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测试题

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测试题，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

eq \f( 基础巩固练,30分钟·满分60分 )
一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)
1．关于理想气体，下列说法正确的是( C )
A．理想气体也不能严格地遵守气体实验定律
B．实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体
C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体
D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体
解析：理想气体是遵守气体实验定律的气体，A项错误；它是实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下的抽象，故C正确，B、D是错误的。
2．为了控制温室效应，各国科学家提出了不少方法和设想。有人根据液态CO2密度大于海水密度的事实，设想将CO2液化后，送入深海海底，以减小大气中的CO2的浓度。为使CO2液化，最有效的措施是( D )
A．减压、升温B．增压、升温
C．减压、降温 D．增压、降温
解析：要将CO2液化需减小体积，根据eq \f(pV,T)＝C，知D选项正确。
3．(2020·江苏省常州高二下学期期中)如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V—T图像，由图像可知( D )
A．pA＞pBB．pCC．VA解析：由V—T图像可以看出由A→B是等容过程，TB＞TA，故pB＞pA，AC错误，D正确；由B→C为等压过程，pB＝pC，故B错误。
4．(2021·安徽省滁州市明光中学高二下学期期中)如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管相连，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为0 ℃，B中气体温度为20 ℃，如果将它们的温度都降低10 ℃，那么水银柱( A )
A．向A移动B．向B移动
C．不动 D．不能确定
解析：假定两个容器的体积不变，即V1，V2不变，所装气体温度分别为273 K和293 K，当温度降低ΔT时，左边的压强由p1降至p′1，Δp1＝p1－p′1，右边的压强由p2降至p′2，Δp2＝p2－p′2。由查理定律推论得：Δp1＝eq \f(p1,273)ΔT，Δp2＝eq \f(p2,293)ΔT，因为p2＝p1，所以Δp1＞Δp2，即水银柱应向A移动。故选A。
5．(多选)如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则( AD )
A．弯管左管内外水银面的高度差为h
B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大
C．若把弯管向下移动少许，则管内气体体积减小
D．若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升
解析：设被封闭气体的压强为p，选取右管中水银柱为研究对象，可得p＝p0＋ph，选取左管中水银柱为研究对象，可得p＝p0＋ph1，故左管内外水银面的高度差为h1＝h，A正确；气体的压强不变，温度不变，故体积不变，B、C均错；气体压强不变，温度升高，体积增大，右管中水银柱沿管壁上升，D正确。
6．(多选)某校外学习小组在进行实验探讨，如图所示，在烧瓶上连着一根玻璃管，用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起，在烧瓶中封入了一定质量的理想气体，整个烧瓶浸没在温水中。用这个实验装置来研究一定质量的气体在体积不变时，压强随温度的变化情况。开始时水银压强计U形管两端水银面一样高，在下列几种做法中，能使U形管左侧水银面保持原先位置(即保持瓶内气体体积不变)的是( BC )
A．甲同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向下移
B．乙同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向上移
C．丙同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向下移
D．丁同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向上移
解析：浸在热水中，温度升高气体压强变大，p＝p0＋h，上移A管保持体积不变；浸在冷水中，温度降低气体压强变小，p＝p0－h，下移A管保持体积不变。
二、非选择题(共24分)
7．(10分)如图所示，某同学用吸管吹出一球形肥皂泡，开始时，气体在口腔中的温度为37 ℃，压强为1.1标准大气压，吹出后的肥皂泡体积为0.5 L，温度为0 ℃，压强近似等于1标准大气压。则这部分气体在口腔内的体积是多少呢？
答案：0.52 L
解析：T1＝273＋37 K＝310 K，T2＝273 K
由理想气体状态方程eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)
V1＝eq \f(p2V2T1,p1T2)＝eq \f(1×0.5×310,1.1×273) L≈0.52 L
8．(14分)(2021·北京市高三学业水平等级考试模拟卷三)如图所示，上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内。在气缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0(p0＝1.0×105 Pa为大气压强)，温度为300 K。现缓慢加热气缸内气体，当温度为330 K，活塞恰好离开a、b；当温度为360 K时，活塞上升了4 cm。g取10 m/s2求：
(1)活塞的质量；
(2)物体A的体积。
答案：(1)4 kg (2)640 cm3
解析：(1)设物体A的体积为ΔV。
T1＝300 K，p1＝1.0×105 Pa，V1＝60×40－ΔV
T2＝330 K，p2＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1.0×105＋\f(mg,40×10－4))) Pa，V2＝V1
