人教版高中物理選擇性必修第三冊第二章氣體、固體和液體第3節(jié)第2課時分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)含答案

1．在一定的溫度下，一定質(zhì)量的氣體體積減小時，氣體的壓強(qiáng)增大，這是由于()A．單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)分子對器壁碰撞的次數(shù)增多B．氣體分子的數(shù)密度變大，分子對器壁的吸引力變大C．每個氣體分子對器壁的平均撞擊力都變大D．氣體密度增大，單位體積內(nèi)氣體質(zhì)量變大答案：A2．(多選)對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是()A．體積不變，壓強(qiáng)增大時，氣體分子的平均動能一定增大B．溫度不變，壓強(qiáng)減小時，氣體的密度一定減小C．壓強(qiáng)不變，溫度降低時，氣體的密度一定減小D．溫度升高，壓強(qiáng)和體積都可能不變答案：AB3．(多選)一定質(zhì)量的理想氣體的p－V圖線如圖所示，若其狀態(tài)為A→B→C→A，且A→B為等容變化，B→C為等壓變化，C→A為等溫變化，則氣體在A、B、C三個狀態(tài)時()A．單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)nA＝nB＝nCB．氣體分子的平均速率vA>vB>vCC．氣體分子在單位時間內(nèi)對器壁的平均作用力FA>FB＝FCD．氣體分子在單位時間內(nèi)對器壁單位面積碰撞的次數(shù)NA>NB，NA>NC解析：選CD。由題圖可知，B→C氣體的體積增大，密度減小，A錯誤；C→A為等溫變化，分子平均速率vA＝vC，B錯誤；而氣體分子對器壁產(chǎn)生的作用力，B→C為等壓變化，pB＝pC，F(xiàn)B＝FC，由題圖知，pA>pB，則FA>FB，C正確；A→B為等容降壓過程，密度不變，溫度降低，NA>NB，C→A為等溫壓縮過程，溫度不變，密度增大，應(yīng)有NA>NC，D正確。4．關(guān)于理想模型，下列說法錯誤的是()A．單擺、彈簧振子、理想變壓器、熱平衡狀態(tài)、簡諧運(yùn)動、等溫過程、等壓過程、等容過程都屬于理想模型B．理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可忽略不計，分子不占空間，可視為質(zhì)點(diǎn)。它是對實(shí)際氣體的一種科學(xué)抽象的理想模型，實(shí)際并不存在C．理想氣體只有在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大情況下才遵守氣體實(shí)驗定律及理想氣體狀態(tài)方程D．理想氣體分子無分子勢能的變化，內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動的動能之和，只和溫度、物質(zhì)的量有關(guān)解析：選C。單擺是由一根絕對剛性且長度不變、質(zhì)量可忽略不計的線懸掛一個質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成，是一個理想化模型；彈簧振子是由不計質(zhì)量的彈簧，不考慮大小和形狀的振子(金屬小球)組成，且振動過程忽略一切摩擦阻力的理想化的物理模型；理想變壓器是忽略原、副線圈內(nèi)阻，忽略漏磁以及鐵芯功率損耗的理想化模型；熱平衡狀態(tài)指在沒有外界影響的條件下，熱力學(xué)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài)，是一種動態(tài)的平衡，是一個理想化的概念，是在一定條件下對實(shí)際情況的抽象和近似；簡諧運(yùn)動、等溫過程、等壓過程、等容過程是把研究對象實(shí)際變化過程進(jìn)行近似處理，排除其在實(shí)際變化過程中一些次要因素的干擾，能夠反映實(shí)際過程的本質(zhì)特征而進(jìn)行的科學(xué)的抽象化處理，是理想化的過程，故是一種理想模型，故A正確；理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可忽略不計，分子不占空間，可視為質(zhì)點(diǎn)，它是對實(shí)際氣體的一種科學(xué)抽象，是一種理想模型，實(shí)際并不存在，故B正確；理想氣體是在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵守氣體實(shí)驗定律及理想氣體狀態(tài)方程的氣體，是理想化模型，故C錯誤；忽略理想氣體分子間的相互作用，分子勢能視為零，內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動的動能之和，而分子熱運(yùn)動的動能與溫度有關(guān)，分子數(shù)目與物質(zhì)的量有關(guān)，故D正確。