2022人教版高中物理選擇性必修第二冊練習(xí)題-第3節(jié)氣體的等壓變化和等容變化綜合拔高練

2022人教版高中物理選擇性必修第二冊

第二章氣體、固體和液體

第3節(jié)綜合拔高練

五年高考練

考點1氣體實驗定律在單一變化過程問題中的應(yīng)用

1.[2021全國甲，33⑴，5分,小]如圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個不同過程，

分別由體積-溫度(片力圖上的兩條直線/和〃表示，匕和/分別為兩直線與縱軸

交點的縱坐標(biāo)；力。為它們的延長線與橫軸交點的橫坐標(biāo)，0=-273.15為直線

/上的一點。由圖可知，氣體在狀態(tài)a和。的壓強之比%二;氣體在狀態(tài)

Pb

8和C的壓強之比以0

Pc

2.[2021湖南，15(2),8分,如]小贊同學(xué)設(shè)計了一個用電子天平測量環(huán)境溫度的

實驗裝置，如圖所示。導(dǎo)熱汽缸開口向上并固定在桌面上，用質(zhì)量0=600g、截

面積920cm?的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。一輕質(zhì)

直桿中心置于固定支點A上,左端用不可伸長的細(xì)繩豎直懸掛活塞,右端用相同

細(xì)繩豎直懸掛一個質(zhì)量汲=1200g的鐵塊，并將鐵塊放置到電子天平上。當(dāng)電子

天平示數(shù)為600.0g時.，測得環(huán)境溫度為二300Ko設(shè)外界大氣壓強PFLOXIO'

2

Pa,重力加速度器10m/so

(7)當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時,環(huán)境溫度辦為多少？

(力)該裝置可測量的最高環(huán)境溫度盤x為多少？

1電子天平

考點2氣體實驗定律在多變化過程問題中的應(yīng)用

3.(2020北京,4,3分,*如圖所示,一定量的理想氣體從狀態(tài)A開始,經(jīng)歷兩個

過程,先后到達(dá)狀態(tài)夕和a有關(guān)/、夕和c三個狀態(tài)溫度北、〃和。的關(guān)系，正

確的是)

A.B.TA<TB,TB<TC

C.*Tc,T?TcD.T,FTC,TB<TC

考點3氣體實驗定律在兩部分氣體的關(guān)聯(lián)問題中的應(yīng)用

4.[2021全國甲，33⑵，10分,"]如圖，一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣

體，中間的隔板將氣體分為4夕兩部分;初始時,4夕的體積均為匕壓強均等于

大氣壓臥。隔板上裝有壓力傳感器和控制裝置，當(dāng)隔板兩邊壓強差超過0.5R時

隔板就會滑動，否則隔板停止運動。氣體溫度始終保持不變。向右緩慢推動活塞,

使夕的體積減小為g。

(1)求力的體積和8的壓強；

(力)再使活塞向左緩慢回到初始位置,求此時A的體積和夕的壓強。

活塞隔板

B

考點4氣體實驗定律在變質(zhì)量問題中的應(yīng)用

5.[2021河北，15(2),8分,*[某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣,溫度為27℃

時,壓強為3.OXI。?pa。

(1)當(dāng)夾層中空氣的溫度升至37℃,求此時夾層中空氣的壓強；

(H)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙,靜置足夠長時間,求夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有

