新步步高高二物理人教版选修3381 气体的等温变化Word文档格式.docx
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A.2B.1C.D.
【概念规律练】
知识点一 玻意耳定律
1.一个气泡由湖面下20m深处缓慢上升到湖面下10m深处,它的体积约变为原来体积的( )
A.3倍B.2倍
C.1.5倍D.0.7倍
2.在温度不变的情况下,把一根长为100cm、上端封闭的玻璃管竖直插入水银槽中如图3所示,插入后管口到槽内水银面的距离是管长的一半,若大气压为75cmHg,求水银进入管内的长度.
图3
知识点二 气体等温变化的p—V图
3.
图4
如图4所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是( )
A.从等温线可以看出,一定质量的气体在发生等温变化时,其压强与体积成反比
B.一定质量的气体,在不同温度下的等温线是不同的
C.由图可知T1>
T2
D.由图可知T1<
4.下图中,p表示压强,V表示体积,T为热力学温度,各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是( )
【方法技巧练】
一、封闭气体压强的计算方法
5.求图5中被封闭气体A的压强.图中的玻璃管内都灌有水银且水银柱都处在平衡状态,大气压强p0=76cmHg.(p0=1.01×
105Pa,g=10m/s2).
图5
6.
图6
如图6所示,一个壁厚可以不计、质量为M的汽缸放在光滑的水平地面上,活塞的质量为m,面积为S,内部封有一定质量的气体.活塞不漏气,不计摩擦,外界大气压强为p0,若在活塞上加一水平向左的恒力F(不考虑气体温度的变化),求汽缸和活塞以相同加速度运动时,缸内气体的压强为多大?
二、气体压强、体积的动态分析方法
7.
图7
如图7所示,一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中,管中封闭一定质量的气体,管内水银面低于管外,在温度不变时,将玻璃管稍向下插入一些,下列说法正确的是( )
A.玻璃管内气体体积减小
B.玻璃管内气体体积增大
C.管内外水银面高度差减小
D.管内外水银面高度差增大
8.
图8
如图8所示,竖直圆筒是固定不动的,粗筒横截面积是细筒的4倍,细筒足够长,粗筒中A、B两轻质活塞间封有空气,气柱长l=20cm,活塞A上方的水银深H=10cm,两活塞与筒壁间的摩擦不计,用外力向上托住活塞B,使之处于平衡状态,水银面与粗筒上端相平.现使活塞B缓慢上移,直至水银的一半被推入细筒中,求活塞B上移的距离.设在整个过程中气柱的温度不变,大气压强p0相当于75cm高的水银柱产生的压强.
1.放飞的氢气球上升到一定高度会胀破,是因为( )
A.球内氢气温度升高B.球内氢气压强增大
C.球外空气压强减小D.以上说法全不正确
2.
图9
如图9所示,一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置,圆板A的上表面是水平的,下表面是倾斜的,且下表面与水平面的夹角为θ,圆板的质量为M,不计一切摩擦,大气压为p0,则被圆板封闭在容器中的气体的压强为( )
A.p0+Mgcosθ/S
B.p0/S+Mgcosθ/S
C.p0+Mgcos2θ/S
D.p0+Mg/S
图10
如图10所示,有一段12cm长的汞柱,在均匀玻璃管中封住一定质量的气体,若开口向上将玻璃管放置在倾角为30°
的光滑斜面上,在下滑过程中被封住气体的压强为(大气压强p0=76cmHg)( )
A.76cmHgB.82cmHg
C.88cmHgD.70cmHg
4.大气压强p0=1.0×
105Pa.某容器容积为20L,装有压强为2.0×
106Pa的理想气体,如果保持气体温度不变,把容器的开关打开,待气体达到新的平衡时,容器内剩下的气体质量与原来的质量之比为( )
A.1∶19B.1∶20C.2∶39D.1∶18
5.
图11
如图11所示,两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段水银柱h1封闭着一定质量的气体,这时管下端开口处内、外水银面高度差为h2,若保持环境温度不变,当外界压强增大时,下列分析正确的是( )
A.h2变长B.h2变短
C.h1上升D.h1下降
图12
如图12所示,活塞的质量为m,缸套的质量为M,通过弹簧吊在天花板上,汽缸内封住一定质量的气体,缸套和活塞间无摩擦,活塞面积为S,大气压强为p0,则封闭气体的压强为( )
A.p=p0+
B.p=p0+
C.p=p0-
D.p=mg/S
图13
如图13所示为一定质量的气体的两条等温线,则下列关于各状态温度的说法正确的有( )
A.tA=tBB.tB=tC
C.tC>
tAD.tD>
tA
图14
如图14所示为一定质量的气体在不同温度下的两条p—图线.由图可知( )
A.一定质量的气体在发生等温变化时,其压强与体积成正比
B.一定质量的气体在发生等温变化时,其p—图线的延长线是经过坐标原点的
C.T1>
D.T1<
9.一个开口玻璃瓶内有空气,现将瓶口向下按入水中,在水面下5m深处恰能保持静止不动,下列说法中正确的是( )
A.将瓶稍向下按,放手后又回到原来位置
B.将瓶稍向下按,放手后加速下沉
C.将瓶稍向上提,放手后又回到原处
D.将瓶稍向上提,放手后加速上升
10.
