（2021新人教版）高中物理选择性必修第三册第二章第3节气体的等压变化和等容变化 综合拔高练.docx

1、第二章第二章气体、固体和液体气体、固体和液体 第第 3 3 节综合拔高练节综合拔高练 五年选考练五年选考练 考点考点 1 1气体实验定律在单一变化过程问题中的应用气体实验定律在单一变化过程问题中的应用 1.2020 课标,33(2),10 分,如图,两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为 H=18 cm 的 U 形管,左管上端封闭,右管上端开口。右管中有高 h0=4 cm 的水银柱, 水银柱上表面离管口的距离 l=12 cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为 T1=283 K,大气压强 p0=76 cmHg。 ()现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙),恰好使水银柱下 端到达右管底部

2、。此时水银柱的高度为多少? ()再将左管中密封气体缓慢加热,使水银柱上表面恰与右管口平齐,此时密 封气体的温度为多少? 2.2019 课标,33(2),10 分,热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备 工作时,先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔 升温,利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理,改善其性能。一台热等 静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为 0.13 m 3,炉腔抽真空后,在 室温下用压缩机将 10 瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为 3.210 -2 m 3, 使用前瓶中气体压强为 1.510 7 Pa,使用后瓶中剩余气体压强为

3、2.010 6 Pa;室 温温度为 27 。氩气可视为理想气体。 ()求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强; ()将压入氩气后的炉腔加热到 1 227 ,求此时炉腔中气体的压强。 考点考点 2 2气体实验定律在多变化过程问题中的应用气体实验定律在多变化过程问题中的应用 3.(2020 北京,4,3 分,)如图所示,一定量的理想气体从状态 A 开始,经历两个过 程,先后到达状态 B 和 C。有关 A、B 和 C 三个状态温度 TA、TB和 TC的关系,正确的 是() A.TA=TB,TB=TCB.TATB,TBTCD.TA=TC,TBl,解得 l= ? ?0+gHh ()设水全部排出后筒内气体的

4、压强为 p2,此时筒内气体的体积为 V0,这些气 体在其压强为 p0时的体积为 V3,由玻意耳定律有 p2V0=p0V3 其中 p2=p0+gH 设需压入筒内的气体体积为 V,依题意 V=V3-V0 联立式得 V=? ?0 7.答案大于等于大于 解析由理想气体的状态方程得2?1?1 ?1 =?1?1 ?2 =?12?1 ?3 ,可知 T1=T3T2。由状态 1 到状态 2, 气体压强减小,气体体积相同,温度降低,则气体分子在单位时间内撞击容器壁上 单位面积的平均次数减少,N1N2。对状态 2 和状态 3,压强相同,温度大的次数少, 则 N3N2。 8.A温度是分子平均动能的标志,故 A 正确;

5、内能是物体中所有分子的分子动能 与分子势能的总和,故 B 错误;气体压强与气体分子的平均动能和分子密集程度有 关,故 C 错误;气体温度降低,则气体分子的平均动能减小,故 D 错误。 9.CD由分子动理论的基本内容可知,分子永不停息地做无规则运动,选项 A 错误; 在无外界影响下,静置的理想气体温度不变,因此分子的平均动能不变,但每个分 子的速度大小无法确定,选项 B 错误,C 正确;因静置足够长时间,分子无规则运动 在各个位置的概率相等,故分子的密集程度保持不变,选项 D 正确。 三年模拟练三年模拟练 1.D由 ab 过程,温度不变,故理想气体的内能不变,故 A 错误;由 ab 过程,温 度

6、不变,分子热运动的平均动能不变,故气体分子热运动的剧烈程度不变,故 B 错 误;由 bc 过程,温度降低,分子热运动减缓,压强不变,故 C 错误;由 ca 过程温 度升高,分子平均动能增大,因为 ca 过程的 p-T 图像过原点,所以 ca 过程为 等容过程,故气体体积可以保持不变,故 D 正确。 2.答案(1)110 5 Pa(2)气体分子的平均动能不变,气体体积变大,气体分子的 密集程度减小,气体的压强变小 解析(1)气体由状态 A 变为状态 B 的过程遵从玻意耳定律,有 pAVA=pBVB 解得在状态 B 时气体的压强 pB=110 5 Pa。 (2)气体的压强与气体分子的平均动能和气体

7、分子的密集程度有关,气体经过 等温过程由状态 A 变为状态 B,气体分子的平均动能不变,气体体积变大,气体分子 的密集程度减小,气体的压强变小。 3.答案(1)177 (2)40 cm 解析(1)缓慢升温过程中,对 A 气体分析 初状态:V1=l1S、p1=p0+ph=80 cmHg、T1=(27+273) K=300 K 末状态:V2= ?1+ 1 2 ? S、p2=p0+ph+pl=90 cmHg 由理想气体的状态方程得?1?1 ?1 =?2?2 ?2 解得 T2=450 K,所以 t2=177 。 (2)对 A 气体分析,初末状态体积相同,T3=T2,p3=p0+ph+ph 由查理定律得

8、?1 ?1= ?3 ?3 代入数据解得h=40 cm 右管中再注入的水银高度是 40 cm。 4.答案(1)16 瓶(2)7 瓶 解析(1)若用多个 5 L 真空小瓶同时分装,设可装 n 瓶,大气压为 p0,分装过程为 等温变化,则有 10p020=2p0(5n+20),解得 n=16 (2)若用 5 L 真空小瓶依次取用,初始压强为 p=10p0,初始体积为 V,第一次取 用时有 pV=p1(V+V) 可得第一次取用后钢筒压强为 p1= ? ?+? 第二次取用时有 p1V=p2(V+V) 可得第二次取用后钢筒压强为 p2=( ? ?+?) 2p 可推得第 n 次取用后钢筒压强为 pn=( ?

9、 ?+?) np 当钢筒中氧气压强降为 2 个大气压即 pn=2p0时,则不能再取,故代入数据可解 得 n7,即若用 5 L 真空小瓶依次取用,可装 7 瓶。 5.答案(1)1 2hS (2)不变化(3)3 2T0 解析(1)设汽缸内封闭气体的压强为 p,对汽缸受力分析,由平衡条件 有 p? 2+Mg=p0 ? 2 又有 p=p0-gh 解得 M=1 2Sh。 (2)对汽缸内气体缓慢加热时,汽缸始终受力平衡,大气压强不变,汽缸重力恒 定,所以内部压强不变,可知 U 形玻璃管内左右两侧水银液面高度差不变。 (3)继续对汽缸内气体缓慢加热,活塞没离开汽缸时,汽缸内部压强不变,由 盖-吕萨克定律有? ?0= ?+? 2 ?1 解得 T1=3 2T0。