空氣質(zhì)量的比值。設(shè)環(huán)境溫度為27℃,大氣壓強為I.OXIO,Pao

6.[2020課標(biāo)I,33(2),10分,甲、乙兩個儲氣罐儲存有同種氣體(可視為理

想氣體)。甲罐的容積為V,罐中氣體的壓強為p;乙罐的容積為2V,罐中氣體的壓

強為力?，F(xiàn)通過連接兩罐的細(xì)管把甲罐中的部分氣體調(diào)配到乙罐中去,兩罐中氣

體溫度相同且在調(diào)配過程中保持不變,調(diào)配后兩罐中氣體的壓強相等。求調(diào)配后

(1)兩罐中氣體的壓強；

(力)甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比。

7.[2020課標(biāo)〃,33(2),10分,北，]潛水鐘是一種水下救生設(shè)備，它是一個底部開

口、上部封閉的容器，外形與鐘相似。潛水鐘在水下時其內(nèi)部上方空間里存有空

氣，以滿足潛水員水下避險的需要。為計算方便，將潛水鐘簡化為截面積為S、高

度為力、開口向下的圓筒;工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為

〃的水下，如圖所示。已知水的密度為0,重力加速度大小為g,大氣壓強為R,〃

>>力,忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化。

（1）求進(jìn)入圓筒內(nèi)水的高度7;

（方）保持〃不變,壓入空氣使筒內(nèi)的水全部排出，求壓入的空氣在其壓強為m時

的體積。

考點5氣體實驗定律的微觀解釋

8.[2019課標(biāo)〃,33⑴，5分,"]如廣，圖所示，1、2、3三個點代表某容器中一

定量理想氣體的三個不同狀態(tài)，對應(yīng)的溫度分別是7、①、僚用兒、用、為分別

表示這三個狀態(tài)下氣體分子在單位時間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的平均次數(shù)，則

N、距1\a,"以（填"大于”“小于”或“等于”）

9.（2019北京理綜，15,6分,不）下列說法正確的是（）

A.溫度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運動的劇烈程度

B.內(nèi)能是物體中所有分子熱運動所具有的動能的總和

C.氣體壓強僅與氣體分子的平均動能有關(guān)

D.氣體膨脹對外做功且溫度降低,分子的平均動能可能不變

10.[2019江蘇單科，13A（1）,*:]（多選）在沒有外界影響的情況下,密閉容器內(nèi)的

理想氣體靜置足夠長時間后,該氣體o

A.分子的無規(guī)則運動停息下來

B.每個分子的速度大小均相等

C.分子的平均動能保持不變

D.分子的密集程度保持不變

三年模擬練

■

1.（2021湖北武漢高二下期中,"）一定質(zhì)量的理想氣體,其狀態(tài)變化過程中的p

與「的關(guān)系如圖所示,該過程對應(yīng)的尸7圖像應(yīng)是)

