人教版高中物理选择性必修第三册·2.3《气体的等压变化和等容变化》课件+练习（含答案）

课时把关练

第3节 气体的等温变化和等容变化

1.一定质量理想气体的压强p与体积V的关系如图所示。该气体由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，下列关系式正确的是              （　　）

A. TA<TB，TB<TC 　　B. TA>TB，TB=TC

C. TA>TB，TB<TC 　　　D. TA=TB，TB<TC

2.如图所示，一定质量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b。在此过程中，其压强 （　　）

A.逐渐增大    B.逐渐减小

C.始终不变    D.先增大后减小

3.一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示，下列说法中正确的是(　　)

A．c→a过程中，气体压强增大，体积变小

B．c→a过程中，气体压强增大，体积变大

C．a→b过程中，气体体积增大，压强减小

D．b→c过程中，气体压强不变，体积增大

4．如图，一定质量的气体从状态A沿直线变化到状态B的过程中，其温度(　　)

A．保持不变      B．逐渐升高

C．逐渐降低     D．先升高后降低

5.如图所示，一个敞口的瓶子被放在空气中，气温为27 ℃。现对瓶子加热，由于瓶子中的空气受热膨胀，一部分空气被排出。当瓶子中空气的温度上升到57 ℃时，瓶中剩余空气的质量是原来的多少？

6.内壁光滑的导热气缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105 Pa、体积为2.0×10-3 m3的理想气体。现在活塞上方缓慢倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将气缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为127 ℃。（大气压强为1.0×105 Pa）

（1）求气缸内气体的最终体积。

（2）在图中画出整个过程中气缸内气体的状态变化。

7.汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升。已知某型号轮胎能在-4090℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5个标准大气压，最低胎压不低于1.6个标准大气压，那么，假设轮胎的体积不变，在t=20 ℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？

8.如图所示，热气球的下端有一小口，使球内外的空气可以流通，以保持球内外压强相等。球内有温度调节器，以便调节球内空气的温度，使热气球可以上升或下降。设热气球的总体积V0=500 m3（忽略球壳体积），除球内空气外，热气球质量180 kg。已知地球表面大气温度T0=280 K，密度ρ0=1.20 kg/m3，如果把大气视为理想气体，它的组成和温度几乎不随高度变化，那么为使热气球从地面升起，球内气温最低要加热到多少？

9.如图所示是右端开口的圆筒形容器，底面积为S，活塞可以沿容器壁自由滑动。开始时，活塞把一定质量的理想气体封闭在容器内，活塞与容器底部的距离为L，气体温度为T0，大气压强为p0。若给容器内气体加热，让气体膨胀，活塞缓慢移动到与容器底部距离为2L处，求：

（1）气体膨胀后的温度。

（2）气体膨胀后把活塞固定，让气体温度缓慢地变回T0，求此时气体的压强，并画出在此过程中气体压强p随温度T变化的图线。

10.如图所示，导热性能良好的气缸开口向上，缸口有固定卡环，缸内壁光滑，气缸高为H=30cm缸内有A、B两个活塞用轻弹簧连接，两活塞质量均为1kg，A活塞上有小孔，B活塞将缸内封闭一段理想气体，开始时两活塞处于静止状态，活塞A离缸口的距离A、B两活塞的距离、B活塞离缸底的距离均为10cm，活塞的截面积为5cm2，大气压强为1×105Pa、环境温度为300K，不计气缸、活塞及卡环的厚度，重力加速度为g=10m/s2，弹簧的劲度系数为k=600N/m，求：

(1)开始时缸内封闭气体的压强；

(2)缓慢升高环境温度，当A、B间的距离为5cm时，环境温度是多少？

课时把关练

第3节 气体的等温变化和等容变化

参考答案

1. C
2. A
3. C
4. C

5.解：假设被排出的空气体积为V，瓶内的空气体积为V0，瓶中剩余的空气质量为m剩，已知T1=27 ℃=300 K，T2=57 ℃=330 K，V1=V0，V2=V0+V，

由盖-吕萨克定律=，可得==，

由于瓶中剩余空气的质量与总质量之间满足==，

故剩余的空气的质量是原来的。

6.解：（1）在倒沙子过程中气体温度不变，由玻意耳定律得p1V1=p2V2，其中p1=1.0×105 Pa，V1=2.0×10-3 m3，V2==1.0×10-3 m3，

代入数据得p2==2.0×105 Pa。

缓慢加热至127 ℃过程中，气体压强保持不变，由盖—吕萨克定律得=，

其中V2=1.0×10-3 m3，T2=273 K，T3=400 K，代入数据得：

V3≈1.47×10-3 m3。

（2）如答图1-2所示。

7.解：轮胎内气体做等容变化，设在T0=20 ℃=293 K充气后最小胎压为pmin，最大胎压为pmax。

由题意可知，当T1=233 K时，p1=1.6 atm。

根据查理定律有=，解得pmin≈2.01 atm，

当T2=363 K时，胎压p2=3.5 atm，根据查理定律有=，解得pmax≈2.83 atm。

所以胎压在20 ℃时的合适范围为2.01 atm~2.83 atm。

8.解：设热气球刚好从地面飘起时球内气体的温度为T，密度为ρ；球内气体温度升高后的体积为V。

由热气球升起时的浮力等于热气球和热气球内部气体的总重力，有F浮=G总，

即ρ0gV0=Mg+ρgV0，

得ρ===0.84 kg/m3。

由于质量相等，则有ρ0V0=ρV，

故V===。

由于保持热气球内外压强不变，即等压过程，由盖-吕萨克定律，有=，

解得T===400 K。

故为使热气球从地面升起，球内气温最低要加热到400 K。

9.解：（1）在活塞缓慢移动过程中，气体压强不变，是等压过程。

已知T1=T0，V1=LS，V2=2LS，由盖-吕萨克定律=，得

气体膨胀后的温度T2===2T0。

（2）将活塞固定，气体体积不变，是等容过程。

已知p2=p0，T2=2T0，T3=T0，由查理定律=，得

气体的压强p3===，

故气体压强p随温度T变化的图像如图所示。

10.解：(1)设开始时缸内气体压强为，根据力的平衡有

解得

(2)设当A活塞与卡环刚好接触时，气缸高为H，当A、B间距离为5cm时，弹簧压缩量增加5cm，弹簧弹力增加，设封闭气体的压强为，

根据力的平衡有

解得

设环境温度为，根据理想气体状态方程，有

解得T1=1071K