第2章 第3节 第1课时 气体的等压变化和等容变化 课后达标检测(Word练习)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

题组1　气体的等压变化 1.(多选)如图所示，竖直放置的导热汽缸内用活塞封闭着一定质量的气体，活塞的质量为m、横截面积为S，缸内气体高度为2h。现在活塞上缓慢添加砂粒，直至缸内气体的高度变为h。然后再对汽缸缓慢加热，使缸内气体温度逐渐升高，让活塞恰好回到原来位置。已知大气压强为p0，大气温度恒为T0，重力加速度为g，不计活塞与汽缸间的摩擦。下列说法正确的是(　　) A．所添加砂粒的总质量为m＋ B．所添加砂粒的总质量为2m＋ C．活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为T0 D．活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为2T0 解析：选AD。初态气体压强p1＝p0＋，添加砂粒后气体压强p2＝p0＋，活塞下降过程，对气体由玻意耳定律得p1S×2h＝p2Sh，解得m′＝m＋，A正确，B错误；设活塞回到原来位置时气体温度为T，对汽缸加热过程为等压变化，有＝，解得T＝2T0，C错误，D正确。 2．物体受热时会膨胀，遇冷时会收缩，这是由于物体内的粒子(原子)运动会随温度改变。当温度上升时，粒子的振动幅度加大，令物体膨胀；当温度下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩。气体温度变化时热胀冷缩现象尤为明显。若在未封闭的室内生炉子后温度从7 ℃升到27 ℃，而整个环境气压不变，则跑到室外气体的质量占原来气体质量的百分比为(　　) A．3.3% B．6.7% C．7.1% D．9.4% 解析：选B。以温度为7 ℃时室内的所有气体为研究对象，发生等压变化时，根据盖­吕萨克定律有＝，可得V1＝V0，则跑到室外的气体的质量占原来气体质量的百分比为×100%＝×100%≈6.7%，B正确。 题组2　气体的等容变化 3．某同学家一台新冰箱能显示冷藏室内的温度。存放食物之前，该同学关闭冰箱密封门并给冰箱通电。若大气压为1.0×105 Pa，通电时显示温度为27 ℃，通电一段时间后显示温度为6 ℃，则此时冷藏室中气体的压强是(　　) A．2.2×104 Pa B．9.3×105 Pa C．1.0×105 Pa D．9.3×104 Pa 解析：选D。由查理定律得p2＝p1＝×1.0×105 Pa＝9.3×104 Pa。 4．(2024·江苏南通开学考)国产汽车上均装有胎压监测系统。车外温度t1＝27 ℃时，胎压监测系统在仪表盘上显示为240 kPa，车辆使用一段时间后，发现仪表盘上显示为220 kPa，此时，车外温度t2＝2 ℃，车胎内存在一定质量的气体，车胎内体积可视为不变。 (1)试分析车胎是否有漏气。 (2)若要使该车胎胎压恢复到240 kPa，需要充入一定量的同种气体，充气过程中车胎内温度视为不变，求充入的气体质量和车胎内原有气体质量之比。 解析：(1)设车胎不漏气，由＝，得p2＝220 kPa，则车胎不漏气。 (2)设车胎体积为V。充入的气体体积为V1，充入气体初态压强p2＝220 kPa，末态压强p1＝240 kPa，则p2(V＋V1)＝p1V，得V1＝V 充入的气体质量和车胎内原有气体质量之比 ＝＝。 答案：(1)见解析　(2) 题组3　p－T图像和V－T图像 5．(多选)一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程的V－T 图像如图所示，则(　　) A.在过程A→C中，气体的压强不断变小 B．在过程C→B中，气体的压强不断变大 C．在状态A时，气体的压强最小 D．在状态B时，气体的压强最大 解析：选BCD。A→C过程中，气体体积不变，温度升高，由p＝CT可知，气体的压强变大，A错误；C→B过程中，气体温度不变，体积变小，由pV＝C可知，气体压强变大，B正确；由选项A与选项B的分析可知，A状态的压强最小，B状态的压强最大，C、D正确。 6．(多选)一定质量的某种气体经过一系列变化过程，如图所示，下列说法正确的是(　　) A.a→b过程中，气体体积变小，温度降低 B．b→c过程中，气体温度不变，体积变小 C．c→a过程中，气体体积变小，压强增大 D．c→a过程中，气体压强增大，温度升高 解析：选AD。a→b过程中，气体发生等压变化，根据盖­吕萨克定律＝C可知气体温度降低，体积变小，故A正确；b→c过程中，气体发生等温变化，根据玻意耳定律pV＝C可知气体压强减小，体积增大，故B错误；c→a过程中，由题图可知p与T成正比，则气体发生等容变化，根据查理定律＝C可知气体压强增大，温度升高，故C错误，D正确。 