2.3 气体的等压变化和等容变化（第1课时）（分层作业）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第三册）

2.3.1气体的等压变化和等容变化 分层作业 题组一　气体的等压变化与盖-吕萨克定律 1. （多选）如图，竖直放置、开口向上的长试管内用水银密闭一段气体，若大气压强不变，管内气体（　　） A．温度降低，则压强不变 B．温度升高，则体积增大 C．温度降低，则压强可能增大 D．温度升高，则压强可能减小 2．一定质量的气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度为27，则温度的变化是（　　） A．升高了450 K B．升高了150 C．降低了150 D．降低了450 3．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由升高到，体积的增量为；温度由283K升高到288K，体积的增量为，则（　　） A． B． C． D．无法确定 4．（多选）一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，、、和这四段过程在图像中都是直线段，和的延长线通过坐标原点O，垂直于，由图可以判断（　　） A．过程中气体压强不断减小 B．过程中气体压强不断减小 C．过程中气体压强不断增大 D．过程中气体压强不断增大 5．（多选）如图所示，形气缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭一定质量的气体，已知气缸不漏气，活塞移动过程中与气缸内壁无摩擦。初始时，活塞紧压小挡板，外界大气压强为。现缓慢升高气缸内气体的温度，则下列能反映气缸内气体的压强、体积随热力学温度变化的图像是（　　） A． B． C． D． 题组二　活塞—气缸模型的气体压强 6．某汽车轮胎在时胎压为2.0个大气压。若轮胎容积不变且不漏气，胎内气体可视为理想气体，则该轮胎在27℃时胎压为（　　） A．1.5个大气压 B．2.0个大气压 C．2.5个大气压 D．3.0个大气压 7．一定质量的气体保持体积不变，温度由0℃升高到10℃时，其压强的增加量为∆p1；当温度由100℃升高到110℃时，其压强的增加量为∆p2。则∆p1与∆p2之比是（　　） A．1︰1 B．1︰10 C．10︰110 D．273︰283 8．如图所示，一汽缸固定在水平地面上，用活塞封闭着一定质量的理想气体。已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁间无摩擦。初始时，外界大气压强为，活塞对小挡板的压力刚好等于活塞的重力。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则能反映汽缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图像是（　　） A． B． C． D． 9．某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度，存放食物之前该同学进行试通电，该同学将打开的冰箱密封门关闭并给冰箱通电。若大气压为1.0×105Pa，刚通电时显示温度为27℃，通电一段时间后显示温度为7℃，则此时密封的冷藏室中气体的压强是（　　） A．0.26×105Pa B．0.93×105Pa C．1.07×105Pa D．3.86×105Pa 10．（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（　　） A． B． C． D． 11．登山队员在攀登高峰的时候必须带上专业的登山装备，某队员戴了登山手表攀登珠穆朗玛峰，手表是密封的，表内温度27 ℃时气体压强为1.0×105 Pa(常温下的大气压强值)，当他登上峰顶时，峰顶气压为4.0×104 Pa，表内温度为－23 ℃；则此登山手表表面玻璃可以承受的内、外压强差至少为(　　) A．8.3×104 Pa B．8.3×105 Pa C．4.3×104 Pa D．1.23×105 Pa 12．（多选）一定质量的理想气体，在压强不变时，体积增大到原来的两倍，则下列说法正确的是（　　） A．气体的摄氏温度一定升高到原来的两倍 B．气体的热力学温度一定升高到原来的两倍 C．体积的变化量与热力学温度的变化量成正比 D．温度每升高1K，体积增加量是0℃时体积的 13．（2024·海南·高考真题）用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为，薄吸管底面积，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是（　　） A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏 B．该装置所测温度不高于31.5℃ C．该装置所测温度不低于23.5℃ D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大 14．（2024·广东·高考真题）差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B内气体压强等于大气压强，已知活塞的横截面积，，，重力加速度大小取，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到时： （1）求B内气体压强； （2）求A内气体体积； （3）在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂的质量。