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 3.气体的等压变化和等容变化.docVIP

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3.气体的等压变化和等容变化

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易拔出来,这种现象的主要原因是()

A.软木塞受潮膨胀

B.瓶口因温度降低而收缩变小

C.白天气温升高,大气压强变大

D.瓶内气体因温度降低而压强减小

答案D

解析冬季气温较低,瓶中的气体体积V不变时,由查理定律知温度T减小而使压强p减小,这样瓶外的大气压力将瓶塞往下推,使瓶塞盖得紧紧的,所以拔起来就感到很吃力,故D项正确。

2.(上海宝山区二模)一个密闭容器中装有气体,当温度变化时气体压强减小了(不考虑容器热胀冷缩),则气体的()

A.密度增大 B.密度减小

C.分子平均动能增大 D.分子平均动能减小

答案D

解析一个密闭容器,又不考虑容器热胀冷缩,所以体积不变,质量不变,根据ρ=MV,可知密度不变,故A、B错误;气体的体积不变,压强减小,根据查理定律V

3.

(山东淄博二模)一定质量的理想气体由状态A沿平行于T轴的直线变化到状态B,然后沿过原点的直线由状态B变化到状态C,p-T图像如图所示。关于该理想气体在状态A、状态B和状态C时的体积VA、VB、VC的关系正确的是()

A.VA=VB=VC B.VAVB=VC

C.VAVBVC D.VAVBVC

答案B

解析从A到B为等压变化,根据VT=C可知,随着温度的升高,体积增大,故VAVB,从B到C为过坐标原点的直线,为等容变化,故VB=VC,所以VAVB=VC

4.

(上海金山区二模)如图,一定质量的理想气体从状态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

答案C

解析根据理想气体方程知pVT=C,即p=CTV,p-

5.如图所示,空的饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管,罐口处密封,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,罐口外吸管长度为L0。当温度为T1时,油柱与罐口相距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)(

解析(1)根据盖-吕萨克定律:VT

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,

有V+L

解得:Tm=(V+

6.

如图所示,质量M=10kg的导热缸内用横截面积S=100cm2的活塞封有一定质量的气体,活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气。现将弹簧一端固定在天花板上,另一端与活塞相连将汽缸悬起,当活塞位于汽缸正中间时,整个装置处于静止状态,此时缸内气体的温度为27℃。已知大气压恒为p0=1.0×105Pa,重力加速度g取10m/s2,忽略汽缸和活塞的厚度。

(1)求缸内气体的压强p1;

(2)若外界温度缓慢升高,活塞恰好静止在汽缸缸口处时,求缸内气体的摄氏温度。

答案(1)9×104Pa(2)327℃

解析(1)以缸套为研究对象,列受力平衡方程

p1S+Mg=p0S

解得:p1=9×104Pa

(2)外界温度缓慢升高的过程中,缸内气体为等压变化。

在这一过程中对缸内气体由盖-吕萨克定律得

S×0

所以T2=2T1=600K

故t2=(600-273)℃=327℃。

7.

扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图所示,横截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为300K,压强为大气压强p0。当封闭气体温度上升至303K时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部气体压强立刻减为p0,温度仍为303K。再经过一段时间,内部气体温度恢复到300K。求:

(1)当温度上升至303K且尚未放出气体时,封闭气体的压强;

(2)当温度恢复到300K时,竖直向上提起杯盖所需的最小外力。

答案(1)101100p0(2

解析(1)以开始时封闭的气体为研究对象,由题意可知,初状态温度T0=300K,压强为p0;末状态温度T1=303K,压强设为p1,由查理定律得p0

代入数据得p1=101100p0

(2)设杯盖的质量为m,刚好被顶起时,由平衡条件得p1S=p0S+mg ③

放出少许气体后,以杯盖内的剩余气体为研究对象,由题意可知,初状态温度T2=303K,压强p2=p0,末状态温度T3=300K,压强设为p3,由查理定律得p2

设提起杯盖所需的最小外力为F,由平衡条件得

F+p3S=p0S+mg ⑤

联立②③④⑤式,代入数据得F0

关键能力提升练

8.