图15
如图15所示,是一定质量的理想气体状态变化的p-V图象,气体由状态A变化到状态B的过程中,气体分子平均速率的变化情况是( )
A.一直保持不变
B.一直增大
C.先减小后增大
D.先增大后减小
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
11.
图16
一横截面积为S的汽缸水平放置,固定不动,汽缸壁是导热的,两个活塞A和B将汽缸分隔为1、2两气室,达到平衡时1、2两气室体积之比为3∶2,如图16所示.在室温不变的条件下,缓慢推动活塞A,使之向右移动一段距离d,求活塞B向右移动的距离,不计活塞与汽缸壁之间的摩擦.
12.
图17
一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽内,如图17所示,管内水银柱比槽内水银面高h=5cm,空气柱长l=45cm,要使管内外水银面相平,求:
(1)应如何移动玻璃管?
(2)此刻管内空气柱长度为多少?
(设此时大气压相当于75cmHg产生的压强)
课前预习练
1.温度T 体积V 压强p 气体的状态
2.反比 pV=C(常数) p1V1=p2V2
3.压强p 体积V 双曲线
4.B [用等压面法,选取管外水银面为等压面,则p气+ph=p0得p气=p0-ph即p气=(H-h)cmHg,B项正确.]
5.B [由图可知空气被封闭在细管内,缸内水位升高时,气体体积一定减小,根据玻意耳定律,气体压强增大,B选项正确.]
6.C [由玻意耳定律pV=C,得体积增大为原来的2倍,则压强变为原来的,故C项正确.]
课堂探究练
1.C [由于气泡缓慢上升,因此其内气体始终与湖水的温度相同,即温度保持不变.P=P0+ρgh,在湖面下20m处,气体的压强约为p1=3atm(1atm即为1个标准大气压P0=1.01×
105Pa,湖面上的大气压强为1atm);
在湖面下10m深处,气体的压强约为p2=2atm.由玻意耳定律得
p1V1=p2V2
因此===1.5]
方法总结 玻意耳定律的研究对象为:
一定质量的气体,且这一部分气体温度保持不变.经常使用p1V1=p2V2或=这两种形式且只需使用同一单位即可.
2.25cm
解析 研究玻璃管内封闭的空气柱.
初态:
玻璃管未插入水银槽之前,
p1=p0=75cmHg;
V1=LS=100·
S.
末态:
玻璃管插入水银槽后,设管内外水银面高度差为h,
则 p2=(75+h)cmHg;
V2=[L-(-h)]·
S=[100-(50-h)]·
S=(50+h)·
根据玻意耳定律p1V1=p2V2得
75×
100·
S=(75+h)(50+h)·
S,
即h2+125h-3750=0.
解得h=25cm;
h=-150cm(舍去).
所以,水银进入管内的长度为-h=(-25)cm=25cm.
方法总结 要根据题意,画出示意图,找准初、末态的压强和体积的表示方法,然后由玻意耳定律p1V1=p2V2列方程求解.
3.ABD [由等温线的物理意义可知,A、B正确;
对于一定质量的气体,温度越高,等温线的位置就越高,C错,D对.]
方法总结 一定质量的气体在温度不变的情况下,p与V成反比,因此等温过程的p—V图象是双曲线的一支.一定质量的气体,温度越高,气体压强与体积的乘积越大,在p—V图上的等温线的位置就越高.
4.AB [A图中可以直接看出温度不变;
B图说明p∝,即p·
V=常数,是等温过程;
C图是双曲线,但横坐标不是体积V,不是等温线,D图的P-V图线不是双曲线,故也不是等温线.]
方法总结 由玻意耳定律知,一定质量的理想气体,T不变,p与V成反比,即p与成正比,即p∝,在p-图象中等温线是一条过原点的直线.
5.
(1)66cmHg
(2)71cmHg (3)81cmHg
解析
(1)pA=p0-ph=76cmHg-10cmHg=66cmHg
(2)pA=p0-ph=76cmHg-10×
sin30°
cmHg=71cmHg
(3)pB=p0+ph2=76cmHg+10cmHg=86cmHg
pA=pB-ph1=86cmHg-5cmHg=81cmHg
方法总结 静止或匀速运动系统中压强的计算,一般选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析,列平衡方程求气体压强.
6.p0+
解析 设稳定时汽缸和活塞以相同加速度a向左做匀加速运动,这时缸内气体的压强为p,分析它们的受力情况,分别列出它们的运动方程为
汽缸:
pS-p0S=Ma①
活塞:
F+p0S-pS=ma②
将上述两式相加,可得系统加速度a=
将其代入①式,化简即得封闭气体的压强为p=p0+·
=p0+
方法总结
(1)当系统加速运动时,选与封闭气体接触的物体如液柱、汽缸或活塞等为研究对象,进行受力分析,然后由牛顿第二定律列方程,求出封闭气
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