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1、12 气体的等容变化和等压变化课后篇巩固提升基础巩固1.民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,方法是将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。其原因是,当火罐内的气体( )A.温度不变时,体积减小,压强增大B.体积不变时,温度降低,压强减小C.压强不变时,温度降低,体积减小D.质量不变时,压强增大,体积减小解析 纸片燃烧时,罐内气体的温度升高,将罐压在皮肤上后,封闭气体的体积不再改变,温度降低时,由查理定律知封闭气体压强减小,罐紧紧“吸”在皮肤上,B 选项正确。答案 B2.一定质量的气体,保持体积不变,温度从 1 升高到 5 ,压强的增

2、量为 2.0103 Pa,则( )A.它从 5 升高到 10 ,压强增量为 2.0103 PaB.它从 15 升高到 20 ,压强增量为 2.0103 PaC.它在 0 时,压强约为 1.4105 PaD.每升高 1 ,压强增量为 Pa2 000273解析 根据查理定律可知压强的变化 p 与摄氏温度的变化 t 成正比。根据题意可知,每升高 1 ,压强的增量为 500 Pa,则可知选项 A、B、D 错误;由查理定律可得 ,代入数据解得p1T1=p1+ pT2p1=1.37105 Pa,则 p0=p1-500 Pa=1.365105 Pa,故选项 C 正确。答案 C3.(多选)下列各图中,能正确表

3、示一定质量气体的等压变化的过程的图象是( )解析 根据盖 吕萨克定律, =C(恒量),或者 V=C(t+273.15 ),所以选项 A、C、D 正确。VT答案 ACD4.一定质量的气体,在体积不变的条件下,温度由 0 升高到 10 时,其压强的增量为 p1;当它由 100 升高到 110 时,所增压强为 p2,则 p1与 p2之比是( )A.10 1 B.373 273C.1 1 D.383 283解析 气体做等容变化,由查理定律可得 p= p, =1 1。 TT p1 p2=p1T2p2T12答案 C5.某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度,存放食物之前该同学进行试通电,该同学将打开的冰

4、箱密封门关闭并给冰箱通电。若大气压为 1.0105 Pa,刚通电时显示温度为 27 ,通电一段时间后显示温度为 7 ,则此时密封的冷藏室中气体的压强是( )A.0.26105 Pa B.0.93105 PaC.1.07105 Pa D.3.86105 Pa解析 冷藏室气体的初状态: T1=(273+27)K=300 K,p1=1105 Pa末状态: T2=(273+7)K=280 K,压强为 p2气体体积不变,根据查理定律得:p1T1=p2T2代入数据得: p20 .93105 Pa。答案 B6.(多选)如图所示,在汽缸中用活塞封闭一定质量的气体,活塞与汽缸壁间的摩擦不计,且不漏气,将活塞用绳

5、子悬挂在天花板上,使汽缸悬空静止。若大气压不变,温度降低到某一值,则此时与原来相比较( )A.绳子张力不变 B.缸内气体压强变小C.绳子张力变大 D.缸内气体体积变小解析 由整体法可知绳子的张力不变,故选项 A 正确,C 错误;取活塞为研究对象,气体降温前后均处于静止, mg 和 p0S 及 FT均不变,故 pS 不变, p 不变,故选项 B 错误;由盖吕萨克定律可知 =C,当 T 减小VT时 V 一定减小,故选项 D 正确。答案 AD7.(多选)某校外学习小组在进行实验探讨,如图所示,在烧瓶上连着一根玻璃管,用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起,在烧瓶中封入了一定质量的理想气体,整个烧瓶浸没

6、在温水中。用这个实验装置来研究一定质量的气体在体积不变时,压强随温度的变化情况。开始时水银压强计 U 形管两端水银面一样高,在下列几种做法中,能使 U 形管左侧水银面保持原先位置(即保持瓶内气体体积不变)的是( )A.甲同学:把烧瓶浸在热水中,同时把 A 向下移B.乙同学:把烧瓶浸在热水中,同时把 A 向上移C.丙同学:把烧瓶浸在冷水中,同时把 A 向下移3D.丁同学:把烧瓶浸在冷水中,同时把 A 向上移解析 浸在热水中,温度升高, p=p0+h,上移 A 管保持体积不变;浸在冷水中,温度降低, p=p0-h,下移 A管保持体积不变。答案 BC8.如图所示,汽缸 A 中封闭有一定质量的气体,活

7、塞 B 与 A 的接触是光滑的且不漏气, B 上放一重物C,B 与 C 的总重力为 G,大气压为 p0。当汽缸内气体温度是 20 时,活塞与汽缸底部距离为 h1;当汽缸内气体温度是 100 时活塞与汽缸底部的距离是多少?解析 汽缸内气体温度发生变化时,汽缸内气体的压强保持不变,大小为 p=p0+ ,其中 S 为活塞的横截GS面积。以汽缸内气体为研究对象,初状态温度 T1=(273+20) K,体积 V1=h1S;末状态温度 T2=(273+100) K=373 K。由盖吕萨克定律可得(式中温度为热力学温度)V1T1=V2T2求得 V2= V1= h1ST2T1 T2T1变化后活塞与汽缸底部的距

