人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)第二章氣體、固體和液體第3節(jié)第1課時(shí)分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)含答案

[A級(jí)——基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1.(多選)一定質(zhì)量的某種氣體自狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)C變化到狀態(tài)B，這一過程的V－T圖像如圖所示，則()A．在過程A→C中，氣體的壓強(qiáng)不斷變小B．在過程C→B中，氣體的壓強(qiáng)不斷變大C．在狀態(tài)A時(shí)，氣體的壓強(qiáng)最小D．在狀態(tài)B時(shí)，氣體的壓強(qiáng)最大答案：BCD2．在密封容器中裝有某種氣體，當(dāng)溫度從50℃升高到100℃時(shí)，氣體的壓強(qiáng)從p1變到p2，則()A．eq\f(p1,p2)＝eq\f(1,2)B．eq\f(p1,p2)＝eq\f(2,1)C．eq\f(p1,p2)＝eq\f(323,373)D．1＜eq\f(p1,p2)＜2解析：選C。由于氣體做等容變化，所以eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)＝eq\f(t1＋273K,t2＋273K)＝eq\f(323,373)，故C正確。3．查理定律的正確說法是：一定質(zhì)量的氣體，在體積保持不變的情況下()A．氣體的壓強(qiáng)跟攝氏溫度成正比B．氣體溫度每升高1℃，增加的壓強(qiáng)等于它原來壓強(qiáng)的eq\f(1,273)C.氣體溫度每降低1℃，減小的壓強(qiáng)等于它原來壓強(qiáng)的eq\f(1,273)D．氣體溫度每降低1℃，減小的壓強(qiáng)等于它在0℃時(shí)壓強(qiáng)的eq\f(1,273)答案：D4．對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積增大到原來的兩倍，則下列說法正確的是()A．氣體的攝氏溫度升高到原來的兩倍B．氣體的熱力學(xué)溫度升高到原來的兩倍C．溫度每升高1K，體積增加原來的eq\f(1,273)D．體積的變化量與溫度的變化量成反比答案：B5．物體受熱時(shí)會(huì)膨脹，遇冷時(shí)會(huì)收縮。這是由于物體內(nèi)的粒子(原子)運(yùn)動(dòng)會(huì)隨溫度改變，當(dāng)溫度上升時(shí)，粒子的振動(dòng)幅度加大，令物體膨脹；但當(dāng)溫度下降時(shí)，粒子的振動(dòng)幅度便會(huì)減少，使物體收縮。氣體溫度變化時(shí)熱脹冷縮現(xiàn)象尤為明顯，若未封閉的室內(nèi)生爐子后溫度從7℃升到27℃，而整個(gè)環(huán)境氣壓不變，則跑到室外氣體的質(zhì)量占原來氣體質(zhì)量的百分比為()A．3.3% B．6.7%C．7.1% D．9.4%解析：選B。以溫度為7℃時(shí)室內(nèi)的所有氣體為研究對(duì)象，發(fā)生等壓變化時(shí)，根據(jù)蓋-呂薩克定律有eq\f(V0,（273＋7）K)＝eq\f(V1,（273＋27）K)，可得V1＝eq\f(15,14)V0，則跑到室外的氣體的質(zhì)量占原來氣體質(zhì)量的百分比為eq\f(V1－V0,V1)＝eq\f(1,15)≈6.7%，B正確。6．燈泡內(nèi)充有氮?dú)寤旌蠚怏w，如果要使燈泡內(nèi)的混合氣體在500℃時(shí)的壓強(qiáng)不超過1atm，在20℃下充氣，燈泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最多能充到多少？解析：以燈泡內(nèi)氣體為研究對(duì)象，溫度升高時(shí)體積不變，初狀態(tài)為20℃，末狀態(tài)溫度為500℃，壓強(qiáng)為1atm。應(yīng)用查理定律即可求出初狀態(tài)的壓強(qiáng)。則以燈泡內(nèi)氣體為研究對(duì)象，由查理定律可得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，可求得p1＝eq\f(T1,T2)p2把T1＝(273＋20)K＝293K，T2＝(273＋500)K＝773K和p2＝1atm代入得p1＝eq\f(293,773)×1atm≈0.38atm。答案：0.38atm[B級(jí)——能力增分練]7．如圖所示，上端開口的圓柱形汽缸豎直放置，截面積為5×10－3m2，一定質(zhì)量的理想氣體被質(zhì)量為2.0kg的光滑活塞封閉在汽缸內(nèi)。(1)求汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。(大氣壓強(qiáng)取1.01×105Pa，g取10m/s2)(2)若從初溫27℃開始加熱氣體，使活塞離汽缸底部的高度由0.50m緩慢變?yōu)?.51m，則此時(shí)氣體的溫度升高到多少攝氏度？(取T＝t＋273K)解析：(1)設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p1，由平衡關(guān)系得p1S＝p0S＋mg封閉氣體的壓強(qiáng)p1＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.05×105Pa。