【精准解析】物理人教版选修3-3课时作业:8-1 气体的等温变化
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课时作业6气体的等温变化
时间:45分钟
一、单项选择题
1.描述气体状态的参量是指(B)
A.质量、温度、密度B.温度、体积、压强
C.质量、压强、温度D.密度、压强、温度
解析:气体状态的参量是指温度、压强和体积,B对.
2.各种卡通形状的氢气球,受到孩子们的喜欢,特别是年幼的小孩.小孩一不小心松手,氢气球会飞向天空,上升到一定高度会胀破,是因为(C)
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.以上说法均不正确
解析:气球上升时,由于高空处空气稀薄,球外气体的压强减小,球内气体要膨胀,到一定程度时,气球就会胀破.
3.在标准大气压(相当于76cmHg产生的压强)下做托里拆利实验时,由于管中混有少量空气,水银柱上方有一段空气柱,如图所示,则管中稀薄气体的压强相当于下列哪个高度的水银柱产生的压强(D)
A.0cmHg B.60cmHg
C.30cmHg D.16cmHg
解析:设管内气体压强为p,则有:(p+60)cmHg=76cmHg,可得管中稀薄气体的压强相当于16cmHg,选项D是正确的.4.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,在下滑过程中被封气体的压强为(大气压强p0=76cmHg)(A)
A.76cmHg B.82cmHg
C.88cmHg D.70cmHg
解析:水银柱所处的状态不是平衡状态,因此不能用平衡条件来处理.水银柱的受力分析如图所示,因玻璃管和水银柱组成系统的加速度a=g sinθ,所以对水银柱由牛顿第二定律得:p0S+mg sinθ-pS =ma,故p=p0=76cmHg.
5.如图所示,为中学物理课上一种演示气体定律的有趣仪器—哈勃瓶,它是一个底部开有圆孔,瓶颈很短的平底大烧瓶.在瓶内塞有一气球,气球的吹气口反扣在瓶口上,瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞.在一次实验中,瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体,在对气球缓慢吹气过程中,当瓶内气体体积减小ΔV时,压强增大20%.若使瓶内气体体积减小2ΔV,则其压强增大(D)
A.20%B.30%
C.40%D.50%
解析:气体做的是等温变化,所以有:pV=1.2p(V-ΔV)和pV=p′(V-2ΔV)联立两式得p′=1.5p,故D项正确.
二、多项选择题
6.某同学用“DIS”研究气体的压强与体积的关系,做了两次实验,操作完全正确,在同一图上得到了两条不同的直线,造成这种情况的可能原因是(AB)
A.两次实验中温度不同
B.两次实验中空气质量不同
C.两次实验中保持空气质量、温度相同,但所取的气体压强的数据不同
D.两次实验中保持空气质量、温度相同,但所取的气体体积的数据不同
解析:由图象可知,p与1
V成正比,则p与V成反比,即pV=C,C是常数;由玻意耳定律可知,对一定量的气体,在温度不变时,压
强与体积成反比,p与1
V成正比,气体质量与温度相同时,不同状态
下气体的p与所对应的点在同一直线上,当气体质量相同而温度不同
或气体温度相同而质量不同时,气体的p与1
V所对应的点不在同一直
线上,故A、B两项正确,C、D两项错误.
7.如图所示,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(AD)
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
解析:解法一:极限分析法:设想把管压下很深,则易知V减小,p增大,因为p=p0+p h,所以h增大.即A、D选项正确.解法二:假设法:将玻璃管向下插入过程中,假设管内气体体积不变,则h增大,p=p0+p h也增大,由玻意耳定律判断得V减小,故管内气体体积V不可能不变而是减小,由V减小得p=p0+p h增大,所以也增大.即A、D选项正确.
8.如图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(ACD)
A.t A=t B B.t B=t C
C.t C>t B D.t D>t A
解析:两条等温线,故t A=t B,t C=t D,故A项正确;两条等温线比较,有t D>t A,t C>t B,故B错,C、D项正确.
三、非选择题
9.在“探究气体等温变化的规律”实验中,封闭的空气如图所示,U形管粗细均匀,右端开口,已知外界大气压为76cm汞柱高,图中给出了气体的两个不同的状态.
(1)实验时甲图气体的压强为76cmHg;乙图气体压强为80cmHg.
(2)实验时某同学认为管子的横截面积S可不用测量,这一观点正确吗?
答:正确(选填“正确”或“错误”).
(3)数据测量完后在用图象法处理数据时,某同学以压强p 为纵坐标,以体积V (或空气柱长度)为横坐标来作图,你认为他这样做能方便地看出p 与V 间的关系吗?答:不能.
解析:(1)由连通器原理可知,甲图中气体压强为p 0=76cmHg ,乙图中气体压强为p 0+4cmHg =80cmHg.
(2)由玻意耳定律p 1V 1=p 2V 2,即p 1l 1S =p 2l 2S ,即p 1l 1=p 2l 2(l 1、l 2为空气柱长度),所以玻璃管的横截面积可不用测量.
(3)以p 为纵坐标,以V 为横坐标,作出p -V 图象是一条曲线,
但曲线未必表示反比关系,所以应再作出p -1V
图象,看是否是过原点的直线,才能最终确定p 与V 是否成反比.
10.某容器的容积是10L ,里面所盛气体的压强为2.0×106Pa ,保持温度不变,把这些气体装在另一个容器里,气体的压强为1.0×105Pa ,这个容器的容积是多大?
解析:以容器中的气体为所研究的对象,其初始状态下
V 1=10L ,p 1=2.0×106Pa ,
经过等温变化后,其末状态下p 2=1.0×105Pa ,
由玻意耳定律有p 1V 1=p 2V 2
则V 2=p 1p 2V 1=2.0×1061.0×10
5×10L =200L.答案:这个容器的容积为200L.
11.如图所示,在一个一端封闭的试管中有一段长度h =20cm 的水银柱,用水银柱封闭了一段空气柱.外界大气压强p 0为75cm 高的水银柱产生的压强.
(1)当试管的开口向下竖直放置时,空气柱的长度l 1=20cm ,当将试管倒置过来,开口向上时,空气柱的长度是多少?
(2)试管的开口向上时,如果向上的加速度a =5m/s 2,空气柱的长度是多少?(气体的温度保持不变)
解析:设水银密度为ρ,(1)当试管开口向下时,空气柱的压强为p 1=p 0-ρgh =75cm·ρg -20cm·ρg =55cm·ρg .设玻璃管的横截面积为S ,空气柱的体积为V 1=l 1S .当试管开口向上时,空气柱的压强为p 2=p 0+ρgh =75cm·ρg +20cm·ρg =95cm·ρg .设空气柱的长度为l 2,空气柱的体积为V 2=l 2S .根据玻意耳定律得p 1V 1=p 2V 2,即:p 1l 1S =
p 2l 2S .代入数据解方程得:l 2=p 1p 2l 1=5595
×20cm =11.58cm.(2)当试管的开口向上时,设气体的压强为p 3.选水银柱为研究对象,水银柱的质量为m =ρhS .根据牛顿第二定律得:p 3S -p 0S -ρhSg =ρhSa .所以p 3=p 0+ρh (g +a )=105cm·ρg .空气柱的长度设为l 3,空气柱的体积为V 3=l 3S .根据玻意耳定律得:p 2V 2=p 3V 3,即:p 2l 2S =
p 3l 3S ,l 3=p 2p 3l 2=95105
×11.58cm =10.48cm.答案:(1)11.58cm (2)10.48cm。