课时梯级训练(8) 气体的等压变化和等容变化（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

课时梯级训练(8)　气体的等压变化和等容变化 1．如图所示，一端封闭的均匀玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时V1＝2V2。现将玻璃管缓慢地均匀加热，下列说法正确的是(　　) A．加热过程中，始终有V1′＝2V2′ B．加热后V1′>2V2′ C．加热后V1′<2V2′ D．条件不足，无法判断 A　解析：加热前后，上段气体的压强保持p0＋ρgh1不变，下段气体的压强保持p0＋ρgh1＋ρgh2不变，整个过程为等压变化，根据盖－吕萨克定律得＝，＝，所以＝＝，即V1′＝2V2′，A正确。 2．冬天有这样的现象：剩有半瓶水的热水瓶经过一个夜晚，第二天拔瓶口的软木塞时不易拔出来，主要原因是瓶内气体(　　) A．温度不变，体积减小，压强增大 B．温度降低，体积不变，压强减小 C．温度降低，体积减小，压强不变 D．质量不变，体积减小，压强增大 B　解析：由于暖水瓶内气体的体积不变，经过一晚的时间，瓶内气体的温度降低，根据查理定律得瓶内气体的压强减小，而外界的大气压几乎不变，所以拔出瓶塞更费力，B正确。 3．一定质量的气体从状态a开始，经历a→b、b→c两个过程，其p－T图像如图所示，下列判断正确的是(　　) A．状态a的体积小于状态b的体积 B．状态a的体积小于状态c的体积 C．状态a分子的平均动能大于状态b分子的平均动能 D．状态a分子的平均动能大于状态c分子的平均动能 B　解析：根据＝C可知，当体积不变时，压强与温度成正比，所以状态a的体积等于状态b的体积；从b到c温度不变，则压强与体积成反比，压强减小，体积增大，所以状态b的体积小于状态c的体积，则Va＝Vb<Vc，A错误，B正确；温度是气体分子平均动能的标志，状态b的温度高于状态a的温度，状态b的温度等于状态c的温度，所以状态a、b、c分子的平均动能大小关系为Ea<Eb＝Ec，C、D错误。 4．如图所示的是一定质量的气体从状态A经状态B到状态C的V－T图像，由图像可知(　　) A．pA>pB B．pC<pB C．VA<VB D．TA<TB D　解析：由V－T图像可以看出气体由A→B是等容过程，TB>TA，故pB>pA，A、C错误，D正确；由B→C为等压过程，pB＝pC，B错误。 5．(2024·河北石家庄模拟)如图所示，一个水槽内盛有某种液体，一个粗细均匀的导热良好的玻璃瓶底朝上漂浮在液体中，玻璃瓶内外液面高度差为h，若环境温度缓慢升高，大气压强始终不变，下列说法正确的是(　　) A．玻璃瓶内外液面高度差h变大 B．玻璃瓶内气体压强变大 C．玻璃瓶逐渐上浮 D．玻璃瓶受到的浮力变大 C　解析：玻璃瓶内气体对玻璃瓶底的压力等于大气对玻璃瓶底的压力和玻璃瓶重力之和，故玻璃瓶内气体压强不变，玻璃瓶内外液面高度差不变，A、B错误；瓶内气体压强不变、温度升高，故体积变大，玻璃瓶逐渐上浮，C正确；玻璃瓶受到的浮力等于玻璃瓶的重力，故瓶内气体温度缓慢升高的过程中，玻璃瓶受到的浮力不变，D错误。 6．(2023·河南郑州高二检测)一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5 ℃升高到10 ℃，体积的增量为ΔV1；温度由283 K升高到288 K，体积的增量为ΔV2，则(　　) A．ΔV1＝ΔV2 B．ΔV1>ΔV2 C．ΔV1<ΔV2 D．无法确定 A　解析：在压强不变的情况下，由盖­吕萨克定律＝C得ΔV＝V，所以ΔV1＝V1，ΔV2＝V2，因为V1、V2分别是气体在5 ℃和283 K时的体积，而＝，所以ΔV1＝ΔV2。 7．一定质量的理想气体，从初状态(p0、V0、T0)先经等压变化温度上升到T0，再经等容变化压强减小到p0，则气体最后状态为(　　) A．p0、V0、T0 B．p0、V0、T0 C．p0、V0、T0 D．p0、V0、T0 B　解析：在等压变化过程中，由盖－吕萨克定律有 ＝，V2＝V0，再经过一个等容变化过程， 由查理定律有＝， T3＝T0，B正确。 8．如图所示为0.3 mol的某种气体的p－t图线。