(2)氣體的初態(tài)參量V1＝0.5S，T1＝(273＋27)K＝300K，V2＝0.51S氣體發(fā)生等壓變化，由蓋-呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，即eq\f(0.5S,300)＝eq\f(0.51S,T2)解得T2＝306K氣體的溫度t2＝306℃－273℃＝33℃。答案：(1)1.05×105Pa(2)33℃8．如圖所示，一粗細(xì)均勻的U形的玻璃管豎直放置，左側(cè)豎直管上端封閉，右側(cè)豎直管上端與大氣相通且足夠長(zhǎng)，左側(cè)豎直管中封閉一段長(zhǎng)為l1＝48cm的空氣柱(可視為理想氣體)，氣體的溫度為T1＝300K，水平管內(nèi)充滿水銀，右側(cè)豎直管中水銀柱長(zhǎng)h1＝24cm，如果從右側(cè)豎直管內(nèi)緩慢注入h＝36cm水銀柱，注入的水銀與原來右側(cè)管內(nèi)水銀之間沒有空氣，注入過程空氣柱的溫度保持不變，水銀柱長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于玻璃管的直徑，大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg。(1)求穩(wěn)定后空氣柱的長(zhǎng)度l2。(2)如果要使空氣柱再恢復(fù)到原來的長(zhǎng)度48cm，則需要將空氣柱的溫度變?yōu)槎嗌?？解析?1)初始狀態(tài)下氣體的壓強(qiáng)為p1＝p0＋ρgh1＝76cmHg＋24cmHg＝100cmHg空氣柱長(zhǎng)度l1＝48cm設(shè)玻璃管的橫截面積為S，氣體的體積為V1＝l1S設(shè)注入水銀后水平管進(jìn)入左側(cè)豎直管內(nèi)的水銀長(zhǎng)度為x，則氣體的壓強(qiáng)p2＝p0＋ρg(h1＋h－2x)氣體的體積V2＝(l1－x)S注入過程氣體溫度不變，根據(jù)玻意耳定律得p1V1＝p2V2解得x＝8cm則穩(wěn)定后空氣柱的長(zhǎng)度l2＝l1－x＝40cm。(2)要使空氣柱變?yōu)樵瓉黹L(zhǎng)度，則氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜3＝p0＋ρg(h1＋h)＝136cmHg根據(jù)查理定律eq\f(p1,T1)＝eq\f(p3,T2)解得空氣柱的溫度變?yōu)門2＝408K。答案：(1)40cm(2)408K9．負(fù)壓病房是指病房?jī)?nèi)的氣體壓強(qiáng)略低于病房外的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的一種病房，即新鮮空氣可以流進(jìn)病房，而被污染的空氣卻不會(huì)自行向外排出，必須由抽氣系統(tǒng)抽出進(jìn)行消毒處理?，F(xiàn)簡(jiǎn)化某負(fù)壓病房為一個(gè)可封閉的絕熱空間，室內(nèi)空氣所占空間的體積為V0，室內(nèi)外氣溫均為－3℃，疫情期間，為了收治新冠肺炎病人，首先將室內(nèi)空氣封閉并加熱至27℃。(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為p0，空氣視為理想氣體)(1)此時(shí)病房?jī)?nèi)的氣壓為多少？(2)為了達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，在使用負(fù)壓病房前先要抽掉一部分空氣。求至少要抽掉的空氣排到室外降溫后的體積。解析：(1)病房?jī)?nèi)氣體發(fā)生等容變化，由查理定律可得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)解得p1＝eq\f(10,9)p0此時(shí)病房?jī)?nèi)的氣壓為eq\f(10,9)p0。(2)該抽氣過程可看成等溫變化，設(shè)末狀態(tài)氣體總體積為V2，由玻意耳定律可得p1V0＝p0V2，解得V2＝eq\f(10,9)V0需要抽掉的體積為V3＝V2－V0＝eq\f(1,9)V0降溫的過程可看成等壓變化，設(shè)降溫前排到室外空氣的溫度為T2，降溫后氣體體積為V，由蓋-呂薩克定律可得eq\f(V3,T2)＝eq\f(V,T0)，解得V＝eq\f(1,10)V0至少要抽掉的空氣排到室外降溫后的體積為eq\f(1,10)V0。答案：(1)eq\f(10,9)p0(2)eq\f(1,10)V010．肺活量是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0＝1atm下人一次盡力呼出空氣的體積。某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了“吹氣球法”的小實(shí)驗(yàn)來粗測(cè)肺活量。某同學(xué)通過氣球口用力向氣球內(nèi)吹一口氣(吹氣前氣球內(nèi)部的空氣可忽略不計(jì))，氣球沒有被吹爆，此時(shí)氣球可近似看成球形，半徑r＝10cm，球內(nèi)空氣的壓強(qiáng)p1＝1.5atm，空氣可看作理想氣體，設(shè)整個(gè)過程溫度保持不變，球體體積計(jì)算公式為V＝eq\f(4,3)πr3，人體正常溫度為37℃。(1)求該同學(xué)的肺活量。(2)已知在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，即0℃、1atm下，空氣的摩爾體積為22.4L/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1，則該同學(xué)一次能呼出的空氣分子數(shù)為多少(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)?解析：(1)設(shè)該同學(xué)的肺活量為V0，由題意并根據(jù)玻意耳定律可得p0V0＝p1V代入數(shù)據(jù)解