8、离h2= h11 .3h1。V2S=373293答案 1.3h19.如图甲所示是一定质量的气体由状态 A 经过状态 B 变为状态 C 的 V-T 图象。已知气体在状态 A时的压强是 1.5105 Pa。(1)说出 A B 过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图中 TA的温度值;(2)请在图乙坐标系中画出由状态 A 经过状态 B 变为状态 C 的 p-T 的图象,并在图线相应位置上标出字母 A、 B、 C。如果需要计算才能确定有关坐标值,请写出计算过程。解析 (1)由题图甲可以看出, A 与 B 的连线的延长线过原点,所以 A B 是一个等压变化,即 pA=pB。根据盖吕萨克定律可知

9、 ,所以 TA= TB= 300 K=200 K。VATA=VBTB VAVB 0.40.64(2)由题图甲可知, B C 是等容变化,根据查理定律,得 ,则pBTB=pCTCpC= pB= pB= pB= pA= 1.5105 Pa=2.0105 Pa。状态 A B C 的 p-T 图象如图所示。TCTB 400300 43 43 43答案 (1)200 K (2)见解析能力提升1.(多选)如图所示,是一定质量的气体的三种变化过程,下列四种解释中,说法正确的是( )A.a d 过程气体体积增加B.b d 过程气体体积不变C.c d 过程气体体积增加D.a d 过程气体体积减小解析 在 p-T

10、 图象中等容线是延长线过原点的直线,且体积越大,直线的斜率越小。因此, a 状态对应的体积最小, c 状态对应的体积最大, b、 d 状态对应的体积相等,故 A、B 正确。答案 AB2.(多选)如图所示,四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开,按图中标明的条件,当玻璃管水平放置时,水银柱处于静止状态。如果管内两端的空气都升高相同的温度,则水银柱向左移动的是( )解析 假设升温后,水银柱不动,则压强要增加,由查理定律有,压强的增加量 p= ,而各管原 p 相p TT同,所以 p ,即 T 高, p 小,也就可以确定水银柱应向温度高的方向移动,故选项 C、D 正确。1T答案 CD5

11、3.如图所示,某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度。当容器中的水温是 30 时,空气柱的长度为 30 cm;当容器中的水温是 90 时,空气柱的长度为 36 cm。则该同学测得的绝对零度相当于( )A.-273 B.-270 C.-268 D.-271 解析 设绝对零度相当于 t0,则 T1=-t0+30 K,V1=30S,T2=-t0+90 K,V2=36S,由盖 吕萨克定律得 ,代V1T1=V2T2入数据解得 t0=-270 ,故选项 B 正确。答案 B4.对于一定质量的理想气体,以 p、 V、 T 三个状态参量中的两个为坐标轴建立直角坐标系,在坐标系上描点能直观地表示这两个参量的数值。如

12、图所示,三个坐标系中,两个点都表示相同质量某种理想气体的两个状态。根据坐标系中不同点的位置来比较第三个参量的大小。(1)p-T 图象(图甲)中 A、 B 两个状态, 状态体积小。 (2)V-T 图象(图乙)中 C、 D 两个状态, 状态压强小。 (3)p-V 图象(图丙)中 E、 F 两个状态, 状态温度低。 解析 (1)甲图画出的倾斜直线为等容线,斜率越小,体积越大,所以 VBVA,故 A 状态体积小;(2)乙图画出的倾斜直线为等压线,斜率越小,压强越大,所以 pDpC,故 C 状态压强小;(3)丙图画出的双曲线为等温线,离原点越远,温度越高,所以 TETF,故 F 状态温度低。答案 (1)

13、A (2)C (3)F5.用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便,但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸。我们通常用的可乐易拉罐容积 V=355 mL。假设在室温(17 )罐内装有 0.9V 的饮料,剩余空间充满 CO2气体,气体压强为 100 kPa。若易拉罐承受的压强为 120 kPa,则保存温度不能超过多少?解析 取 CO2气体为研究对象,则有初态: p1=100 kPa,T1=(273+17) K=290 K末态: p2=120 kPa,T2为未知量气体发生等容变化,由查理定律 得p2p1=T2T16T2= T1= K=348 K,p2p1 120290100t=(348-273) =75 。

14、答案 75 6.如图所示,上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置,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。开始时活塞搁在 a、 b 上,缸内气体的压强为 =1.0105 Pa 为大气压强),温度为p0(p0300 K。现缓慢加热汽缸内气体,当温度为 330 K,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。解析 (1)设物体 A 的体积为 VAT1=300 K,p1=1.0105 Pa,V1=6040 cm3-VAT2=330 K,p2= Pa,V2=V1(1.0105+ mg4010-4)T3=360 K,p3=p2,V3=6440 cm3-VA由状态 1 到状态 2 为等容过程,p1T1=p2T2代入数据得 m=4 kg。(2)由状态 2 到状态 3 为等压过程,V2T2=V3T3代入数据得 VA=640 cm3。答案 (1)4 kg (2)640 cm37