T3＝360 K，p3＝p2，V3＝64×40－ΔV
由状态1到状态2为等容过程eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)
代入数据得m＝4 kg。
(2)由状态2到状态3为等压过程eq \f(V2,T2)＝eq \f(V3,T3)
代入数据得ΔV＝640 cm3。
eq \f( 能力提升练,35分钟·满分60分 )
一、选择题(本题共4小题，每题5分，共20分)
1．一定质量的理想气体，由状态A(1,3)沿直线AB变化到C(3,1)，如图所示，气体在A、B、C三个状态中的温度之比是( C )
A．1∶1∶1B．1∶2∶3
C．3∶4∶3 D．4∶3∶4
解析：由eq \f(pV,T)＝C知，温度之比等于pV乘积之比，故气体在A、B、C三种状态时的热力学温度之比是3×1∶2×2∶1×3＝3∶4∶3，故选C。
2．如图所示，容器A和B分别盛有氢气和氧气，用一段竖直细玻璃管连通，管内有一段水银柱将两种温度相同的气体隔开。如果将两气体均降低10 ℃时，水银柱将( B )
A．向上移动B．向下移动
C．不动 D．无法确定
解析：由查理定律的推论关系式Δp＝eq \f(ΔT,T)p得
ΔpA＝－eq \f(10,T)pA<0，ΔpB＝－eq \f(10,T)pB<0，
因pA＞pB，故|ΔpA|＞|ΔpB|水银柱向A容器一方(向下)移动。故选项B正确。
3．如图所示为0.3 ml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( D )
A．5.6 LB．3.2 L
C．1.2 L D．8.4 L
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eq \f(VA,TA)＝eq \f(VB,TB)得，VB＝eq \f(VATB,TA)＝eq \f(6.72×500,400) L＝8.4 L。故选D。
4．(多选)(2021·重庆市第一中学高二下学期检测)如图所示，竖直放置的导热气缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，缸内气体高度为2h。现在活塞上缓慢添加砂粒，直至缸内气体的高度变为h。然后再对气缸缓慢加热，以使缸内气体温度逐渐升高，让活塞恰好回到原来位置。已知大气压强为p0，大气温度恒为T0，重力加速度为g，不计活塞与气缸间摩擦。下列说法正确的是( AD )
A．所添加砂粒的总质量m＋eq \f(p0S,g)
B．所添加砂粒的总质量2m＋eq \f(p0S,g)
C．活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为eq \f(3,2)T0
D．活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为2T0
解析：初态气体压强：p1＝p0＋eq \f(mg,S)，添加沙粒后气体压强：p2＝p0＋eq \f(m＋m′g,S)对气体用玻意耳定律得：p1S·2h＝p2Sh，解得m′＝m＋eq \f(p0S,g)，A正确B错误；设活塞回到原来位置时气体温度为T1，该过程为等压变化，有eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)，解得T1＝2T0，C错误D正确。
二、非选择题(共40分)
5．(10分)(2021·黑龙江省哈尔滨六中高二下学期期中)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。
答案：eq \f(4,3)V0 2T0
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p0V0＝1.5p0(2V0－VA)，解得VA＝eq \f(4,3)V0
A部分气体满足eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(1.5p0VA,TA)，解得TA＝2T0。
6．(10分)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。(g＝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？
答案：(1)6.5 mL (2)0.1 kg
解析：(1)由盖－吕萨克定律eq \f(V0,T0)＝eq \f(V1,T1)得V1≈6.5mL。
(2)由查理定律eq \f(p0＋\f(m0g,S),T0)＝eq \f(p0＋\f(m＋m0g,S),T1)
解得m＝0.1 kg。
7．(10分)(2021·江苏省苏州五中高二下学期期中)如图所示，空的饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口处密封，吸管内注入一小段油柱(长度可以忽略)，制成简易气温计，已知饮料罐的容积为V，吸管内部横截面积为S，接口外吸管长度为L0。当温度为T1时，油柱与接口相距L1，不计大气压的变化。
(1)简要说明吸管上标示的气温刻度是否均匀；
(2)求气温计能测量的最高温度Tm。
答案：(1)刻度是均匀的 (2)eq \f(V＋L0ST1,V＋L1S)
解析：(1)根据盖－吕萨克定律：eq \f(V,T)＝C，则C＝eq \f(V,T)，所以ΔV＝CΔT，即体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上标的刻度是均匀的；
(2)罐内气体压强保持不变，同理有eq \f(V＋L1S,T1)＝eq \f(V＋L0S,Tm)，解得：Tm＝eq \f(V＋L0ST1,V＋L1S)。
8．(10分)(2021·湖北省武汉市高二下学期期中联考)如图所示，A是容积很大的玻璃容器，B是内径很小的玻璃管(忽略玻璃管体积)，B的左端与A相通，右端开口，B中有一段水银柱将一定质量的理想气体封闭在A中，当把A放在冰水混合物里，开始时B的左管比右管中水银高20 cm；当B的左管比右管的水银面低 20 cm时：
(1)求A中气体前后的气压分别是多少？
(2)当B的左管比右管的水银面低20 cm时，A中气体的温度是多少？(设大气压强p0＝76 cmHg)
答案：(1)56 cmHg,96 cmHg；(2)468 K
解析：(1)初状态压强p1＝p0－h＝56 cmHg，末状态压强p2＝p0＋h＝96 cmHg。
(2)由于A的体积很大而B管很细，所以A容器的体积可认为不变。以A中气体为研究对象，由查理定律得eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)，已知T1＝273 K，解得T2≈468 K。