新教材2024-2025學(xué)年高中物理第1章分子動(dòng)理論與氣體實(shí)驗(yàn)定律第5節(jié)第二課時(shí)氣體的等壓變化和等容變化分層作業(yè)魯科版選擇性必修第三冊(cè)

其次課時(shí)氣體的等壓改變和等容改變A級(jí)必備學(xué)問(wèn)基礎(chǔ)練1.“拔火罐”是將點(diǎn)燃的紙片放入一個(gè)小罐內(nèi),在紙片燃燒完時(shí),快速將火罐開(kāi)口端緊壓在皮膚上,火罐就會(huì)緊緊地“吸”在皮膚上。其緣由是,當(dāng)火罐內(nèi)的氣體()A.溫度不變時(shí),體積減小,壓強(qiáng)增大B.體積不變時(shí),溫度降低,壓強(qiáng)減小C.壓強(qiáng)不變時(shí),溫度降低,體積減小D.質(zhì)量不變時(shí),壓強(qiáng)增大,體積減小2.某同學(xué)家的電冰箱能顯示冷藏室內(nèi)的溫度,存放食物之前該同學(xué)進(jìn)行試通電,將打開(kāi)的冰箱密封門(mén)關(guān)閉并給冰箱通電。若大氣壓強(qiáng)為1.0×105Pa,剛通電時(shí)顯示溫度為27℃,通電一段時(shí)間后顯示溫度為7℃,則此時(shí)密封在冷藏室中氣體的壓強(qiáng)是()A.0.26×105Pa B.0.93×105PaC.1.07×105Pa D.3.86×105Pa3.肯定質(zhì)量的氣體,在體積不變的條件下,溫度由0℃上升到10℃時(shí),其壓強(qiáng)的增量為Δp1,當(dāng)它由100℃上升到110℃時(shí),其壓強(qiáng)的增量為Δp2,則Δp1與Δp2之比是()A.10∶1 B.373∶273C.1∶1 D.383∶2834.肯定質(zhì)量的氣體在等壓改變中體積增大了12,若氣體原來(lái)溫度為27℃,則溫度的改變是(A.上升了450K B.上升了150℃C.降低了150℃ D.降低了450℃5.如圖所示,一導(dǎo)熱性能良好的氣缸內(nèi)用活塞封閉肯定質(zhì)量的氣體(不計(jì)活塞與缸壁的摩擦),溫度降低時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.氣體壓強(qiáng)減小B.氣缸高度H減小C.活塞高度h減小D.氣體體積增大6.如圖所示,一豎直放置的氣缸上端開(kāi)口,氣缸壁內(nèi)有卡口a和b,a、b間距為h,a距缸底的高度為H;活塞只能在a、b間移動(dòng),其下方密封有肯定質(zhì)量的志向氣體。已知活塞質(zhì)量為m,面積為S,厚度可忽視;活塞和氣缸壁均絕熱,不計(jì)它們之間的摩擦,重力加速度大小為g。起先時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài),上、下方氣體壓強(qiáng)均為p0,溫度均為T(mén)0?，F(xiàn)用電熱絲緩慢加熱氣缸中的氣體,直至活塞剛好到達(dá)b處。求此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的溫度。7.(2024湖南部分學(xué)校高三聯(lián)考)如圖所示,一導(dǎo)熱性能良好的氣缸開(kāi)口豎直向上靜置在水平面上,缸口處固定有卡環(huán)(大小不計(jì)),卡環(huán)距氣缸底部的高度H=12cm,質(zhì)量m=0.5kg、橫截面積S=1.5cm2的光滑薄活塞下方封閉肯定質(zhì)量的志向氣體,活塞上表面有一用豎直輕繩懸掛的重物,輕繩上端與固定的拉力傳感器相連。當(dāng)封閉氣體的熱力學(xué)溫度T1=300K時(shí),活塞距氣缸底部的高度h=10cm,重物對(duì)活塞恰好無(wú)壓力;當(dāng)封閉氣體的熱力學(xué)溫度緩慢上升至T2=600K時(shí),傳感器的示數(shù)恰好為零。已知大氣壓恒為p0=1×105Pa,重力加速度g取10m/s2。求:(1)重物的質(zhì)量M;(2)當(dāng)封閉氣體的熱力學(xué)溫度緩慢上升至T3=900K時(shí),封閉氣體的壓強(qiáng)p。B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練8.關(guān)于氣體的狀態(tài)改變,下列說(shuō)法正確的是()A.肯定質(zhì)量的志向氣體,當(dāng)壓強(qiáng)不變而溫度由100℃上升到200℃時(shí),其體積增大為原來(lái)的2倍B.