高效作业10 3 第2课时 气体的等容变化-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套课件PPT（人教版）

高效作业10 [3　第2课时　 气体的等容变化] [A级　新教材落实与巩固] 1．两个容器A、B，用横截面均匀的水平细玻璃管连通，如图所示，A、B所装气体的温度分别为17 ℃和 27 ℃，水银柱在管中央平衡。如果两边温度都升高10 ℃，则水银柱将(　 　) A．向右移动 B．向左移动 C．不动 D．条件不足，不能确定 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2．一定质量的某种气体，在体积保持不变的条件下，若气体热力学温度值升高到原来的2倍，则(　 　) A．气体的压强增大到原来的2倍 B．气体的压强减小到原来的一半 C．气体的压强可能不变 D．气体压强与体积的乘积不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A 3．如图所示，10 ℃的氧气和20 ℃的氢气体积相同，水银柱在连通两容器的细管中央，下列叙述正确的是(　 　) A．当氧气和氢气的温度都升高10 ℃时，水银柱不移动 B．当氧气和氢气的温度都升高10 ℃时，水银柱将向左移动 C．当氧气温度升高10 ℃，氢气温度升高20 ℃时，水银柱向左移动 D．当氧气温度升高10 ℃，氢气温度升高20 ℃时，水银柱不会移动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C 4．（多选）如图所示，四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态。如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是(　 　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CD C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6．如图所示，一定质量的某种气体用质量可忽略的活塞封闭在导热性能良好的汽缸中，活塞的密封性良好。将汽缸的底部悬挂在天花板上，用一段轻绳将活塞和质量为m＝1 kg的物体拴接在一起，物体置于水平面上，开始轻绳刚好绷紧但无作用力。已知活塞与汽缸底部的间距为L＝0.1 m，活塞的横截面积为S＝0.01 m2，外界环境的压强为p0＝1.01×105 Pa，温度为T0＝303 K，忽略一切摩擦，重力加速度g取10 m/s2。降低环境温度，当物体与水平面之间的弹力恰好为0时，环境温度为(　 　) A．300 K B．370 K C．330 K D．400 K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A 7．如图所示，外界大气压为p0，固定于水平地面的汽缸开口向右，用光滑轻活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内（汽缸中间位置有小挡板）。开始时，活塞紧压于小挡板右侧。缓慢升高封闭气体温度T（T为热力学温度），下列关于封闭气体压强p随T的变化图像可能正确的是(　 　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C 【解析】 当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，图线是过原点的倾斜直线；当缸内气体的压强等于外界的大气压后，气体发生等压膨胀，图线是平行于T轴的直线，故C正确，A、B、D错误。 8．如图所示，两端封闭的U形玻璃管竖直放置，管内水银柱把管内气体分成两部分，当温度为t时，两边水银面高度差为h，如果要使左、右水银面高度差变小，下列方法可行的是(　 　) ①同时使两边气体升高相同的温度 ②同时使两边气体降低相同的温度 ③使玻璃管保持竖直状态突然加速上升 ④使玻璃管保持竖直状态突然加速下降 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C 处于超重状态，B的压强增大，由玻意耳定律可以知道，B的体积减小，水银面高度差将会减小；使玻璃管保持竖直状态突然加速下降，水银处于失重状态，B的压强减小，由玻意耳定律可以知道，B的体积增大，水银面高度差将会增大，故③正确，④错误。故C正确，A、B、D错误。 [B级　素养养成与评价] 9．0.3 mol的某种气体的压强和温度关系的p­t图线如图所示。p0表示1个标准大气压，标准状态（0 ℃，1个标准大气压）下该气体的摩尔体积为22.4 L/mol。则在状态B时气体的体积为　(　 　) A．5.6 L B．3.2 L　　 C．1.2 L　 D．8.4 L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D 10．（多选）高压锅是一种常见的锅具，是通过增大气压来提升液体沸点，达到快速烹煮食物的目的。某燃气压力锅及其结构简图如图所示，厨师将食材放进锅内后盖上密封锅盖，并将压力阀套在出气孔上开始加热烹煮。当加热至锅内压强为1.27 atm时，压力阀刚好被顶起而发出响声；继续加热，当锅内温度为117 ℃时达到沸点，停止加热。已知加热前锅内温度为27 ℃，压强为1 atm, 压力阀套在出气孔上的横截面积为8 mm2，g取10 m/s2。1 atm＝1×105 Pa，忽略加热过程水蒸气和食材（包括水）导致的气体体积变化。下列说法正确的是(　 　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 BD 11．密闭在钢瓶中的气体，温度从27 ℃变为57 ℃，用热力学温标表示，温度升高了________K，气体的压强变为初始压强的__________倍。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 30 1.1 12．