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人教版 (2019)选择性必修 第三册2 气体的等温变化同步练习题
展开课时跟踪训练(六) 气体的等温变化
A级—双基达标
1.
如图所示,U形管封闭端内有一部分气体被水银封住,已知大气压强为p0,封闭部分气体的压强p(以汞柱为单位)为( )
A.p0+h2
B.p0-h1
C.p0-(h1+h2)
D.p0+(h2-h1)
解析:选B 选右边最低液面为研究对象,右边液面受到向下的大气压强p0,在相同高度的左边液面受到液柱h1向下的压强和液柱h1上面气体向下的压强p,根据连通器原理可知:p+h1=p0,所以,p=p0-h1,B正确。
2.
[多选]如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条p图线,由图可知( )
A.一定质量的气体在发生等温变化时,其压强与体积成正比
B.一定质量的气体在发生等温变化时,其p图线的延长线是经过坐标原点的
C.T1>T2
D.T1<T2
解析:选BD 由玻意耳定律pV=C知,压强与体积成反比,故A错误;p∝,所以p图线的延长线经过坐标原点,故B确;p图线的斜率越大,对应的温度越高,所以由题图知T1<T2,故C错误,D正确。
3.
如图所示,一端开口、另一端封闭的玻璃管内用水银柱封闭一定质量的气体,保持温度不变,把管子以封闭端为圆心,从开口向上的竖直位置逆时针缓慢转到水平位置的过程中,可用来说明气体状态变化的pV图像是( )
解析:选C 玻璃管处于水平方向,有:p1=p0,玻璃管处于竖直方向,有:p2=p0+ρgh,从开口向上的竖直位置逆时针缓慢转到水平位置的过程中,气体的压强减小,体积增大,又因为温度不变,所以pV图线应为双曲线的一支,故C正确。
4.
[多选]如图所示,一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C,其中A、C两点在同一条双曲线上,则此变化过程中( )
A.从A到B的过程温度升高
B.从B到C的过程温度升高
C.从A到C的过程温度先降低再升高
D.A、C两点的温度相等
解析:
选AD 作出过B点的等温线如图所示,可知TB>TA=TC,故从A到B的过程温度升高,A项正确;从B到C的过程温度降低,B项错误;从A到C的过程温度先升高再降低,C项错误;A、C两点在同一等温线上,D项正确。
5.
如图所示,开口向下并插入水银槽中的粗细均匀的玻璃管内封闭着长为H的空气柱,管内水银柱高于水银槽长度为h。若将玻璃管向右旋转一定的角度(管下端未离开槽内水银面),则H和h的变化情况为( )
A.H减小,h增大 B.H增大,h减小
C.H和h都增大 D.H和h都减小
解析:选A 设将玻璃管向右旋转一定的角度时水银柱高度不变,有p+hsin θ=p0,则封闭气体压强增大;由题意可知变化过程为等温变化,封闭气体由于压强增大,体积减小,水银柱上升,即H减小,h增大,故A正确,B、C、D错误。
6.一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处,它的体积约变为原来体积的(温度不变)( )
A.3倍 B.2倍
C.1.5倍 D.0.7倍
解析:选C 外界大气压相当于10 m水柱产生的压强,对气泡p1=3p0,p2=2p0,由p1V1=p2V2知V2=1.5V1,故C项正确。
7.某自行车轮胎的容积为V,里面已有压强为p0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到p,设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0的空气的体积为( )
A.V B.V
C.V D.V
解析:选C 设将要充入的气体的体积为V′,据玻意耳定律有p0(V+V′)=pV,解得V′=V,故C正确。
8.用DIS研究一定质量气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图甲所示,实验步骤如下:
①把注射器活塞移至注射器中间位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。
②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。
③用V图像处理实验数据,得出如图乙所示的图线。
(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是__________________。
(2)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是____________和____________。
解析:(1)为了保证气体的质量不变,要用润滑油涂在活塞上以达到封闭效果。
(2)气体的体积变化,外界对气体做正功或负功,要让气体与外界进行足够的热交换,一要时间长,也就是动作缓慢,二要活塞导热性能好。
答案:(1)用润滑油涂在活塞上 (2)慢慢地移动活塞 活塞导热性能好
9.今有一质量为M的汽缸,用质量为m的活塞封有一定质量的理想气体,当汽缸水平横放时,空气柱长为L0(如图甲所示),若汽缸按如图乙悬挂保持静止时,求气柱长度为多少。已知大气压强为p0,活塞的横截面积为S,它与汽缸之间无摩擦且不漏气,且气体温度保持不变。
解析:对缸内理想气体,平放初态时:p1=p0,V1=L0S
竖直悬挂末态时:对缸体,Mg+p2S=p0S
即p2=p0-,V2=LS
由玻意耳定律:p1V1=p2V2
即p0L0S=LS
解得气柱长度为L=
答案:
B级—选考提能
10.
如图所示,D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程,则下列说法正确的是( )
A.D→A是一个等温过程
B.A→B是一个等温过程
C.A与B的状态参量相同
D.B→C体积减小,压强减小,温度不变
解析:选A D→A是一个等温过程,A正确;A、B两状态温度不同,A→B的过程中不变,则体积V不变,此过程中气体的压强、温度会发生变化,B、C错误;B→C是一个等温过程,V增大,p减小,D错误。
11.
如图所示,两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体,这时管下端开口处内外水银面高度差为h2,若保持环境温度不变,当外界压强增大时,下列分析正确的是( )
A.h2变长 B.h2变短
C.h1上升 D.h1下降
解析:选D 因为密封气体的压强p=p0+h2=p0+h1,所以h2不变,A、B错误;由于外界压强增大,密封气体的压强p增大,据玻意耳定律知气体体积减小,故h1下降,C错误,D正确。
12.(2019·全国卷Ⅱ)如图,一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成,容器平放在水平地面上,汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分别充有氢气、空气和氮气。平衡时,氮气的压强和体积分别为p0和V0,氢气的体积为2V0,空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活塞没有到达两汽缸的连接处,求:
(1)抽气前氢气的压强;
(2)抽气后氢气的压强和体积。
解析:(1)设抽气前氢气的压强为p10,根据力的平衡条件得(p10-p)·2S=(p0-p)·S①
得p10=(p0+p)。②
(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1,氮气的压强和体积分别为p2和V2。根据力的平衡条件有
p2·S=p1·2S③
由玻意耳定律得p1V1=p10·2V0④
p2V2=p0V0⑤
由于两活塞用刚性杆连接,故
V1-2V0=2(V0-V2)⑥
联立②③④⑤⑥式解得p1=p0+p⑦
V1=。⑧
答案:(1)(p0+p) (2)p0+p
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