5．如圖1所示，U形玻璃管粗細(xì)均勻，管內(nèi)有一段水銀柱，左管口封閉，水銀柱左右兩管中水銀液面高度差h＝4cm，底部水平水銀柱長L＝10cm，環(huán)境溫度為300K，大氣壓強(qiáng)為76cmHg。將U形管在豎直面內(nèi)沿順時針緩慢轉(zhuǎn)動90°，如圖2所示，這時上、下管中水銀液面相平，玻璃管的直徑忽略不計。(1)圖1左管中封閉氣柱的長度為多少？(2)若在圖1狀態(tài)下，通過升溫，使左右兩管中的水平液面相平，則環(huán)境溫度上升為多少(保留1位小數(shù))?解析：(1)設(shè)題圖1中左管封閉氣柱的長為d，氣體壓強(qiáng)p1＝76cmHg－4cmHg＝72cmHg圖2中，封閉氣體壓強(qiáng)p2＝76cmHg－10cmHg＝66cmHg封閉氣柱的長d′＝d＋2cm氣體發(fā)生等溫變化，則有p1dS＝p2d′S解得d＝22cm。(2)開始時氣體溫度T1＝300K，設(shè)升溫后的環(huán)境溫度為T2，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(p1dS,T1)＝eq\f(p0d′S,T2)解得T2＝345.5K。答案：(1)22cm(2)345.5K6．如圖所示，上端開口的內(nèi)壁光滑圓柱形汽缸固定在傾角為30°的斜面上，一上端固定的輕彈簧與橫截面積為40cm2的活塞相連接，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體。在汽缸內(nèi)距缸底60cm處有卡環(huán)，活塞只能向上滑動。開始時活塞擱在卡環(huán)上，且彈簧處于原長，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，溫度為300K?，F(xiàn)對汽缸內(nèi)的氣體緩慢加熱，當(dāng)溫度增加30K時，活塞恰好離開卡環(huán)，當(dāng)溫度增加到480K時，活塞移動了20cm。g取10m/s2，求：(1)活塞的質(zhì)量；(2)彈簧的勁度系數(shù)k。解析：(1)氣體溫度從300K增加到330K的過程中，經(jīng)歷等容變化，設(shè)此過程中初狀態(tài)溫度為T0，末狀態(tài)溫度為T1，壓強(qiáng)為p1，則有eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)解得p1＝1.1×105Pa；此時，活塞恰好離開卡環(huán)，可得p1＝p0＋eq\f(mgsinθ,S)解得m＝8kg；(2)氣體溫度從330K增加到480K的過程中，設(shè)初狀態(tài)汽缸的溫度和體積分別為T1和V1，末狀態(tài)汽缸的壓強(qiáng)和體積分別為p2和V2，溫度為T2，有eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，解得p2＝1.2×105Pa；對活塞受力分析可得p0S＋mgsinθ＋kΔx＝p2S，解得k＝200N/m。答案：(1)8kg(2)200N/m7．如圖所示的是某充氣裝置示意圖。裝置水平放置，其中A是容積為V的需要充氣的絕熱容器，B是內(nèi)壁光滑的氣筒，左端用可左右移動的活塞密封，右端通過單向絕熱進(jìn)氣閥n與A連通，活塞橫截面積為S。B底部通過單向進(jìn)氣閥m與外界連通，當(dāng)活塞左移抽氣時n閉合，m打開，最多可以從外界抽取體積為V的氣體；當(dāng)活塞右移充氣時n打開，m閉合，可以將抽氣過程中從外界抽取的氣體全部壓入容器A。最初活塞位于氣筒B的最左側(cè)，A、B內(nèi)充滿氣體，氣體的壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)相等均為p0，溫度與外界大氣溫度相同均為T0，打氣完成時氣筒內(nèi)剩余氣體及氣筒與容器間連接處的氣體體積可忽略。(1)緩慢推動活塞，將氣筒內(nèi)體積為V的氣體壓入容器A，則打氣即將完成時，需對活塞提供的水平作用力F多大？已知此過程氣體溫度不變。(2)現(xiàn)快速讓活塞以最大充氣體積V完成10次充氣，測得A內(nèi)氣體溫度升高為T。求此時A內(nèi)氣體壓強(qiáng)p。解析：(1)充氣完畢，設(shè)末狀態(tài)A內(nèi)壓強(qiáng)為p1，由