气体的等温变化
题组一 气体的压强与等温变化图象
1.为了将空气装入气瓶内,现将一定质量的空气等温压缩,空气可视为理想气体。下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是
( )
解析:由气体等温变化的玻意耳定律pV=C知B、C正确。 答案:BC 2.
一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中,管竖直放置时,管内水银面比管外高h,上端空气柱长为L,如图所示,已知大气压强的大小相当于H cm高的水银柱产生的压强,下列说法正确的是( ) A.此时封闭气体的压强相当于(L+h) cm高的水银柱产生的压强 B.此时封闭气体的压强相当于(H-h) cm高的水银柱产生的压强 C.此时封闭气体的压强相当于(H+h) cm高的水银柱产生的压强 D.此时封闭气体的压强相当于(H-L) cm高的水银柱产生的压强
解析:取等压面法,选管外水银面为等压面,则由p气+ph=p0得p气=p0-ph即p气相当于(H-h) cm高的水银柱产生的压强,选项B正确。 答案:B
3.如图所示是一定质量的某种气体状态变化的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
1
解析:
过AB直线作几条等温线,如图所示。由图象可知,pAVA=pBVB,所以A、B两状态的温度相等,在同一等温线上,由于离原点越远的等温线温度越高,所以从状态A到状态B的过程中温度应先升高后降低,分子平均速率先增大后减小。 答案:D
4.如图所示,竖直放置的弯曲管A端开口,B端封闭,密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内,管内液面高度差分别为h1、h2和h3,则B端气体的压强为(已知大气压强为p0)( ) A.p0-ρg(h1+h2-h3) B.p0-ρg(h1+h3) C.p0-ρg(h1+h3-h2) D.p0-ρg(h1+h2)
解析:因pC=p0-ρgh3=pB+ρgh1,故pB=p0-ρg(h3+h1),B项正确。 答案:B
5.求图中被封闭气体A的压强,其中甲、乙、丙图中的玻璃管内都灌有水银,丁图中的小玻璃管浸没在水中。大气压强p0=1.01×10 Pa(p0大小等同于 76 cm 高水银柱产生的压强),g取10 m/s,ρ水
5
2
=1×103 kg/m3)。
解析:(1)如题图甲所示,pA=p0-ph=p0-p0=p0=×1.01×10 Pa≈0.877×10 Pa。
55
2
(2)如题图乙所示,pA=p0-ph'=p0-Pa≈0.943×10Pa。
5
sin 30°·p0=p0=×1.01×10
5
(3)如题图丙所示,pB=p0+ph2=p0+p0=p0=×1.01×10 Pa≈1.143×10 Pa。
55
pA=pB-ph1=p0-p0=p0=5
×1.01×10 Pa≈1.076×10 Pa。
3
5
55
(4)如题图丁所示,pA=p0+ρ水gh=1.01×10 Pa+1×10×10×(1.2-0.8) Pa=1.05×10 Pa。 答案:(1)0.877×10 Pa (2)0.943×10Pa (3)1.143×10 Pa 1.076×10 Pa (4)1.05×10Pa
题组二 玻意耳定律的应用
6.一定质量的气体,在温度不变的条件下,将其压强变为原来的2倍,则( ) A.气体分子的平均动能增大 B.气体的密度变为原来的2倍 C.气体的体积变为原来的一半 D.气体的分子总数变为原来的2倍
解析:温度是分子平均动能的标志,由于温度不变,故分子的平均动能不变,据玻意耳定律得
5
5
5
5
5
p1V1=2p1V2,解得V2=V1,ρ1=,ρ2=
可得ρ1=答案:BC
ρ2,即ρ2=2ρ1,故B、C正确。
7.如图所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量。设温度不变,洗衣缸内水位升高,则细管中被封闭的空气( )
A.体积不变,压强变小 B.体积变小,压强变大 C.体积不变,压强变大 D.体积变小,压强变小
3
解析:水位升高,封闭气体体积减小,由玻意耳定律 pV=C可知压强变大,选项B正确。 答案:B
8.在“探究气体等温变化的规律”实验中,封闭气体如图所示,U形管粗细均匀,右端开口,已知外界大气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强,图中给出了空气的两个不同的状态。
(1)实验时甲图空气的压强相当于 cm高的水银柱产生的压强;乙图空气压强相当于 cm高的水银柱产生的压强。
(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: (选填“正确”或“错误”)。
(3)数据测量完后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: (选填“能”或“不能”)。
解析:(1)甲图中空气压强为大气压强,乙图中空气压强相当于(76 cm+4 cm)水银柱产生的压强。
(2)由玻意耳定律p1V1=p2V2,即p1l1S=p2l2S,即p1l1=p2l2(l1、l2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图是一条曲线,但曲线未必表示反比关系,所以应再
作出 p- 图,看是否是过原点的直线,才能最终确定p与V是否成反比。
答案:(1)76 80 (2)正确 (3)不能
9.如图所示,粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置,右端与大气相通,左端封闭气柱长l1=20 cm(可视为理想气体),两管中水银面等高。现将右端与一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面h=10 cm。(环境温度不变,大气压强为p0)求稳定后低压舱内的压强。 解析:设U形管横截面积为S,右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1,右端与一低压舱接通后,左管中封闭气体的压强为p2,气柱长度为l2,稳定后低压舱内的压强为p。左管中封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律得
p1V1=p2V2 p1=p0 p2=p+ph V1=l1S V2=l2S
① ② ③ ④ ⑤
4
由几何关系得h=2(l2-l1) ⑥
联立①②③④⑤⑥式,代入数据得p=p0。
答案:p0
10.把一端封闭的粗细均匀的玻璃管放在倾角为30°的斜面上,开始时让玻璃管不动,管中有一段16 cm长的水银柱将长为20 cm的空气封入管内,如果让玻璃管在斜面上加速下滑,如图所示。已知
玻璃管与斜面间的动摩擦因数μ=,外界大气压
强为p0(p0大小等同于76 cm高的水银柱产生的压强),求玻璃管沿斜面匀加速下滑时,封闭的气柱长度为多少?设斜面足够长,能保证玻璃管稳定匀加速下滑。
解析:设水银柱和玻璃管的质量分别为m和M,以水银柱和玻璃管为研究对象,根据牛顿第二定律得
(m+M)gsin 30°-μ(m+M)gcos 30°=(m+M)a, 得a=。
以水银柱为研究对象,设管的横截面积为S,根据牛顿第二定律得
p0S+mgsin 30°-pS=ma,
因为m=ρlS,l=16 cm, 所以管内气体压强为
p=p0+p0
由于气体等温变化,可知 (76+8)×20=80L,L=21 cm。 答案:21 cm
(建议用时:30分钟)
1.一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处,它的体积约变为原来体积的(温度不变,水的密度为1.0×10 kg/m,g取10 m/s)( ) A.3倍
B.2倍
C.1.5倍 D.0.7
解析:根据玻意耳定律有
3
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2
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(完整版)2016_2017学年高中物理第八章气体第1节气体的等温变化课时训练