任何氣體由狀態(tài)1改變到狀態(tài)2時(shí),肯定滿意方程pC.肯定質(zhì)量的志向氣體體積增大到原來(lái)的4倍,則氣體可能壓強(qiáng)減半,熱力學(xué)溫度加倍D.肯定質(zhì)量的志向氣體壓強(qiáng)增大到原來(lái)的4倍,則氣體可能體積加倍,熱力學(xué)溫度減半9.(多選)肯定質(zhì)量氣體的等容線如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.直線AB的斜率是pB.0℃時(shí)氣體的壓強(qiáng)為p0C.溫度在接近0K時(shí)氣體的壓強(qiáng)為零D.BA延長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)為-273℃10.如圖所示,肯定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)沿1→2→3→1的依次循環(huán)改變,若用p-V或V-T圖像表示這一循環(huán),則下圖表示正確的是()11.如圖所示,p-t圖像中的兩條直線Ⅰ和Ⅱ分別表示肯定量的志向氣體經(jīng)驗(yàn)的兩個(gè)不同過(guò)程,p1和p2分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo),t0為它們的延長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo),t0=-273.15℃,a、b為直線Ⅰ上的兩點(diǎn)。由圖可知,氣體在狀態(tài)a和b的體積之比Va∶Vb=;氣體在狀態(tài)b和c的體積之比Vb∶Vc=。

12.(2024全國(guó)乙卷)如圖所示,一豎直放置的氣缸由兩個(gè)粗細(xì)不同的圓柱形筒組成,氣缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之間封閉有肯定量的志向氣體,兩活塞用一輕質(zhì)彈簧連接,氣缸連接處有小卡銷,活塞Ⅱ不能通過(guò)連接處?；钊瘛ⅱ虻馁|(zhì)量分別為2m、m,面積分別為2S、S,彈簧原長(zhǎng)為l。初始時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為0.1l,活塞Ⅰ、Ⅱ到氣缸連接處的距離相等,兩活塞間氣體的溫度為T(mén)0。已知活塞外大氣壓強(qiáng)為p0,忽視活塞與缸壁間的摩擦,氣缸無(wú)漏氣,不計(jì)彈簧的體積。(1)求彈簧的勁度系數(shù)。(2)緩慢加熱兩活塞間的氣體,求當(dāng)活塞Ⅱ剛運(yùn)動(dòng)到氣缸連接處時(shí),活塞間氣體的壓強(qiáng)和溫度。13.如圖所示,絕熱性能良好的氣缸固定放置,其內(nèi)壁光滑,開(kāi)口向右,氣缸中密閉肯定質(zhì)量的志向氣體,活塞(絕熱)通過(guò)水平輕繩跨過(guò)滑輪與重物相連,已知活塞的面積S=10cm2,重物的質(zhì)量m=2kg,重力加速度g取10m/s2,大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa,滑輪摩擦不計(jì)。穩(wěn)定時(shí),活塞與氣缸底部間的距離為L(zhǎng)1=12cm,氣缸內(nèi)溫度T1=300K。(1)通過(guò)電熱絲對(duì)氣缸內(nèi)氣體加熱,氣體溫度緩慢上升到T2=400K時(shí)停止加熱,求加熱過(guò)程中活塞移動(dòng)的距離d。(2)停止加熱后,在重物的下方加掛一個(gè)2kg的重物,活塞又向右移動(dòng)4cm后重新達(dá)到平衡,求此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的溫度T3。其次課時(shí)氣體的等壓改變和等容改變1.B紙片燃燒時(shí),罐內(nèi)氣體的溫度上升,將罐壓在皮膚上后,封閉氣體的體積幾乎不變,溫度降低時(shí),由查理定律知封閉氣體壓強(qiáng)減小,火罐緊緊“吸”在皮膚上,B項(xiàng)正確。