p0表示1个标准大气压，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 D　解析：此气体在0 ℃时，压强为1个标准大气压，所以它的体积应为22.4×0.3 L＝6.72 L，根据图线所示，从p0到A状态，气体是等容变化，A状态的体积为6.72 L，温度为(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(227＋273)K＝500 K，根据盖－吕萨克定律＝得，VB＝＝ L＝8.4 L，D正确。 9．如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞放在a、b上，缸内气体的压强为p0(p0＝1.0×105 Pa，为大气压强)，温度为300 K。现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330 K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360 K时，活塞上升了4 cm。g取10 m/s2，求： (1)活塞的质量； (2)物体A的体积。 答案：(1)4 kg　(2)640 cm3 解析：(1)设物体A的体积为ΔV，缸内气体的初状态：T1＝300 K，p1＝1.0×105 Pa，V1＝(60×40－ΔV)cm3 中间状态：T2＝330 K，p2＝(1.0×105＋) Pa，V2＝V1 末状态：T3＝360 K，p3＝p2，V3＝(64×40－ΔV)cm3 由初状态到中间状态为等容变化过程，由查理定律有＝ 代入数据得m＝4 kg。 (2)由中间状态到末状态为等压变化过程，由盖－吕萨克定律有＝ 代入数据得ΔV＝640 cm3。 10．(2024·山东临沂高二期末)为了监控密闭容器内温度变化，在容器外壁上镶嵌一个导热性能良好的汽缸，汽缸内气体温度可视为与容器内温度相等。汽缸开口向下，用不计质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积S＝40 cm2。活塞正中心下方通过一轻绳，连接质量m＝10 kg的重物，重物放在压力传感器上，传感器连接警报器。当压力传感器上压力值减小到20 N时，警报器开始报警。初始时汽缸上部和活塞之间距离L＝0.5 m；汽缸内温度T0＝600 K时，绳子刚好绷紧。已知大气压强p0＝1×105 Pa，活塞与器壁之间摩擦可忽略，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)警报器刚开始发出警报时，容器内的温度； (2)容器温度缓慢降至360 K时，重物上升的高度。 答案：(1)480 K　(2)0.1 m 解析：(1)当压力传感器上压力值减小到20 N时，此时细绳的拉力为T＝mg－F＝80 N 缸内气体压强p1＝p0－＝0.8×105 Pa 气体经过等容变化，则由查理定律＝ 解得T1＝480 K。 (2)设温度降到T2时传感器的压力为零，则此时缸内气体压强p2＝p0－＝0.75×105 Pa 则由查理定律＝ 解得T2＝450 K 当容器温度缓慢降至T3＝360 K时，重物已经离开传感器，气体进行等压变化，则由盖­吕萨克定律可得＝ 解得x＝0.1 m。 11．(2024·福建泉州一模)如图所示，长度为l＝85 cm、粗细均匀的玻璃管竖直放置，下端封闭，上端开口，中间有一段高度h＝25 cm的水银柱封闭了一段理想气体，气柱长度为l0＝30 cm，气体温度为T0，大气压强p0＝75 cmHg，不计摩擦。求： (1)竖直放置时气体对液柱的压强； (2)先将玻璃管缓慢转至水平(温度不变)，稳定后封闭气体的长度； (3)在玻璃管水平状态下，对气体缓慢加热，当水银刚好不溢出时，此时气体的温度。(用T0表示) 答案：(1)100 cmHg　(2)40 cm　(3)1.5T0 解析：(1)由p1＝p0＋h，得竖直放置时气体对液柱的压强为p1＝100 cmHg。 (2)设玻璃管横截面积为S，玻璃管由竖直缓慢转至水平，根据玻意耳定律有p1l0S＝p2l2S 其中p1＝p0＋h p2＝p0 代入数据，解得玻璃管水平时封闭气体的长度l2＝40 cm。 (3)在玻璃管水平状态下，对气体缓慢加热，当水银刚好不溢出时，此时气体的温度设为T1，气体发生等压变化，根据盖­吕萨克定律，有 ＝ 其中l3＝85 cm－25 cm＝60 cm 解得T1＝1.5T0。 学科网（北京）股份有限公司 $$