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2019-2020年高中物理 第8章 第3節(jié) 理想氣體的狀態(tài)方程同步練習(xí) 新人教版選修3-3
一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)
1．為了控制溫室效應(yīng)，各國(guó)科學(xué)家提出了不少方法和設(shè)想。有人根據(jù)液態(tài)CO2密度大于海水密度的事實(shí)，設(shè)想將CO2液化后，送入深海海底，以減小大氣中的CO2的濃度。為使CO2液化，最有效的措施是( )
A．減壓、升溫 B．增壓、升溫
C．減壓、降溫 D．增壓、降溫
答案：D
解析：要將CO2液化需減小體積，根據(jù)＝C，知D選項(xiàng)正確。
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(qiáng)和溫度一定，增大體積
C．保持氣體的溫度一定，增大壓強(qiáng)
D．保持氣體的壓強(qiáng)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(cuò)，D對(duì)。
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(gè)狀態(tài)上，氣體的溫度TA、TB、TC相比較，大小關(guān)系為( )
A．TB＝TA＝TC B．TA>TB>TC
C．TB>TA＝TC D．TB
TA＝TC。
4．關(guān)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(dāng)壓強(qiáng)不變而溫度由100℃上升到200℃時(shí)，其體積增大為原來的2倍
B．氣體由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2時(shí)，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(qiáng)減半，熱力學(xué)溫度加倍
D．一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)增大到原來的2倍，可能是體積不變，熱力學(xué)溫度加倍
答案：CD
解析：一定質(zhì)量的理想氣體壓強(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)，體積增大為原來的1.27倍，故A錯(cuò)誤；理想氣體狀態(tài)方程成立的條件為質(zhì)量不變，B項(xiàng)缺條件，故錯(cuò)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(zhǎng)，右管內(nèi)水銀面比左管內(nèi)水銀面高h(yuǎn)，能使h變大的原因是( )
A．環(huán)境溫度升高
B．大氣壓強(qiáng)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(duì)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(duì)。大氣壓升高，氣體壓強(qiáng)將增大，體積減小，h減小，故B錯(cuò)。向右管加水銀，氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)、外壓強(qiáng)差增大，h將增大，所以C對(duì)。當(dāng)管自由下落時(shí)，水銀不再產(chǎn)生壓強(qiáng)，氣壓壓強(qiáng)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(dá)狀態(tài)2。試?yán)脷怏w實(shí)驗(yàn)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.如圖所示，一個(gè)密閉的氣缸，被活塞分成體積相等的左、右兩室，氣缸壁與活塞是不導(dǎo)熱的；它們之間沒有摩擦，兩室中氣體的溫度相等。現(xiàn)利用電熱絲對(duì)右室加熱一段時(shí)間，達(dá)到平衡后， 左室的體積變?yōu)樵瓉淼?，氣體的溫度T1＝300K，求右室氣體的溫度。
答案：500K
解析：根據(jù)題意對(duì)氣缸中左、右兩室中氣體的狀態(tài)進(jìn)行分析：
左室的氣體：加熱前p0、V0、T0，加熱后p1、V0，T1；
右室的氣體：加熱前p0、V0、T0，加熱后p1、V0、T2。
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：＝恒量，
左室氣體＝，
右室氣體＝，
所以＝，所以T2＝500K。
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(xué)年高二下學(xué)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(shè)活塞與缸壁間無(wú)摩擦，可以在缸內(nèi)自由移動(dòng)，缸壁導(dǎo)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(duì)象可知，重力等于彈簧彈力，跟外界大氣壓無(wú)關(guān)，即彈簧壓縮量不變，A錯(cuò)。以氣缸為研究對(duì)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(cuò)。若氣溫升高，因?yàn)閺椓Σ蛔兓钊嗟孛娴母叨炔蛔?，C錯(cuò)。若氣溫升高，氣體壓強(qiáng)增大故氣缸上升所以上底面距地面的高度將增大，D對(duì)。
2．如圖為一定質(zhì)量的理想氣體兩次不同體積下的等容變化圖線，有關(guān)說法正確的是( )
A．a(chǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體分子密集程度大于b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體分子密集程度
B．a(chǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體狀態(tài)其體積等于b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體體積
C．由狀態(tài)a沿直線ab到狀態(tài)b，氣體經(jīng)歷的是等容過程
D．氣體在狀態(tài)a時(shí)的值大于氣體在狀態(tài)b時(shí)的值
答案：A
解析：由＝C，a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體狀態(tài)其體積小于b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體體積，故a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體分子密集程度大于b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體分子密集程度，故A正確，B錯(cuò)誤；由狀態(tài)a沿直線ab到狀態(tài)b，氣體經(jīng)歷的是等溫過程，故C錯(cuò)誤；氣體在狀態(tài)a時(shí)的值等于氣體在狀態(tài)b時(shí)的值，故D錯(cuò)誤。
3．已知湖水深度為20 m，湖底水溫為4℃，水面溫度為17℃，大氣壓強(qiáng)為1.0105Pa。當(dāng)一氣泡從湖底緩慢升到水面時(shí)，其體積約為原來的(取g＝10 m/s2，ρ水＝1.0103 kg/m3)( )
A．12.8倍 B．8.5倍
C．3.1倍 D．2.1倍
答案：C
解析：湖底壓強(qiáng)大約為p0＋ρ水gh，即3個(gè)大氣壓，由氣體狀態(tài)方程，＝，當(dāng)一氣泡從湖底緩慢升到水面時(shí)，其體積約為原來的3.1倍，選項(xiàng)C正確。
4．一定質(zhì)量的某實(shí)際氣體，處在某一狀態(tài)，經(jīng)下列哪個(gè)過程后會(huì)回到原來的溫度( )
A．先保持壓強(qiáng)不變而使它的體積膨脹，接著保持體積不變而減小壓強(qiáng)
B．先保持壓強(qiáng)不變而使它的體積減小，接著保持體積不變而減小壓強(qiáng)
C．先保持體積不變而增大壓強(qiáng)，接著保持壓強(qiáng)不變而使它的體積膨脹
D．先保持體積不變而減小壓強(qiáng)，接著保持壓強(qiáng)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(biāo)中畫出等溫變化圖線，然后在圖線上任選中間一點(diǎn)代表初始狀態(tài)，根據(jù)各個(gè)選項(xiàng)中的過程畫出圖線，如圖所示。從圖線的趨勢(shì)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(xiàng)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(qiáng)為________________Pa(大氣壓強(qiáng)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(shí)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(tái)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(qiáng)p0＝1.0105Pa.當(dāng)水溫為t0＝13℃時(shí)，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(cè)得t1＝65℃時(shí)，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(fù)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．(諸城一中xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)教室的容積是100m3，在溫度是7℃，大氣壓強(qiáng)為1.0105Pa時(shí)，室內(nèi)空氣的質(zhì)量是130kg，當(dāng)溫度升高到27℃時(shí)大氣壓強(qiáng)為1.2105Pa時(shí)，教室內(nèi)空氣質(zhì)量是多少？
答案：145.6kg
解析：初態(tài)：p1＝1.0105Pa，V1＝100m3，
T1＝(273＋7)K＝280K。
末態(tài)：p2＝1.2105Pa，V2＝？，T2＝300K。
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：＝得
V2＝V1＝m3＝89.3m3，
V2
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