7．如图所示，上端均封闭的连通管道A、B中封闭着液面相平的水银柱，连通管道下部有阀门K。A、B内的气柱长度不相同，且LB>LA，初始状态两气柱温度相同。下列说法正确的是(　　) A．A、B气体温度同时缓慢升高ΔT，则A的液面将高于B B．A、B气体温度同时缓慢降低ΔT，则A的液面将高于B C．打开阀门缓慢放出少量水银柱后，A的液面将高于B D．打开阀门缓慢放出少量水银柱后，A的液面将低于B 解析：选C。A、B气体温度同时缓慢升高或降低ΔT，假设液面不移动，两部分气体为等容变化，根据＝，可得Δp＝p，两部分气体T、p、ΔT相同，故压强的变化量相同，所以A、B液面仍相平，故A、B错误；打开阀门K缓慢放出少量水银柱后，假设两边液面下降后仍相平，根据等温变化的规律可得pL＝p′(L＋h)，可得压强p′＝＝，故初态气柱长的p′更大，因LB>LA，则pB′>pA′，所以A的液面高于B，故C正确，D错误。 8．(2024·四川绵阳开学考)“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。医生点燃酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上。某同学作出的“拔火罐”原理示意图如图所示，设治疗室室内温度为T，加热后罐内空气温度为T′。已知罐紧贴皮肤时，罐内皮肤的面积约为S1＝5×10－3m2，罐口边缘与皮肤的接触面积约为S2＝2.5×10－4m2，室内大气压强p0＝1×105 Pa，＝0.84，罐的质量不计，不考虑皮肤被吸入罐内导致的空气体积变化，皮肤和罐口边缘均视为水平。当罐内空气温度由T′变为T时，求： (1)罐内气体对皮肤的压力大小； (2)罐口边缘对皮肤的压强大小。 解析：(1)小罐内的气体做等容变化，根据查理定律可得＝ 解得降温后罐内气体压强p′＝0.84×105 Pa 则罐内气体对皮肤的压力大小 F1＝p′S1＝420 N。 (2)对小罐及其内部气体整体， 根据平衡条件得F1＋F2＝p0S1 其中F2是皮肤对罐口边缘的支持力， 解得F2＝80 N 根据牛顿第三定律，罐口边缘对皮肤的压力大小 F2′＝F2＝80 N 罐口边缘对皮肤的压强大小 p1＝＝3.2×105 Pa。 答案：(1)420 N　(2)3.2×105 Pa 9．(2024·河北石家庄一模)负压病房是指病房内的气体压强略低于病房外的标准大气压的一种病房，这样可使新鲜空气流进病房，被污染的空气由抽气系统抽出进行消毒处理。 (1)负压病房内初始压强为1.0×105 Pa，要使病房内压强减为9×104 Pa，求抽出的气体质量与原气体质量的比值。 (2)现将抽出的气体封闭在如图所示的绝热汽缸a内，汽缸底部接有电热丝，右壁接一右端开口的细U形管(管内气体体积可忽略)，管内装有水银，开始时U形管右侧液面比左侧高 4 cm，气体温度为300 K。电热丝通电一段时间后，U形管右侧液面上升了4 cm，求此时缸内气体的温度。(已知外界大气压强为76 cmHg) 解析：(1)设减压后气体体积变为V，气体温度不变，由玻意耳定律 p0V0＝pV 解得V＝＝＝V0 抽出的气体质量与原气体质量的比值 ＝＝＝。 (2)初始状态，汽缸内气体压强 p1＝p0＋ph＝76 cmHg＋4 cmHg＝80 cmHg 加热后，汽缸内气体压强 p2＝p0＋ph1＝76 cmHg＋12 cmHg＝88 cmHg 由查理定律得＝ 解得加热后汽缸内的温度 T2＝＝＝330 K。 答案：(1)　(2)330 K 10．如图所示，圆柱形汽缸的上部有小挡板，可以阻止活塞滑离汽缸，汽缸内部的高度为d，质量不计的薄活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内。开始时活塞离底部高度为d，温度t1＝27 ℃，外界大气压强p0＝1×105 Pa，现对气体缓缓加热。求： (1)气体温度升高到t2＝117 ℃时，活塞离底部的高度； (2)气体温度升高到t3＝177 ℃时，缸内气体的压强。 解析：(1)假设气体温度达到tC时，活塞恰好移动到挡板处，气体做等压变化，设汽缸横截面积为S，由盖­吕萨克定律得＝，解得tC＝127 ℃ 因为t2<tC，所以温度升高到127 ℃前，气体做等压变化，设t2＝117 ℃时活塞离底部高度为h，由盖­吕萨克定律得＝，解得h＝d。 (2)当温度高于127 ℃后，活塞受到挡板的阻碍，气体体积不再发生变化， 由查理定律得＝ 解得p3＝p0＝1.125×105 Pa 答案：(1)d　(2)1.125×105 Pa 学科网（北京）股份有限公司 $