2.（2021山東寧陽一中高二下期中，*）（多選）兩端封閉的玻璃管在常溫下如圖

豎直放置，管內(nèi)有一段水銀柱將空氣分隔成上下兩部分,下列判斷中正確的是

A.當(dāng)它轉(zhuǎn)過90°成水平狀態(tài)時，原下部空氣柱體積會減小

B.當(dāng)它豎直向上加速運動時一，下部空氣柱體積增大

C.當(dāng)它自由下落時一,上部空氣柱體積減小

D.當(dāng)它浸沒在冰水中后,上部空氣柱體積增大

3.(2021河北唐縣一中高二下月考,")如圖甲所示為某品牌的可加熱飯盒,飯盒

蓋密封性良好且飯盒蓋上有一排氣口，飯盒內(nèi)部橫截面積為S質(zhì)量、厚度均不計

的飯盒蓋與玻璃飯盒底部之間封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,飯盒蓋與玻璃飯盒底

部之間的距離為/且飯盒蓋固定不動,可以將其看成是一導(dǎo)熱性能良好的汽缸,

如圖乙所示。氣體的初始溫度為%=300K,初始壓強等于大氣壓強，已知大氣壓

強為小重力加速度g取10m/s2o現(xiàn)緩慢加熱飯盒使其內(nèi)部氣體溫度達(dá)到360Ko

(1)求此時封閉氣體的壓強；

(2)打開排氣口，設(shè)此過程中飯盒內(nèi)氣體溫度不變，放出部分氣體,使得飯盒內(nèi)氣

體壓強與外界大氣壓強相等,求排出氣體與原有氣體的質(zhì)量比。深度解析

甲乙

4.(2020黑龍江哈爾濱三中高二下月考改編,")如圖所示,上下粗細(xì)不一樣的汽

缸被輕繩通過活塞豎直吊在空中，汽缸底面積為S活塞橫截面積為|,汽缸上下兩

部分的長度相同。汽缸側(cè)壁有一個小孔與裝有水銀的U形輕質(zhì)細(xì)玻璃管相通。

最初室溫為乙時一,活塞恰好在汽缸上下兩部分的分界處,玻璃管內(nèi)左右水銀液面

高度差為力(U形管內(nèi)的氣體體積、質(zhì)量不計)。已知大氣壓強為R,水銀的密度

為0,重力加速度為g。不計活塞與汽缸的摩擦。

(1)求汽缸的質(zhì)量肥

(2)現(xiàn)對汽缸里的氣體緩慢加熱,試判斷玻璃管內(nèi)左右兩側(cè)水銀液面高度差力是

否變化？

(3)若繼續(xù)對汽缸里的氣體緩慢加熱,請通過計算確定活塞與汽缸分離的臨界溫

度。

答案全解全析

第二章氣體、固體和液體

第3節(jié)綜合拔高練

五年高考練

1.答案1?

