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2019年高中物理 第8章 第3節(jié)理想氣體的狀態(tài)方程隨堂課時作業(yè) 新人教版選修3-2
一、選擇題(1~3題為單選題,4、5題為多選題)
1.關于理想氣體,下列說法正確的是( )
A.理想氣體能嚴格遵守氣體實驗定律
B.實際氣體在溫度不太高、壓強不太大的情況下,可看成理想氣體
C.實際氣體在溫度不太低、壓強不太小的情況下, 可看成理想氣體
D.所有的實際氣體任何情況下,都可以看成理想氣體
答案:A
解析:理想氣體是在任何溫度、任何壓強下都能遵守氣體實驗定律的氣體,A選項正確。它是實際氣體在溫度不太低、壓強不太大情況下的抽象。
2.有一定質(zhì)量的理想氣體,如果要使它的密度減小,可能的辦法是( )
A.保持氣體體積一定,升高溫度
B.保持氣體的壓強和溫度一定,增大體積
C.保持氣體的溫度一定,增大壓強
D.保持氣體的壓強一定,升高溫度
答案:D
解析:由ρ=m/V可知,ρ減小,V增大,又由=C可知A、B、C錯,D對。
3.一定質(zhì)量的理想氣體,經(jīng)歷一膨脹過程,這一過程可以用下圖上的直線ABC來表示,在A、B、C三個狀態(tài)上,氣體的溫度TA、TB、TC相比較,大小關系為( )
A.TB=TA=TC B.TA>TB>TC
C.TB>TA=TC D.TB
TA=TC。
4.關于理想氣體的狀態(tài)變化,下列說法中正確的是( )
A.一定質(zhì)量的理想氣體,當壓強不變而溫度由100℃上升到200℃時,其體積增大為原來的2倍
B.氣體由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2時,一定滿足方程=
C.一定質(zhì)量的理想氣體體積增大到原來的4倍,可能是壓強減半,熱力學溫度加倍
D.一定質(zhì)量的理想氣體壓強增大到原來的2倍,可能是體積不變,熱力學溫度加倍
答案:CD
解析:一定質(zhì)量的理想氣體壓強不變,體積與熱力學溫度成正比。溫度由100℃上升到200℃時,體積增大為原來的1.27倍,故A錯誤;理想氣體狀態(tài)方程成立的條件為質(zhì)量不變,B項缺條件,故錯誤。由理想氣體狀態(tài)方程=恒量可知,C、D正確。
5.如圖所示,一定質(zhì)量的空氣被水銀封閉在靜置于豎直平面的U形玻璃管內(nèi),右管上端開口且足夠長,右管內(nèi)水銀面比左管內(nèi)水銀面高h,能使h變大的原因是( )
A.環(huán)境溫度升高
B.大氣壓強升高
C.沿管壁向右管內(nèi)加水銀
D.U形玻璃管自由下落
答案:ACD
解析:對于左端封閉氣體,溫度升高,由理想氣體狀態(tài)方程可知:氣體發(fā)生膨脹,h增大,故A對。大氣壓升高,氣體壓強將增大,體積減小,h減小,故B錯。向右管加水銀,氣體壓強增大,內(nèi)、外壓強差增大,h將增大,所以C對。當管自由下落時,水銀不再產(chǎn)生壓強,氣壓壓強減小,h變大,故D正確。
二、非選擇題
6.如圖所示,1、2、3為p-V圖中一定量理想氣體的三種狀態(tài),該理想氣體由狀態(tài)1經(jīng)過程1→3→2到達狀態(tài)2。試利用氣體實驗定律證明:=。
答案:證明:由題圖可知1→3是氣體等壓過程,
據(jù)蓋—呂薩克定律有:
=①
3→2是等容過程,據(jù)查理定律有:
=②
由①②式合并消去T可得=。
7.某同學用吸管吹出一球形肥皂泡,開始時,氣體在口腔中的溫度為37℃,壓強為1.1標準大氣壓,吹出后的肥皂泡體積為0.5L,溫度為0℃。
(1)肥皂泡內(nèi)、外壓強差別不大,均近似等于1標準大氣壓。試估算肥皂泡內(nèi)的氣體分子個數(shù);
(2)肥皂泡內(nèi)壓強近似等于1標準大氣壓。求這部分氣體在口腔內(nèi)的體積。
答案:(1)1.321022個 (2)0.52L
解析:(1)肥皂泡內(nèi)氣體的摩爾數(shù)
n==0.022mol
分子數(shù)N=nNA=0.0226.021023個=1.321022個
(2)T1=273+37K=310K,T2=273K
由理想氣體狀態(tài)方程=
V1==L=0.52L
能力提升
一、選擇題(1~3題為單選題,4題為多選題)
1.(吉林一中xx~xx學年高二下學期期末)如圖所示,一根豎直的彈簧支持著一倒立氣缸的活塞,使氣缸懸空而靜止。設活塞與缸壁間無摩擦,可以在缸內(nèi)自由移動,缸壁導熱性良好使缸內(nèi)氣體的溫度保持與外界大氣溫度相同,則下列結(jié)論中正確的是( )