为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体的体积，可用下图所示装置。操作步骤和实验数据如下： 打开阀门K，使管A、容器C、容器B和大气相通。 上下移动D，使左侧水银面达到刻度n的位置。 b. 关闭K，向上举D，使左侧水银面达到刻度m的位 置。这时测得两管水银面高度差为19.0 cm。 c. 打开K，把被测固体放入C中，上下移动D，使左侧 水银面重新达到位置n，然后关闭K。 d. 向上举D，使左侧水银面重新达到刻度m处。这时测得两管水银面高度差为38.0 cm。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 已知容器C和管A的总容积为1 000 cm3，外界大气压强为p0＝76 cmHg保持不变，此时环境温度为300 K。 (1)求容器B的容积。 (2)求被测固体的体积。 (3)维持左侧液面在m处，要使放入固体后两管中液面高度差仍为19.0 cm，则环境温度应为多少？ 【答案】 (1)250 cm3　(2)500 cm3　(3)250 K 【解析】 (1)根据玻意耳定律有 p0(VB＋VAC)＝(p0＋ρgh1)VAC， 解得VB＝250 cm3。 (2)根据玻意耳定律有 p0(VB＋VAC－Vx)＝(p0＋ρgh2)(VAC－Vx)， 解得Vx＝500 cm3。 感谢聆听，再见！ 【解析】 假设水银柱不动，A、B内气体都做等容变化，由Δp＝p知Δp∝，因为TA<TB，所以ΔpA>ΔpB，所以水银柱向右移动，A正确。 【解析】 根据查理定律＝C可知，一定质量的某种气体，在体积保持不变的条件下，若气体热力学温度值升高到原来的2倍，则气体的压强增大到原来的2倍，故A正确，B、C、D错误。 【解析】 假设两部分气体的体积不变，设气体初始状态的参量为p1、T1，末状态参量为p2、T2，变化温度为ΔT，变化压强为Δp，由查理定律有＝，可得Δp＝p。开始时两部分气体的压强p相同，若变化过程中ΔT相同，因为T氧<T氢，由Δp＝p得Δp氧>Δp氢，所以水银柱向右移动，故A、B错误。开始时两部分气体的压强p相同，T氧＝283 K，T氢＝293 K，若ΔT氧＝10 K，ΔT氢＝20 K，由Δp＝p，得Δp氧<Δp氢，所以水银柱向左移动，故C正确，D错误。 【解析】 温度升高，假设水银柱不动，两边气体均做等容变化，根据查理定律可得压强的增加量Δp＝p，而左、右两边初态压强p相同，两边温度升高量ΔT也相同，所以Δp跟成正比，即左、右两边气体初态温度T高的，气体压强的增加量Δp小，水银柱应向气体压强增加量小的方向移动，即应向初态温度高的一方移动。根据以上分析，A图中Ta<Tb，水银柱应向右移动；B图中Ta＝Tb，水银柱不移动；C图中Ta>Tb，水银柱应向左移动；D图中Ta>Tb，水银柱应向左移动，A、B错误，C、D正确。 5．一定质量的气体在等容变化过程中，温度每升高1 ℃，压强的增加量等于它在27 ℃时压强的(　 　) A． B． C． D． 【解析】 一定质量的气体，在体积不变时有p＝CT＝C(t＋273 K)（C为常数），设27 ℃时气体的压强为p1，故有＝C＝，故有Δp＝·ΔT，即温度每升高1 ℃，即1 K，增加的压强等于它在27 ℃时压强的。 【解析】 设物体与水平面之间的弹力恰好为0时，绳的拉力为F，由力的平衡条件得p0S＝p2S＋F，对物体有F＝mg，联立解得p2＝1×105 Pa，缸内气体做等容变化，根据查理定律有＝，其中p1＝p0，T1＝T0＝303 K，联立解得T2＝300 K，故A正确，B、C、D错误。 【解析】 设右边的气体记为A，左边的气体记为B，水银的密度为ρ，重力加速度为g，则pB＝pA＋ρgh，如果使左、右水银面高度差h变小，则A的体积增大，B的体积减小，A、B气体压强差减小。假设气体体积不变，由查理定律得＝，则压强变化量Δp＝p′－p＝p。初状态时pB>pA，T相等，如果同时使两边气体升高相同的温度，则B增加的压强大于A增加的压强，两水银面高度差将会增大；如果同时使两边气体降低相同的温度，则B减小的压强大于A减小的压强，两水银面高度差将会减小，故①错误，②正确。使玻璃管保持竖直状态突然加速上升，水银 【解析】 此气体在0 ℃时，压强为1个标准大气压，所以此时它的体积应为22.4×0.3 L＝6.72 L，由题图可知，从压强为p0到A状态，气体做等容变化，A状态时气体的体积为VA＝6.72 L，温度为TA＝(127＋273)K＝400 K，从A状态到B状态为等压变化，B状态的温度为TB＝(227＋273)K＝500 K，根据盖­吕萨克定律＝得，VB＝＝ L＝8.4 L，故D正确，A、B、C错误。 A．压力阀的质量约为0.1 kg B．压力阀刚要被顶起时锅内温度为108 ℃ C．停止加热时放出气体的质量为加热前锅内气体质量的 D．停止加热时锅内气体的质量为加热前锅内气体质量的 【解析】 加热前锅内温度为T1＝300 K，压强为p1＝1 atm，当加热至锅内压强为p2＝1.27 atm时，压力阀刚好被顶起而发出响声，在这个过程中，气体体积不变，由查理定律得＝，解得T2＝381 K，则此时温度为108 ℃，B正确；设压力阀的质量为m，压力阀刚好被顶起时，由压力阀受力平衡得p2S＝p1S＋mg，代入数据解得m≈0.02 kg，A错误；锅内温度达到沸点时温度为T3＝390 K，从压力阀刚好被顶起到达到沸点的过程，锅内压强不变，由盖­吕萨克定律得＝，解得V3＝V1，停止加热时 放出气体的质量与加热前锅内气体质量的比值为＝＝，停止加热时锅内气体的质量与加热前锅内气体质量的比值为＝＝，D正确，C错误。 【解析】 用热力学温标表示，温度升高了ΔT＝(273＋57)K－(273＋27)K＝30 K，气体发生等容变化，根据查理定律可知＝，则＝＝＝1.1，即气体的压强变为初始压强的1.1倍。 (3)根据查理定律有＝， 其中p1＝p0＋ρgh2＝114 cmHg， p2＝p0＋ρgh1＝95 cmHg， T＝300 K， 解得T′＝250 K。 $$