内容正文:
1.(多选)一定质量的气体在不同温度下的两条p-图线如图所示。由图可知( )
A.一定质量的气体在发生等温变化时,其压强与体积成正比
B.一定质量的气体在发生等温变化时,其p-图线的延长线是经过坐标原点的
C.T1>T2
D.T1<T2
解析:选BD。这是一定质量的气体在发生等温变化时的p-图线,由图线知p∝,所以p与V应成反比,A错误;由题图可以看出,p-图线的延长线是过坐标原点的,B正确;根据一定质量的气体同体积下温度越高压强越大,可知C错误,D正确。
2.(多选)如图所示,这是一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是( )
A.从等温线可以看出,一定质量的气体在发生等温变化时,其压强越大,体积越小
B.一定质量的气体,在不同温度下的等温线是不同的
C.由图可知T1>T2
D.由图可知T1<T2
解析:选ABD。从等温线可以看出,压强越大,体积越小,A正确;一定质量的气体,体积一定时,温度越高,压强越大,所以不同温度下的等温线是不同的,B、D正确,C错误。
3.用打气筒给自行车打气,设每打一次可打入压强为1 atm的空气0.1 L,自行车内胎的容积为2.0 L。假设胎内原来没有空气,且打气过程温度不变,那么打了40次后胎内空气压强为( )
A.5 atm B.25 atm
C.2 atm D.40 atm
解析:选C。每打一次可打入压强为1 atm的空气0.1 L,打了40次后气压为1 atm的气体的总体积V1=0.1×40 L=4 L,将其压入自行车轮胎,体积减小为2 L,根据玻意耳定律得p1V1=p2V2,代入数据解得p2=2 atm。
4.现从一体积不变的容器中抽气,假设温度保持不变,每一次抽气后,容器内气体的压强均减小到原来的。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次 B.3次
C.4次 D.5次
解析:选D。设容器的容积是V,抽气机的容积是V0,气体发生等温变化,根据玻意耳定律可得pV=p(V+V0),得V0=,由玻意耳定律可得,抽1次时有pV=p1(V+V0),解得p1=p,抽2次时,有p1V=p2(V+V0),解得p2=2p……,抽n次时,有pn-1V=pn(V+V0),解得pn=np,当pn=p时,解得n=5。
5.血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成,如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带,压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值,充气前臂带内气体压强为大气压强,体积为V;每次挤压气囊都能将60 cm3的外界空气充入臂带中,经5次充气后,臂带内气体体积变为5V,压强计示数为150 mmHg。已知大气压强等于750 mmHg,气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积,则V等于( )
A.30 cm3 B.40 cm3
C.50 cm3 D. 60 cm3
解析:选D。根据玻意耳定律可知p0V+5p0V0=p1×5V,已知p0=750 mmHg,V0=60 cm3,p1=750 mmHg+150 mmHg=900 mmHg,代入数据整理得V=60 cm3。
6.(10分)篮球是中学生喜欢的一项体育运动,打篮球前需要将篮球内部气压调至p标=1.6×105 Pa才能让篮球发挥最佳性能。某同学使用简易充气筒给新买的篮球充气,由于是新买的篮球,初始时内部空气的体积认为等于零,该充气筒每次可以将压强p0=1.0×105 Pa、体积V0=100 cm3的空气打进篮球。已知篮球的容积V=7.5×103 cm3。(忽略所有过程温度的变化与篮球容积的变化)
(1)该同学利用这个简易充气筒向篮球打气,求使篮球内部的气压达到p标需要打气的次数。(4分)
(2)某次打气过多,使篮球内部的气压达到p1=1.8×105 Pa,可以采取缓慢放气的办法使篮球内部的气压恢复到p标,已知该温度下气体压强p0=1.0×105 Pa时气体的密度为1.3 kg/m3,求放出气体的质量。(6分)
解析:(1)根据玻意耳定律可得np0V0=p标V,解得n=120次。
(2)根据题意可得p1V=p标V+p0,代入数据解得m=1.95 g。
答案:(1)120次 (2)1.95 g
7.(10分)一热爱自行车运动的小伙子,购买了一辆具有车胎压温监测系统的山地自行车,产品说明书上建议后轮胎标准胎压为2.10 bar(1.0 bar=100 kPa),自行车交付时监测系统显示后轮胎胎压为2.10 bar,温度为27 ℃,他使用一段时间后,发现后轮胎变软了,此时显示后轮胎胎压为1.40 bar,温度为7 ℃,然后进行保养,车胎内气体可看作理想气体,容积可视为不变。
(1)保养时,后轮胎是否漏气?说明道理和依据。(6分)
(2)保养时,小伙子使用打气筒充气,充气过程中气体温度保持不变,大气压强p0=1.0×105 Pa,每次充入气体的体积是后轮胎容积的,需要打气多少次?(4分)
解析:(1)后车胎内体积不变,若没有漏气,根据查理定律可得=
即=
解得p2=1.96 bar>p′=1.4 bar
说明轮胎已漏气。
(2)使用打气筒充气,每次可以充入气体压强
p0=1.0×105 Pa=1.0 bar
根据玻意耳定律有p0·n+p′V=p1V
即+1.4=2.1,解得n=14次。
答案:(1)见解析 (2)14次
8.(10分)为防止文物展出时因氧化而受损,需抽出存放文物的密闭展柜中的空气,充入惰性气体,形成低氧环境。如图所示为用活塞式抽气筒从存放青铜鼎的展柜内抽出空气的示意图。已知展柜容积为V0,展柜内空气压强为p0,青铜鼎材料的总体积为V0,抽气筒的容积为。缓慢抽气过程中忽略单向阀两侧气体的压强差,不考虑抽气引起的温度变化,忽略抽气筒连接管道内气体的体积,求:
(1)将青铜鼎放入展柜后,连接抽气筒,将活塞从单向阀门处向外拉至抽气筒充满气体,此时抽气筒和展柜内气体的总体积;(4分)
(2)抽气一次后,展柜内气体的压强。(6分)
解析:(1)由题可知,青铜鼎放入展柜后,展示柜内气体的体积V1=V0-=V0,抽气筒内气体的体积V2=,故抽气筒和展柜内气体的总体积V=V1+V2=V0+=V0。
(2)抽气过程是一个等温过程,根据玻意耳定律则有p0V1=pV,代入数据解得p=p0,即抽气一次后,展柜内气体的压强为p0。
答案:(1)V0 (2)p0
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