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.3.1气体的等压变化和等容变化 分层作业 题组一　气体的等压变化与盖-吕萨克定律 1. （多选）如图，竖直放置、开口向上的长试管内用水银密闭一段气体，若大气压强不变，管内气体（　　） A．温度降低，则压强不变 B．温度升高，则体积增大 C．温度降低，则压强可能增大 D．温度升高，则压强可能减小 【答案】AB 【详解】ACD．因为大气压不变，水银柱的长度也不变，所以封闭的气体的压强不变，气体做等压变化，与温度无关，故A正确，CD错误； B．根据可知温度升高，气体体积增大，故B正确。故选AB。 2．一定质量的气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度为27，则温度的变化是（　　） A．升高了450 K B．升高了150 C．降低了150 D．降低了450 【答案】B 【详解】由盖—吕萨克定律可得 代入数据可知得T2=450 K 所以升高温度Δt=ΔT=150 K=150，故选B。 3．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由升高到，体积的增量为；温度由283K升高到288K，体积的增量为，则（　　） A． B． C． D．无法确定 【答案】A 【详解】在压强不变的情况下，由盖-吕萨克定律 得 所以 因为、分别是气体在和283K时的体积，而 所以，故选A。 4．（多选）一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，、、和这四段过程在图像中都是直线段，和的延长线通过坐标原点O，垂直于，由图可以判断（　　） A．过程中气体压强不断减小 B．过程中气体压强不断减小 C．过程中气体压强不断增大 D．过程中气体压强不断增大 【答案】BD 【详解】AC．在图像中，过原点的倾斜直线是等压线，所以、为两条等压线，即， 故AC错误； BD．在图像中，斜率越大表示压强越小，所以得到 即由b到c的过程，压强变小，由d到a的过程，压强变大，故BD正确。故选BD。 5．（多选）如图所示，形气缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭一定质量的气体，已知气缸不漏气，活塞移动过程中与气缸内壁无摩擦。初始时，活塞紧压小挡板，外界大气压强为。现缓慢升高气缸内气体的温度，则下列能反映气缸内气体的压强、体积随热力学温度变化的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】AB．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，在p-T图像中，图线是过原点的倾斜的直线；当活塞开始离开小挡板（小挡板的重力不计），缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在p-T中，图线是平行于T轴的直线，A错误B正确； CD．气体先等容变化，后等压变化，V-T图像先平行于温度轴，后是经过原点的一条直线， C错误D正确。故选BD。 题组二　活塞—气缸模型的气体压强 6．某汽车轮胎在时胎压为2.0个大气压。若轮胎容积不变且不漏气，胎内气体可视为理想气体，则该轮胎在27℃时胎压为（　　） A．1.5个大气压 B．2.0个大气压 C．2.5个大气压 D．3.0个大气压 【答案】C 【详解】设大气压强为，初态压强 温度 末态温度 气体做等容变化，根据 代入数据可得 即该轮胎在27℃时胎压为2.5个大气压。故选C。 7．一定质量的气体保持体积不变，温度由0℃升高到10℃时，其压强的增加量为∆p1；当温度由100℃升高到110℃时，其压强的增加量为∆p2。则∆p1与∆p2之比是（　　） A．1︰1 B．1︰10 C．10︰110 D．273︰283 【答案】A 【详解】一定质量的气体保持体积不变，根据查理定律的推论式有 两种情况温度变化量相同，故可得，故选A。 8．如图所示，一汽缸固定在水平地面上，用活塞封闭着一定质量的理想气体。已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁间无摩擦。初始时，外界大气压强为，活塞对小挡板的压力刚好等于活塞的重力。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则能反映汽缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意知，开始时被封闭气体的压强等于，当缓慢升高汽缸内气体温度且活塞未离开小挡板时，气体发生等容变化，根据查理定律可知，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，在图像中，图线是过原点的倾斜直线；当活塞开始离开小挡板时，缸内气体的压强大于外界的大气压，气体等压膨胀，在图像中，图线是平行于T轴的直线。故选D。 9．某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度，存放食物之前该同学进行试通电，该同学将打开的冰箱密封门关闭并给冰箱通电。