课时02 气体的等温变化（重点练）-2020-2021学年高二物理十分钟同步课堂专练（新教材人教版选择性必修第三册）

第2课时 气体的等温变化 第二章 气体、固体和液体 一、计算题 1．(2020·广西模拟)如图所示,一汽缸水平固定在静止的小车上,一质量为m,面积为S的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内,平衡时活塞与汽缸底相距为L.现让小车以一较小的水平恒定加速度向右加速运动,稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距离d.已知大气压强为p0,不计汽缸和活塞间的摩擦;且小车运动时,大气对活塞的压强仍可视为p0;整个过程温度保持不变.求小车加速度的大小. 【答案】　 【解析】设小车加速度大小为a,稳定时汽缸内气体的压强为p1,则活塞受到汽缸内外气体的压力分别为 F1=p1S,F0=p0S 由牛顿第二定律得F1-F0=ma 小车静止时,在平衡状态下,汽缸内气体的压强应为p0. 由玻意耳定律得p1V1=p0V0 式中V0=SL,V1=S(L-d) 联立以上各式得a=. 2．(2020·辽宁葫芦岛模拟)如图所示,粗细相同的导热玻璃A、B由橡皮软管连接,一定质量的空气被水银柱封闭在A管内,气柱长L1=39 cm.B管上方与大气相通,大气压强p0=76 cmHg,环境温度T0=300 K.初始时两管水银面相平,若A管不动,将B管竖直向上缓慢移动一定高度后固定,A管内水银面上升了h1=1 cm.大气压强不变.求: (1)B管与A管的水银面高度差; (2)要使两管内水银面再次相平,环境温度变为多少?(结果取整数) 【答案】(1)2 cm　(2)285 K 【解析】　(1)理想气体第1状态p1=p0,V1=L1S,T1=T0, 第2状态p2,V2=(L1-h1)S,T2=T0, 由理想气体状态方程p1V1=p2V2, 解得p2=78 cmHg; B管与A管的高度差为Δh=p2-p0, 解得Δh=2 cm. (2)第3状态p3=p0,V3=S,T3 由理想气体状态方程= 解得T3=285 K. 3． (2020·湖南怀化模拟)如图所示,玻璃管的横截面S=1 cm2,在玻璃管内有一段质量为m=0.1 kg的水银柱和一定量的理想气体,当玻璃管平放时气体柱的长度为l0=10 cm,现把玻璃管正立,过较长时间后再将玻璃管倒立,经过较长时间后,求玻璃管由正立至倒立状态,水银柱相对于管底移动的距离是多少?(假设环境温度保持不变,大气压强取p0=1×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2) 【答案】2 cm 【解析】气体做等温变化,当玻璃管平放时有 p1=p0 V1=l0S 玻璃管正立时,对水银柱受力分析,p2S=p0S+mg 故p2=p0+,V2=l2S 玻璃管倒立时,对水银柱受力分析,p0S=p3S+mg 有p3=p0-,V3=l3S 根据玻意耳定律,得 p1V1=p2V2,p2V2=p3V3 由以上各式联立解得Δl=l3-l2≈2 cm. 4．　(2019·全国卷Ⅲ·33(2))如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K. (1)求细管的长度； (2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度． 【答案】　(1)41 cm　(2)312 K 【解析】(1)设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，被密封气体的体积为V1，压强为p1.由玻意耳定律有 pV＝p1V1① 由力的平衡条件有 p＝p0＋ρgh② p1＝p0－ρgh③ 式中，ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强．由题意有 V＝S(L－h1－h)④ V1＝S(L－h)⑤ 由①②③④⑤式和题给条件得 L＝41 cm⑥ (2)设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖－吕萨克定律有 ＝⑦ 由④⑤⑥⑦式和题给数据得T＝312 K. 2、 多选题 5．(2019·广东潮州市下学期综合测试)以下说法正确的是(　　) A．太空中水滴呈现完美球形是由于液体表面张力的作用 B．晶体的各向异性是指沿不同方向其物理性质不同 C．空气中PM2.5的运动属于分子热运动 D．气体的压强是由于气体分子间的相互排斥而产生的 E．恒温水池中，小气泡由底部缓慢上升过程中，气泡中的理想气体内能不变，对外做功，吸收热量 【答案】 ABE 【解析】　太空中水滴呈现完美球形是由于液体表面张力的作用，故A正确；晶体的各向异性是指沿不同方向其物理性质不同，故B正确；PM2.5的运动属于固体颗粒的运动，不是分子的热运动，故C错误；气体的压强是由大量气体分子对容