活塞运动前后分别分析,抓住不变量,运用气体实验定律得到物理量间关系,运用图像体现变化特点。
2.D 气体从a状态到b状态压强不变,体积增大,由理想气体状态方程知温度升高,所以分子平均动能增大,即气体在a状态的分子平均动能小于b状态的分子平均动能,故A错误;气体在a状态和c状态的p、V乘积相等,则温度相等,即分子平均动能相等,故B错误;若气体由a状态沿直线变化至c状态,p、V乘积先增大后减小,则温度先升高后降低,故C错误,D正确。
3.A 题目没说压力多大,可以采用极限法分析,不妨设其为无穷大,这时空气柱的体积几乎被压缩为零。显然,活塞移动的距离要比水银柱移动的距离多出A部分空气柱的长度,即L比H大,故选项A正确。
方法点津 在单调函数的变化过程中,可以应用极限法定性分析物理量之间的变化关系。例如,本题中,压强与体积之间的变化关系是减函数,可以采用极限法分析当压强为无穷大时对应的体积情况;活塞移动距离与气体体积减小量之间的变化关系是增函数,可以采用极限法分析当体积为零时对应的活塞移动的距离。
1.BCD
2.D
4.BD
1.B
2.D
3.A