2.B冷藏室氣體的初狀態(tài)T1=(273+27)K=300K,p1=1×105Pa,末狀態(tài)T2=(273+7)K=280K,壓強(qiáng)為p2,肯定質(zhì)量的氣體體積不變,依據(jù)查理定律得p1T1=p2T2,代入數(shù)據(jù)得p23.C由查理定律得Δp=pTΔT,肯定質(zhì)量的氣體在體積不變的條件下pT=恒量,溫度由0℃上升到10℃和由100℃上升到110℃,ΔT=10K相同,故壓強(qiáng)的增量Δp1=Δp4.B由蓋—呂薩克定律可得V1V2=T1T2,代入數(shù)據(jù)可得132=300K5.B對(duì)氣缸受力分析有mg+p0S=pS,可知當(dāng)溫度降低時(shí),氣體的壓強(qiáng)不變;對(duì)活塞和氣缸的整體有(m+M)g=kx,可知當(dāng)溫度改變時(shí),x不變,即h不變;依據(jù)蓋—呂薩克定律可得V1T1=V6.答案1+hH解析起先時(shí)活塞位于a處,加熱后,氣缸中的氣體先經(jīng)驗(yàn)等容過(guò)程,直至活塞起先運(yùn)動(dòng)。設(shè)此時(shí)氣缸中氣體的溫度為T(mén)1,壓強(qiáng)為p1,依據(jù)查理定律有p依據(jù)力的平衡條件有p1S=p0S+mg聯(lián)立可得T1=1+mgp此后,氣缸中的氣體經(jīng)驗(yàn)等壓過(guò)程,直至活塞剛好到達(dá)b處,設(shè)此時(shí)氣缸中氣體的溫度為T(mén)2,活塞位于a處和b處時(shí)氣體的體積分別為V1和V2,依據(jù)蓋—呂薩克定律有V式中V1=SHV2=S(H+h)聯(lián)立解得T2=1+hH1+7.答案(1)2kg(2)3.3×105Pa或解析(1)設(shè)當(dāng)熱力學(xué)溫度T1=300K時(shí),封閉氣體的壓強(qiáng)為p1,依據(jù)物體的平衡條件有p1S=mg+p0S設(shè)當(dāng)熱力學(xué)溫度T2=600K時(shí),封閉氣體的壓強(qiáng)為p2,依據(jù)物體的平衡條件有p2S=(M+m)g+p0S依據(jù)查理定律有p解得M=2kg。(2)設(shè)當(dāng)活塞剛到達(dá)卡環(huán)處時(shí),封閉氣體的熱力學(xué)溫度為T(mén)0,依據(jù)蓋—呂薩克定律有HS解得T0=720K因?yàn)門(mén)3>T0,所以此后封閉氣體的體積不變,依據(jù)查理定律有p由(1)可得p2=83×105解得p=3.3×105Pa或108.C肯定質(zhì)量的志向氣體壓強(qiáng)不變,體積與熱力學(xué)溫度成正比,溫度由100℃上升到200℃時(shí),體積增大為原來(lái)的1.27倍,故A錯(cuò)誤;志向氣體狀態(tài)方程成立的條件為氣體可看作志向氣體且質(zhì)量不變,故B錯(cuò)誤;由志向氣體狀態(tài)方程pVT=C9.ABD在p-t圖像上,等容線的延長(zhǎng)線與t軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(-273℃,0),從題圖中可以看出,0℃時(shí)氣體壓強(qiáng)為p0,因此直線AB的斜率為p010.B在題圖p-T圖像中,氣體在1→2過(guò)程是等容改變,且壓強(qiáng)、溫度均增大,2→3過(guò)程是等溫改變,且壓強(qiáng)減小、體積增大,3→1過(guò)程是等壓改變,且溫度減小、體積減小,結(jié)合各過(guò)程狀態(tài)參量的改變特點(diǎn),可知B正確。11.答案1∶1p2∶p1解析題圖中兩條直線是等容線,所以a、b兩個(gè)狀態(tài)下的氣體體積相同,則Va∶Vb=1∶1;b、c兩個(gè)狀態(tài)下的氣體溫度相等,由圖像可得p1Vb=p2Vc,即Vb∶Vc=p2∶p1。12.答案(1)40mgl(2)p0+3解析(1)設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p1,對(duì)兩活塞和彈簧的整體受力分析,由平衡條件有mg+p0·2S+2mg+p1S=p0S+p1·2S解得p1=p0+3對(duì)活塞Ⅰ由平衡條件有2mg+p0·2S+k·0.1l=p1·2S解得彈簧的勁度系數(shù)為k=40mg(2)緩慢加熱兩活塞間的氣體使得活塞Ⅱ剛運(yùn)動(dòng)到氣缸連接處時(shí),對(duì)兩活塞和彈簧的整體由平衡條件可知,氣體的壓強(qiáng)不變,依舊為p2=p1=p0+3mgS,由氣體的壓強(qiáng)不變,則彈簧的彈力也不變,故有l(wèi)2=l1=1.即封閉氣體發(fā)生等壓改變,初、末狀態(tài)的體積分