课后提升练（6）气体中的图像问题与变质量问题（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

课后提升练(六)　气体中的图像问题与变质量问题 [对应学生用书P125] 1． (2021·四川遂宁高二期末)如图所示，一定质量的理想气体先后处于a、b、c、d四个状态，则这四个气体状态的温度关系正确的是(　　) A．Ta＜Tb＜Tc＜Td　　　　B．Ta＝Tb＜Tc＝Td C．Ta＝Tb＞Tc＝Td D．Ta＜Tc＜Tb＝Td D　解析：根据＝C可知，pV乘积越大，温度T越大，由图可知，a、b、c、d四点pV乘积的大小分别为(格子数乘积)6、18、9、18，则四点的温度关系是Ta＜Tc＜Tb＝Td，D正确。 2． (2021·黑龙江哈尔滨三中高二月考)如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C为等压过程，D→A为等容过程。关于该循环过程中，下列说法正确的是(　　) A．A→B过程中，气体密度减小 B．B→C过程中，气体分子的平均动能减小 C.C→D过程中，气体分子间平均距离增大 D．D→A过程中，气体分子的热运动更剧烈 C　解析：A→B过程中，气体体积减小，质量不变，所以密度增大，A错误；B→C过程中，气体经历等压过程，体积增大，根据盖—吕萨克定律可知气体温度升高，分子的平均动能增大，B错误；C→D过程中，气体体积增大，分子间平均距离增大，C正确；D→A过程中，气体经历等容过程，压强减小，根据查理定律可知气体温度降低，分子的热运动更平和，D错误。 3． 气体压强的产生和液体不相同：液体的压强是由于重力而产生的；而气体的压强则是由于气体分子持续地碰撞容器壁而产生的。因此容器单位面积上的压力就是气体的压强。如图，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。缓慢升高封闭气体的温度T，则封闭气体的压强p随温度T变化的图像可能正确的是(　　) 　　　　 A　　　　　　　B C　　　　　　　D C　解析：当缓慢升高封闭气体的温度时，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，C正确。 4．用活塞式抽气机抽气，在温度不变的情况下，从玻璃瓶中抽气，第一次抽气后，瓶内气体的压强减小到原来的，要使容器内剩余气体的压强减为原来的，抽气次数应为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．2 B．3 C．4 D．5 C　解析：设玻璃瓶的容积是V，抽气机的容积是V0，气体发生等温变化，由玻意耳定律可得pV＝p(V＋V0)，解得V0＝V，设抽n次后，气体压强变为原来的，由玻意耳定律可得：抽一次时：pV＝p1(V＋V0)，解得p1＝p，抽两次时：p1V＝p2(V＋V0)，解得p2＝()2p，抽n次时：pn＝()np，又因为pn＝p，则n＝4，C正确。 5．2021年7月4日，“神舟十二号”航天员刘伯明、汤洪波身着我国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服成功出舱。在地面进行的某次舱外航天服气密性检查中，将一定量的气体充入航天服，并将航天服上的所有阀门拧紧，此时航天服内气体的热力学温度为γT0 (T0为室温，γ>1)、压强为kp0(p0为大气压强，k>γ)。经过一段时间后，航天服内气体的温度降至室温T0。不考虑航天服内部体积的变化，航天服内的气体视为理想气体。 (1)当航天服内气体的温度降至室温T0时，求航天服内气体的压强p； (2)航天服内气体的温度降至室温T0时，将航天服上的阀门打开，缓慢放气至航天服内气体与外界达到平衡，则放出的气体与航天服内剩余气体的质量之比为多少。 答案：(1)p0　(2) 解析：(1)在降至室温的过程中，航天服内的气体做等容变化，由查理定律得＝ ，解得p＝p0。 (2)设航天服内部体积为V，航天服内气体的压强由p减至p0的过程中，对航天服内剩余的气体和放出的气体由玻意耳定律有pV＝p0V′ 同温度、同压强下，同种气体的质量之比等于体积之比，有＝ 联立解得＝。 6． (多选)一定质量气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与T轴平行，da与bc平行，则气体体积在(　　) A．ab过程中不断增加 B．bc过程中保持不变 C．cd过程中不断增加 D．da过程中保持不变 AB　解析： 因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；如图所示，连接aO交cd于e，则ae是等容线，即Va＝Ve，因为Vd<Ve，所以Vd<Va，即da过程中气体体积变大，D错误。 7．(多选)下列图像中，能反映理想气体经历了等温变化→等容变化→等压变化，又回到原来状态的是(　　) BC　解析：pV图像中，双曲线的一支可表示等温变化，平行p轴的线表示等容变化，平行V轴的线表示等压变化，故A不能反映要求的变化过程，A错误；pT图像中，平行p轴的线表示等温变化，延长线过原点的斜线表示等容变化，平行T轴的线表示等压变化，B能反映要求的变化过程，B正确；VT图像中，平行V轴的线表示等温变化，平行T轴的线表示等容变化，延长线过原点的斜线表示等压变化，C能够反映要求的变化过程，而D不能，C正确，D错误。 8．(2021·北京朝阳区高二期末)某型号氧气瓶的容积V＝0.10 m3，温度t1＝27 ℃时，瓶中氧气的压强为p1＝10p0(p0为1个大气压)。已知热力学温度T与摄氏温度t的关系为T＝ t＋273 K。假设氧气瓶中的气体可视为理想气体。 (1)若将氧气瓶内气体的温度降至t2＝－33 ℃，求此时氧气瓶内气体的压强p2。 (2)若保持氧气瓶内氧气的温度t1＝27 ℃不变。 ①已知瓶中原有氧气的质量为M，现将该氧气瓶与一个体积未知且真空的储气瓶用细管相连，稳定后，氧气瓶内的压强p3＝2p0，求此时氧气瓶内剩余氧气的质量m； ②当该氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需要给其重新充气。现将该氧气瓶供某实验室使用，若每天消耗1个大气压的氧气ΔV＝0.20 m2，求该氧气瓶重新充气前可供该实验室使用多少天。 答案：(1)8p0　(2)①M　②4天 解析：(1)由题意可知：T1＝300 K，T2＝240 K。整个过程为等容变化，根据查理定律有 ＝，解得p2＝p1＝8p0。 (2)①设未知容器、细管与氧气瓶的总容积为V3，整个过程为等温变化，根据玻意耳定律有p1V＝p3V3 解得V3＝V＝5V，所以m＝M＝M。 ②重新充气前，用去的氧气在p3压强下的体积为 V′＝V3－V＝4V 设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0，则有p3·4V＝p0V0，所以V0＝·4V＝8V 则氧气可用的天数为N＝＝4(天)。 9．(2021·河北张家口高二期末)学校食堂采用高温消毒柜对公共餐具进行消毒，加热前柜内气体温度T1＝300 K，压强与外部气压均为p0＝1×105 Pa，若将柜门关好不漏气，加热一段时间后，柜内气体温度达到T2＝360 K后处于保温状态。 (1)求T2＝360 K时柜内气体的压强p； (2)将消毒柜放气阀打开，缓慢放气至柜内气体与外界压强相同，忽略放气过程柜内气体温度的变化，求放出气体与柜内剩余气体的质量比。 答案：(1)1.2×105 Pa　(2) 解析：(1)升温过程为等容变化，由查理定律得＝ 解得p＝1.2×105 Pa。 (2)以柜内所有气体为研究对象，放气过程可视为等温变化，由玻意耳定律得pV＝p0V′，解得V′＝1.2V 则放出气体与柜内剩余气体的体积比为 ＝＝ 压强和温度相同的气体密度相同，体积比即为质量比，因此放出气体与柜内剩余气体的质量比为 ＝＝。 学科网（北京）股份有限公司 $$