人教版高中物理选择性必修第3册课后习题 第二章 气体、固体和液体 专题练习(三) 关联气体、关联过程问题.docVIP

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专题练习(三)关联气体、关联过程问题

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.光滑绝热的轻质活塞把密封的圆筒容器分成A、B两部分,这两部分充有温度相同的理想气体,平衡时VA∶VB=1∶2,现将A中气体加热到127℃,B中气体降低到27℃,待重新平衡后,这两部分气体体积之比VA∶VB为()

A.1∶1 B.2∶3

C.3∶4 D.2∶1

答案B

解析对A部分气体有:pA

对B部分气体有:pB

因为pA=pB,pA=pB,TA=TB,所以将①÷②式得VA

所以VA

2.如图所示,汽缸上下两侧气体由绝热活塞隔开,活塞与汽缸光滑接触。初始时活塞和两侧气体均处于平衡态,因活塞有质量,所以下侧气体压强是上侧气体压强的两倍,上下气体体积之比V1∶V2=1∶2,温度之比T1∶T2=2∶5。保持上侧气体温度不变,改变下侧气体温度,使两侧气体体积相同,此时上下两侧气体的温度之比为()

A.4∶5 B.5∶9

C.7∶24 D.16∶25

答案D

解析设V1=V,由题意可知V2=2V,

设T1=2T,则T2=5T,

气体压强p2=p1+mgS=2p1

则mgS=p1

则V1=V2=32

上部分气体温度不变,由玻意耳定律:p1V1=p1V1,

解得p1=23p1

下部分气体的压强p2=p1+mgS=5

对下部分气体,由理想气体状态方程得:p2

解得T2=258

上下两侧气体的温度之比T1

故选项D正确。

3.

如图所示,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱,中间有一段长l2=25.0cm的水银柱,上部空气柱的长度l3=40.0cm。已知大气压强为p0=75.0cmHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推,使管下部空气柱长度变为l1=20.0cm。假设活塞下推过程中没有漏气,则活塞下推的距离为()

A.5cm B.10cm

C.15cm D.20cm

答案C

解析以cmHg为压强单位,在活塞下推前,玻璃管下部空气柱的压强为p1=p0+l2 ①

设活塞下推后,下部空气柱的压强为p1,由玻意耳定律得p1l1=p1l1 ②

设活塞下推距离为Δl,则此时玻璃管上部空气柱的长度为l3=l3+l1-l1-Δl ③

设此时玻璃管上部空气柱的压强为p3,则

p3=p1-l2 ④

由玻意耳定律得p0l3=p3l3 ⑤

由①~⑤式及题给数据解得Δl=15.0cm,C项正确。

4.

如图,A、B是体积相同的汽缸,B内有一导热的可在汽缸内无摩擦滑动且体积不计的活塞C,D为不导热的阀门。起初阀门关闭,A内装有压强p1=2.0×105Pa,温度T1=300K的氮气;B内装有压强p2=1.0×105Pa,温度T2=600K的氧气。打开阀门D,活塞C向右移动,最后达到平衡。以V1和V2分别表示平衡后氮气和氧气的体积(假定氮气和氧气均为理想气体,并与外界无热交换,连接汽缸的管道体积可忽略),则V1与V2之比为()

A.1∶2 B.1∶4 C.1∶1 D.4∶1

答案D

解析设活塞C向右移动x,最后共同的温度为T,压强为p,由理想气体状态方程可知:

对A部分气体有:p1

对B部分气体有:p

将两式相除:V1

5.

如图所示,绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于水平地面上,由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦。两汽缸内装有处于平衡态的理想气体,开始时体积均为V0、温度均为T0。缓慢加热A中气体,停止加热达到稳定后,A中气体压强变为原来的1.2倍。设环境温度始终保持不变,求此时汽缸A中气体的体积VA和温度TA。

答案76V01.4T

解析设初态A中气体压强为p0,膨胀后A、B中气体压强相等,pA=pB=1.2p0,B中气体始、末状态温度相等,根据玻意耳定律可得p0V0=1.2p0(2V0-VA),所以VA=76V0,A中气体满足p0V0T

6.如图所示,由内径相同的两U形玻璃管弯接而成的连通器竖直放置,左侧管顶端封闭,右侧管顶开口,中间不漏气。现用水银封闭有A、B两部分气体,已知环境温度恒为17℃,大气压强为76cmHg,稳定时,A部分气体长度为20cm,管内各液面高度差分别为h1=8cm、h2=10cm。

(1)求A部分气体的压强;

(2)保持B部分气体温度不变,给A部分气体缓慢加热,使其温度升高到147℃时,A部分气柱长度变为24cm,求此时右侧U形管液面高度差h2。

答案(1)58cmHg(2)6cm

解析(1)B气体压强pB=p0-ρgh2=66cmHg,A部分气体压强pA=pB-ρgh1=58cmHg

(2)A部分气体加热后,有pALA1

由于左边水银高度相等,