1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时素养评价八理想气体的状态方程(40分钟100分)一、选择题(本题共6小题,每小题8分,共48分)1.关于理想气体的状态变化,下列说法中正确的是()A.一定质量的理想气体,当压强不变而温度由100 上升到200 时,其体积增大为原来的2倍B.气体由状态1变化到状态2时,一定满足方程=C.一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍,可能是压强减半,热力学温度加倍D.一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍,可能是体积加倍,热力学温度减半【解析】选C。一定质量的理想气体压强不变,
2、体积与热力学温度成正比,温度由100 上升到200 时,体积增大为原来的1.27倍,A错误;理想气体状态方程成立的条件为质量不变,B项缺条件,故B错误;由理想气体状态方程=恒量可知C正确、D错误。故选C。2.如图为伽利略设计的一种测温装置示意图,玻璃细管的上端与导热良好的大玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定量的空气。若细管中水柱上升,则外界大气的变化可能是()A.温度降低,压强增大B.温度升高,压强不变C.温度升高,压强减小D.温度不变,压强减小【解析】选A。设玻璃泡中气体压强为p,外界气压为p,则有p=p+gh,且玻璃泡中气体与外界大气温度相同,液柱上升,气体体积减小;由理想气体的
3、状态方程=C可知,在V减小时,若p增大,则T可能增大、减小或不变,故A正确;若p不变,则T减小,所以B错误;若p减小,则T减小,所以C、D错误。3. (2020榆林高二检测)一定质量的理想气体,如图所示方向发生状态变化,下列叙述正确的是()A.12气体体积增大B.31气体体积减小C.23气体体积不变D.312气体体积先减小后增大【解析】选B。12是等温变化,根据玻意耳定律p1V1=p2V2可知压强变大,体积变小,A错误;31是等压变化,根据盖吕萨克定律=可知温度变小,体积变小,B正确;23压强变小且温度变高,根据理想气体状态方程=可知体积应变大,C错误;综上所述,312气体体积一直减小,D错误
4、。故选B。4.(2020长治高二检测)一端封闭的圆筒内用活塞封闭着一定质量的理想气体,它处在如图所示的三种状态时的温度关系是()A.TATBTCB.TATBTCD.TBTATC【解析】选D。由题图可知VA=VBVC,pBpA=pC,由理想气体状态方程=C可得TBTATC,A、B、C错误,D正确。故选D。5.光滑绝热的活塞把密封的圆筒容器分成A、B两部分,这两部分充有温度相同的气体,平衡时VAVB=12,现将A中气体加热到127 ,B中气体降低到27 ,待重新平衡后,这两部分气体体积的比VAVB为()A.11B.23C.34D.21【解析】选B。对A部分气体有:=对B部分气体有:=因为pA=pB
5、,pA=pB,TA=TB,所以将式式得=。所以=。6.如图所示,一开口向右的汽缸固定在水平地面上,活塞可无摩擦移动且不漏气,汽缸中间位置有一挡板,外界大气压为p0。初始时,活塞紧压挡板处。现缓慢升高缸内气体温度,则图中能正确反映缸内气体压强变化情况的p-T图象是()【解析】选C。在p-T图象中,开始一段时间内,随着温度的升高,气体发生的是等容变化,即=恒量,图象为一条过坐标原点的直线,当压强增加到内外压强相等时,温度再升高,活塞将向右移动,气体发生等压变化,图象是一条平行于温度轴的直线,因此C正确,A、B、D错误。【加固训练】在图中,不能反映理想气体经历了等温变化等容变化等压变化,又回到原来状
6、态的图是()【解析】选D。根据p-V、p-T、V-T图象的意义可以判断,其中选项D显示的是理想气体经历了等温变化等压变化等容变化,又回到原来状态的图,与题意不符。二、非选择题(本题共2小题,共22分)7. (10分)(2020西安高二检测)质量M=10 kg的缸体与质量m=4 kg的活塞,封闭一定质量的理想气体(气体的重力可以忽略),不漏气的活塞被一劲度系数k=20 N/cm的轻弹簧竖直向上举起立于空中,如图所示。环境温度为T1=1 500 K时被封气柱长度L1=30 cm,缸口离地的高度为h=5 cm,若环境温度变化时,缸体有良好的导热性能。已知活塞与缸壁间无摩擦,弹簧原长L0=27 cm,
7、活塞横截面积S=210-3 m2,大气压强p0=1.0105 Pa,当地重力加速度g取10 m/s2。求:(1)环境温度降到多少时汽缸着地?(2)温度降到多少时能使弹簧恢复原长。【解析】(1)因汽缸悬空,降温时气体等压变化,压强恒为p1=p0+=1.5p0,由盖吕萨克定律知=,代入数据得T2=1 250 K。(2)待缸口着地后,再降温时活塞上移,弹簧逐渐恢复原长,由kx=(M+m)g得弹簧的形变量为x=7 cm,设弹簧恢复原长时的环境温度为T3,气体压强为p3,气柱长度为L3,由活塞的平衡知p3=p0-=0.8p0,由几何关系知L3=L1-x-h=18 cm,由状态方程=得=,整理可得T3=4
8、80 K。答案:(1)1 250 K(2)480 K8. (12分)2020年春季很多国家爆发新冠肺炎疫情,世卫组织警告新冠肺炎病毒将长期存在,所以要经常在医院、车站、社区等公共场所进行消毒。如图所示,消毒用的压缩式喷雾器储液桶的容量为5.710-3 m3,开始时桶内倒入了4.210-3 m3的药液。现关闭进气口,开始打气,每次能打进2.510-4 m3的空气,假设打气过程中药液不会向外喷出。当打气n次后,喷雾器内空气的压强达到4 atm,设周围环境温度不变,气压为标准大气压1 atm,则:(1)求出n的数值;(2)试判断这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完。【解析】(1)根据理想气体状态方程