A.若外界大氣壓增大,則彈簧將壓縮一些
B.若外界大氣壓增大,則氣缸的上底面距地面的高度將增大
C.若氣溫升高,則活塞距地面的高度將減小
D.若氣溫升高,則氣缸的上底面距地面的高度將增大
答案:D
解析:以活塞和氣缸整體為研究對象可知,重力等于彈簧彈力,跟外界大氣壓無關,即彈簧壓縮量不變,A錯。以氣缸為研究對象,若外界大氣壓增大,則氣缸的上底面距地面的高度將減小,B錯。若氣溫升高,因為彈力不變活塞距地面的高度不變,C錯。若氣溫升高,氣體壓強增大故氣缸上升所以上底面距地面的高度將增大,D對。
2.在下圖中,不能反映理想氣體經(jīng)歷了等溫變化→等容變化→等壓變化,又回到原來狀態(tài)的圖是( )
答案:D
解析:根據(jù)p-V,p-T、V-T圖象的意義可以判斷,其中選項D顯示的理想氣體經(jīng)歷了等溫變化→等壓變化→等容變化,與題意不符。
3.下圖中A、B兩點代表一定質(zhì)量理想氣體的兩個不同的狀態(tài),狀態(tài)A的溫度為TA,狀態(tài)B的溫度為TB;由圖可知( )
A.TB=2TA B.TB=4TA
C.TB=6TA D.TB=8TA
答案:C
解析:對于A、B兩個狀態(tài)應用理想氣體狀態(tài)方程=可得:===6,即TB=6TA,C項正確。
4.一定質(zhì)量的某實際氣體,處在某一狀態(tài),經(jīng)下列哪個過程后會回到原來的溫度( )
A.先保持壓強不變而使它的體積膨脹,接著保持體積不變而減小壓強
B.先保持壓強不變而使它的體積減小,接著保持體積不變而減小壓強
C.先保持體積不變而增大壓強,接著保持壓強不變而使它的體積膨脹
D.先保持體積不變而減小壓強,接著保持壓強不變而使它的體積膨脹
答案:AD
解析:由于此題要經(jīng)過一系列狀態(tài)變化后回到初始溫度,所以先在p-V坐標中畫出等溫變化圖線,然后在圖線上任選中間一點代表初始狀態(tài),根據(jù)各個選項中的過程畫出圖線,如圖所示。從圖線的發(fā)展趨勢來看,有可能與原來的等溫線相交說明經(jīng)過變化后能夠回到原來的溫度。選項A、D正確。
二、非選擇題
5.如圖,上端開口的圓柱形氣缸豎直放置,截面積為510-3m2,一定質(zhì)量的氣體被質(zhì)量為2.0kg的光滑活塞封閉在氣缸內(nèi),其壓強為________Pa(大氣壓強取1.01105Pa,g取10N/kg)。若從初溫27℃開始加熱氣體,使活塞離氣缸底部的高度由0.5m緩慢變?yōu)?.51m,則此時氣體的溫度為________℃。
答案:1.05105 33
解析:p=p0+=1.05105Pa
=,T2=306K,t2=33℃
6.如圖所示,帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上,其下部放入盛水的燒杯中。注射器活塞的橫截面積S=510-5m2,活塞及框架的總質(zhì)量m0=510-2kg,大氣壓強p0=1.0105Pa.當水溫為t0=13℃時,注射器內(nèi)氣體的體積為5.5mL。(g=10m/s2)
(1)向燒杯中加入熱水,穩(wěn)定后測得t1=65℃時,氣體的體積為多大?
(2)保持水溫t1=65℃不變,為使氣體的體積恢復到5.5mL,則要在框架上掛質(zhì)量多大的鉤碼?
答案:(1)6.5mL (2)0.1kg
解析:(1)由蓋呂薩克定律=得V1=6.5mL
(2)由查理定律=
解得m=0.1kg。
7.一端開口的U形管內(nèi)由水銀柱封有一段空氣柱,大氣壓強為76cmHg,當氣體溫度為27℃時空氣柱長為8cm,開口端水銀面比封閉端水銀面低2cm, 如右圖所示,求:
(1)當氣體溫度上升到多少℃時,空氣柱長為10cm?
(2)若保持溫度為27℃不變,在開口端加入多長的水銀柱能使空氣柱長為6cm?
答案:(1)122.3℃ (2)28.7cm
解析:(1)p1=p0-ph=74cmHg
V1=8S
T1=300K
p2=p0+ph=78cmHg
V2=10S
T2=?
=
T2=395.3K
t2=122.3℃
(2)p3=?
V3=6S T3=300K
=
p3=98.7cmHg
加入水銀柱的長度為L=(98.7+2+22-76)cm=28.7cm
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