若大气压为1.0×105Pa，刚通电时显示温度为27℃，通电一段时间后显示温度为7℃，则此时密封的冷藏室中气体的压强是（　　） A．0.26×105Pa B．0.93×105Pa C．1.07×105Pa D．3.86×105Pa 【答案】B 【详解】冷藏室气体的初状态 T1=（273＋27）K=300K p1=1.0×105Pa 末状态T2=（273＋7）K=280K 设此时冷藏室内气体的压强为p2，此过程气体体积不变，根据查理定律 代入数据得p2≈0.93×105Pa，故选B。 10．（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（　　） A． B． C． D． 【答案】CD 【详解】假设温度升高，水银柱不动，两边气体均作等容变化，根据查理定律得压强增加量 而左右两边初态压强p相同，两边温度升高量∆T也相同，所以∆p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∆p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图中的TaTb，水银柱应向右移动；B图中Ta=Tb，水银柱不动；C图中Ta>Tb，水银柱应向左移动；D图中TaTb，水银柱应向左运动，AB错误，CD正确。 故选CD。 11．登山队员在攀登高峰的时候必须带上专业的登山装备，某队员戴了登山手表攀登珠穆朗玛峰，手表是密封的，表内温度27 ℃时气体压强为1.0×105 Pa(常温下的大气压强值)，当他登上峰顶时，峰顶气压为4.0×104 Pa，表内温度为－23 ℃；则此登山手表表面玻璃可以承受的内、外压强差至少为(　　) A．8.3×104 Pa B．8.3×105 Pa C．4.3×104 Pa D．1.23×105 Pa 【答案】C 【详解】T1＝(27＋273) K＝300 K，T2＝(－23＋273) K＝250 K，根据＝，p2＝p1≈8.3×104 Pa，则此登山手表表面玻璃可以承受的内、外压强差至少为8.3×104 Pa－4.0×104 Pa＝4.3×104 Pa，故选C。 12．（多选）一定质量的理想气体，在压强不变时，体积增大到原来的两倍，则下列说法正确的是（　　） A．气体的摄氏温度一定升高到原来的两倍 B．气体的热力学温度一定升高到原来的两倍 C．体积的变化量与热力学温度的变化量成正比 D．温度每升高1K，体积增加量是0℃时体积的 【答案】BCD 【详解】AB．根据盖•吕萨克定律 气体的热力学温度一定升高到原来的两倍，摄氏温度不升高到原来的两倍，A错误，B正确； C．根据盖•吕萨克定律 体积的变化量与热力学温度的变化量成正比，C正确； D．0℃时温度为 设0℃时的体积为V0，升高的温度为 根据盖•吕萨克定律得 解得 ，D正确。故选BCD。 13．（2024·海南·高考真题）用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为，薄吸管底面积，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是（　　） A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏 B．该装置所测温度不高于31.5℃ C．该装置所测温度不低于23.5℃ D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大 【答案】B 【详解】A．由盖—吕萨克定律得 其中，， 代入解得 根据可知 故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，故A错误； BC．当时，该装置所测的温度最高，代入解得 故该装置所测温度不高于，当时，该装置所测的温度最低，代入解得 故该装置所测温度不低于，故B正确，C错误； D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖—吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，故D错误。 故选B。 14．（2024·广东·高考真题）差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B内气体压强等于大气压强，已知活塞的横截面积，，，重力加速度大小取，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到时： （1）求B内气体压强； （2）求A内气体体积； （3）在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂的质量。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1、2）假设温度降低到时，差压阀没有打开，A、B两个气缸导热良好，B内气体做等容变化，初态， 末态 根据 代入数据可得 A内气体做等压变化，压强保持不变，初态， 末态 根据 代入数据可得 由于 假设成立，即 （3）恰好稳定时，A内气体压强为 B内气体压强 此时差压阀恰好关闭，所以有 代入数据联立解得 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$