解析根據(jù)上「圖像畫出夕7圖像。

a、6在圖線I上,ab圖線過原點，是等壓線,可知pa=pb,所以%=l;b'、c'兩點溫

Pb

度相同，根據(jù)玻意耳定律可得Pb心PcM,由等壓線知p=p;R.=4,解得"節(jié)。

bbPc%

2.答案（＞）297K（77）309K

解析（，）當(dāng)環(huán)境溫度為刀=300K時,設(shè)鐵塊所受支持力為N、

對鐵塊受力分析得N,+Feg

對活塞受力分析得Fi+pyS=/n^poS

聯(lián)立可得R=R+迪啜生=1.0X1（）5Pa

同理，當(dāng)環(huán)境溫度為&時一,設(shè)鐵塊所受支持力為熱

2="+，啊"受+%0.99X10$Pa。

由查理定律可得

「T2

聯(lián)立可得2=297K

（方）當(dāng)環(huán)境溫度最高時,細(xì)繩上的拉力剛好為零，

則R=R+等=1.03X105Pa

由查理定律可得

聯(lián)生

717max

解得森x=309K

3.C由圖可知三個狀態(tài)的參量:/（四=2私心0.6

份以0尸2外，白2%）;以0K）.6R,K=2%）。由理想氣體的狀態(tài)方程知*=空=空,

TATBTC

可得T*TA、Tf故選項c正確。

4.答案（7）0.4/2A（^）（V5-1）r唔b

解析（，）夕氣體等溫變化:R片嗎

解得夕尸2M

隔板靜止時,PA=PB+0.5M=2.5R

力氣體等溫變化:R"2.5R%

，尸0.4/

（方）活塞回到初始位置的過程中,方氣體等溫變化,設(shè)〃的壓強為PB',體積為心

PoWpj

A氣體等溫變化,設(shè)A的壓強為功',體積為V/

Po-V/

當(dāng)必'比R'大0.5p）時，隔板停止運動,PB'=PA'+G.5M

%'+%'=2M

聯(lián)立解得K/=（V5-1）V,PB'^—PG

5.答案（/）3.IX103Pa（哨

解析（，）夾層內(nèi)氣體原狀態(tài)：71=（273+27）K=300K、0=3.0X10'Pa

溫度升高后：④=（273+37）K=310K、求R

等容變化苧蟲

72

解得:R=3.1X1（）3Pa

（方）設(shè)夾層容積為匕夾層中增加的氣體在壓強為。狀態(tài)下的體積為nV,大氣壓

強為R

等溫變化:口（舛〃垃=~/

解得爐票

Am_pnV_97

~m~~~pV~

6.答案（，凈（77）|

解析（，）假設(shè)乙罐中的氣體被壓縮到壓強為口其體積變?yōu)閹子刹Ｒ舛捎?/p>

.（2力=,匕①

現(xiàn)兩罐氣體壓強均為口總體積為（件匕）。設(shè)調(diào)配后兩罐中氣體的壓強為夕'，由玻

意耳定律有

。（舛%）=p'（件2及②

聯(lián)立①②式可得

「'=|'③

（方）若調(diào)配后甲罐中的氣體再被壓縮到原來的壓強夕時一,體積為%由玻意耳定

律

p'仁p%④

設(shè)調(diào)配后甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比為k,由密度的定義有

啖⑤

聯(lián)立③④⑤式可得

公I(xiàn)⑥

7.答案（；）-^/7（ii）必

Po+pg"Po

解析（/）設(shè)潛水鐘在水面上方時和放入水下后筒內(nèi)氣體的體積分別為％和匕

放入水下后筒內(nèi)氣體的壓強為小由玻意耳定律和題給條件有

P\%=RVo①

心力S②

匕=（/r/）S③

P\=MPg（H~D④

聯(lián)立以上各式并考慮到4檢1,解得

1=pgHh⑤

p0+pgH

（方）設(shè)水全部排出后筒內(nèi)氣體的壓強為R,此時筒內(nèi)氣體的體積為除這些氣體

在其壓強為M時的體積為幾由玻意耳定律有

Pi%⑥

其中

Pi=Po+PgH⑦

設(shè)需壓入筒內(nèi)的氣體體積為匕依題意

片%-%⑧

聯(lián)立②⑥⑦⑧式得

I三pgs.（9）

Po

8.答案大于等于大于

解析由理想氣體的狀態(tài)方程得平冬畢=鏟,可知7=冕＞石。由狀態(tài)1到狀態(tài)2,

T1＞273

氣體壓強減小,氣體體積相同,溫度降低,則氣體分子在單位時間內(nèi)撞擊容器壁上

單位面積的平均次數(shù)減少,可＞4。對狀態(tài)2和狀態(tài)3,壓強相同，溫度大的次數(shù)少，

則豚限

9.A溫度是分子平均動能的標(biāo)志，故A正確；內(nèi)能是物體中所有分子的分子動能

與分子勢能的總和，故B錯誤;氣體壓強與氣體分子的平均動能和分子密集程度

有關(guān)，故C錯誤;氣體溫度降低,則氣體分子的平均動能減小，故D錯誤。

10.CD由分子動理論的基本內(nèi)容可知,分子永不停息地做無規(guī)則運動,選項A錯

誤;在無外界影響下,靜置的理想氣體溫度不變，因此分子的平均動能不變，但每

個分子的速度大小無法確定,選項B錯誤,C正確；因靜置足夠長時間，分子無規(guī)則

運動在各個位置的概率相等，故分子的密集程度保持不變,選項D正確。

三年模擬練

1.C由題圖可以寫出氣體壓強與體積的函數(shù)關(guān)系式為WK根據(jù)理想氣體狀態(tài)

方程華=C可得出p2=kCT,可知右T圖像為拋物線，故選Co

2.CD設(shè)開始時上部分空氣壓強為p(cmHg),則下部分空氣壓強為ER(cmHg),其

中外為水銀柱產(chǎn)生的壓強;轉(zhuǎn)過90。的過程中，下部分的空氣壓強減小，由于氣

體做等溫變化，由玻意耳定律可知，下部分空氣的體積變大，故A錯誤。當(dāng)它豎直

向上加速運動時，水銀柱受到的合力豎直向上,所以下面的空氣壓強變大,根據(jù)玻

意耳定律可知下面氣體體積減小，故B錯誤。當(dāng)玻璃管自由下落時,水銀柱不產(chǎn)

生壓強,水銀柱下面空氣壓強變小，由于氣體做等溫變化,故下面空氣的體積變大,

上面空氣體積減小，故C正確。當(dāng)把玻璃管浸入冰水中時,氣體的溫度降低,假設(shè)