9、得p0V+p0nV=4p0V,其中V=5.710-3 m3-4.210-3 m3=1.510-3 m3,V=2.510-4 m3,代入数值得n=18(2)当空气完全充满储液桶后,如果空气压强仍大于标准大气压,则药液可以全部喷出。由于温度不变,根据玻意耳定律得4p0V=pV0,解得p=p0=p0=1.053p0p0,所以药液能全部喷出。答案:(1)18(2)能9.(15分)(1)(多选)对于一定量的理想气体()A.若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变B.若气体的内能不变,其状态也一定不变C.若气体的温度随时间不断升高,其压强也一定不断增大D.气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程
10、有关E.当气体温度升高时,气体的内能一定增大(2)型号是LWH159-10.0-15的医用氧气瓶,容积是10 L,内装有1.80 kg的氧气。使用前,瓶内氧气压强为1.4107 Pa,温度为37 。当用这个氧气瓶给患者输氧后,发现瓶内氧气压强变为7.0106 Pa,温度降为27 ,试求患者消耗的氧气的质量。【解析】(1)选A、D、E。对于理想气体而言,内能是由温度决定的,根据理想气体状态方程,=C(恒量)可知,当体积不变,压强不变时,其温度也不发生变化,因此内能不变,A正确;而反过来,内能不变,只能说明温度不变,可能发生等温变化,也就是气体压强和体积可能发生变化,B错误;根据理想气体状态方程,
11、=C(恒量),温度升高,只能是pV乘积变大,至于压强可能增加也可能减小,C错误;气体每升高1 K,内能增量相同,外界对它做功与吸收的热量之和保持不变,但所吸收的热量不一定相同,与经历的过程有关,D正确;内能是由温度决定的,当温度升高时,内能一定增加,E正确。(2)以氧气瓶中原有气体作为研究对象,开始时:T1=(273+37)K=310 K输氧后:T2=(273+27)K=300 K由理想气体状态方程,=总氧气质量m=V2剩余氧气质量m0=V1消耗氧气质量m=m-m0联立解得:m=0.87 kg。答案:(1)A、D、E(2)0.87 kg10.(15分)(1)(多选)关于气体的内能,下列说法正确
12、的是()A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大C.气体被压缩时,内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加(2)如图所示,竖直放置的汽缸,活塞横截面积为S=0.01 m2,可在汽缸内无摩擦滑动。汽缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通,汽缸内封闭了一段高为80 cm的气柱(U形管内的气体体积不计)。此时缸内气体温度为7 ,U形管内水银面高度差h1=5 cm。已知大气压强p0=1.0105 Pa,水银的密度=13.6103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2。求活塞的质量m
13、;若对汽缸缓慢加热的同时,在活塞上缓慢添加沙粒,可保持活塞的高度不变。当缸内气体温度升高到37 时,求U形管内水银面的高度差为多少?【解析】(1)选C、D、E。质量和温度相同的气体,分子的平均动能相同,但是可能是不同的气体,其摩尔质量不同,分子数不同,故内能不一定相同,A错误;内能是微观意义上的能量,与宏观运动无关,B错误;气体被压缩时,气体的温度不变时内能可能不变,C正确;一定量的某种理想气体的内能不考虑分子势能,只与分子动能有关,而温度是分子平均动能的标志,所以一定量的某种理想气体的内能只与温度有关,D正确;一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,温度一定升高,故内能一定增加,E正确。(2)
14、对活塞,有:p0S+mg=p1S由题意,可知:p1=p0+gh1解得:m=h1S代入数值得m=6.8 kg活塞位置不变,汽缸内气体做等容变化,由=T1=280 K,T2=310 Kp2=p0+gh2h2=13.4 cm答案:(1)C、D、E(2)6.8 kg13.4 cm【加固训练】如图为一简易火灾报警装置。其原理是:竖直放置的试管中装有水银,当温度升高时,水银柱上升,使电路导通,蜂鸣器发出报警的响声。27 时,空气柱长度L1为20 cm,水银上表面与导线下端的距离L2为10 cm,管内水银柱的高度h为13 cm,大气压强p0=75 cmHg。(1)当温度达到多少摄氏度时,报警器会报警?(2)
15、如果要使该装置在87 时报警,则应该再往玻璃管内注入多高的水银柱?【解析】(1)根据等压变化得:=T1=300 K,V1=20S,V2=30S,即=,得T2=450 K,则t2=(450-273)=177 ,(2)设加入x cm的水银柱,在87 时会报警,根据理想气体状态方程得:=,p1=p0+h=88 cmHg,V1=20S,T1=300 K,p3=(88+x)cmHg,T3=(273+87)K=360 K,V3=(43-x-13)S即=,解得x=8 cm。答案:(1)177 (2)8 cm【总结提升】解决汽缸活塞类问题的一般思路汽缸活塞类问题是热学部分典型的物理综合题。它需要考查气体、汽缸和活塞等多个研究对象,涉及热学、力学等物理知识。其解题的一般思路是(1)认真审清题意,确定研究对象。(2)分析清楚题目所述的物理过程,对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程,依据气体实验定律列出方程;对力学研究对象要正确进行受力分析,依据力学规律列出方程。(3)注意挖掘隐含条件,列出辅助方程。(4)多个方程联立求解,并检验得到的结果。关闭Word文档返回原板块