人教版(新教材)高中物理選擇性必修3課時(shí)作業(yè)6：專(zhuān)題強(qiáng)化 變質(zhì)量問(wèn)題 理想氣體的圖像問(wèn)題練習(xí)

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE1變質(zhì)量問(wèn)題理想氣體的圖像問(wèn)題考點(diǎn)一變質(zhì)量問(wèn)題1．空氣壓縮機(jī)的儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)有1.0atm的空氣6.0L，現(xiàn)再充入1.0atm的空氣9.0L．設(shè)充氣過(guò)程為等溫過(guò)程，空氣可看作理想氣體，則充氣后儲(chǔ)氣罐中氣體壓強(qiáng)為()A．2.5atmB．2.0atmC．1.5atmD．1.0atm〖答案〗A〖解析〗取全部氣體為研究對(duì)象，由p1(V1＋V2)＝pV1得p＝2.5atm，故A正確．2．容積為20L的鋼瓶充滿(mǎn)氧氣后，壓強(qiáng)為150atm，打開(kāi)鋼瓶的閥門(mén)讓氧氣同時(shí)分裝到容積為5L的小瓶中，若小瓶原來(lái)是抽空的，小瓶中充氣后壓強(qiáng)為10atm，分裝過(guò)程中無(wú)漏氣，且溫度不變，那么最多能分裝()A．4瓶B．50瓶C．56瓶D．60瓶〖答案〗C〖解析〗取全部氣體為研究對(duì)象，根據(jù)玻意耳定律：p0V0＝p′(V0＋nV1)n＝eq\f(p0V0－p′V0,p′V1)＝eq\f(150×20－10×20,10×5)瓶＝56瓶，故選C.3．一個(gè)瓶子里裝有空氣，瓶上有一個(gè)小孔跟外面大氣相通，原來(lái)瓶里氣體的溫度是7℃，如果把它加熱到47℃，瓶里留下的空氣的質(zhì)量是原來(lái)質(zhì)量的()A.eq\f(1,8)B.eq\f(3,4)C.eq\f(5,6)D.eq\f(7,8)〖答案〗D〖解析〗取原來(lái)瓶中氣體為研究對(duì)象，初態(tài)V1＝V，T1＝280K末態(tài)V2＝V＋ΔV，T2＝320K由蓋－呂薩克定律得：eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)又eq\f(m余,m原)＝eq\f(V,V＋ΔV)eq\f(m余,m原)＝eq\f(T1,T2)＝eq\f(7,8)，故選D.考點(diǎn)二圖像問(wèn)題4.(多選)如圖1所示，用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在固定的導(dǎo)熱汽缸中，用水平外力F作用于活塞桿，使活塞緩慢向右移動(dòng)，氣體由狀態(tài)①變化到狀態(tài)②.如果環(huán)境保持恒溫，分別用p、V、T表示該理想氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度．氣體從狀態(tài)①變化到狀態(tài)②，此過(guò)程可用下圖中哪幾個(gè)圖像表示()圖1〖答案〗AD〖解析〗由題意知，氣體由狀態(tài)①到狀態(tài)②的過(guò)程中，溫度不變，體積增大，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知壓強(qiáng)將減?。畬?duì)A圖像進(jìn)行分析，p－V圖像是雙曲線(xiàn)，即等溫線(xiàn)，且由狀態(tài)①到狀態(tài)②，氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，故A項(xiàng)正確；對(duì)B圖像進(jìn)行分析，p－V圖像是直線(xiàn)，氣體溫度會(huì)發(fā)生變化，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)C圖像進(jìn)行分析，可知?dú)怏w溫度不變，但體積減小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)D圖像進(jìn)行分析，可知?dú)怏w溫度不變，壓強(qiáng)減小，故體積增大，故D項(xiàng)正確．5.如圖2為一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系圖像，它由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)等容過(guò)程到狀態(tài)B，再經(jīng)過(guò)等壓過(guò)程到狀態(tài)C.設(shè)A、B、C狀態(tài)對(duì)應(yīng)的溫度分別為T(mén)A、TB、TC，則下列關(guān)系式中正確的是()圖2A．TA<TB，TB<TCB．TA>TB，TB＝TCC．TA>TB，TB<TCD．TA＝TB，TB>TC〖答案〗C〖解析〗根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，從A到B體積不變，壓強(qiáng)減小，則溫度降低，即TA>TB，從B到C壓強(qiáng)不變，體積變大，則溫度升高，即TB<TC，故選C.6.(2021·吉林江城中學(xué)高二期中)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程，如圖3所示，下列說(shuō)法中正確的是()圖3A．a(chǎn)→b過(guò)程中，氣體體積減小，壓強(qiáng)減小B．b→c過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積增大C．c→a過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)增大，體積減小D．c→a過(guò)程中，氣體內(nèi)能增大，體積不變〖答案〗D〖解析〗a→b過(guò)程中，溫度不變，壓強(qiáng)減小，根據(jù)pV＝C可知體積變大，A錯(cuò)誤；b→c過(guò)程中，壓強(qiáng)不變，溫度降低，根據(jù)eq\f(V,T)＝C可知體積減小，B錯(cuò)誤；c→a過(guò)程中，圖像為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，所以體積不變，溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增大，C錯(cuò)誤，D正確．7．用活塞式抽氣機(jī)抽氣，在溫度不變的情況下，從玻璃瓶中抽氣，第一次抽氣后，瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)減小到原來(lái)的eq\f(4,5)，要使容器內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)減為原來(lái)的eq\f(256,625)，抽氣次數(shù)應(yīng)為()A．2B．3C．4D．5〖答案〗C〖解析〗設(shè)玻璃瓶的容積是V，抽氣機(jī)的容積是V0，氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律可得pV＝eq\f(4,5)p(V＋V0)，解得V0＝eq\f(1,4)V，設(shè)抽n次后，氣體壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(256,625)，由玻意耳定律可得：抽一次時(shí)：pV＝p1(V＋V0)，解得p1＝eq\f(4,5)p，抽兩次時(shí)：p1V＝p2(V＋V0)，解得p2＝(eq\f(4,5))2p，抽n次時(shí)：pn＝(eq\f(4,5))np，又pn＝eq\f(256,625)p，則n＝4，C正確．8．氧氣瓶的容積是40L，瓶?jī)?nèi)氧氣的壓強(qiáng)是130atm，規(guī)定瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)降到10atm時(shí)就要重新充氧．有一個(gè)車(chē)間，每天需要用1atm的氧氣400L，一瓶氧氣能用幾天？(假定溫度不變，氧氣可視為理想氣體)〖答案〗12〖解析〗用如圖所示的方框圖表示思路．以氧氣瓶?jī)?nèi)的氣體為研究對(duì)象，氣體發(fā)生等溫變化，由V1→V2，由玻意耳定律可得p1V1＝p2V2，V2＝eq\f(p1V1,p2)＝eq\f(130×40,10)L＝520L，由(V2－V1)→V3，由玻意耳定律可得p2(V2－V1)＝p3V3，V3＝eq\f(p2V2－V1,p3)＝eq\f(10×480,1)L＝4800L，則eq\f(V3,400L)＝12(天)．9.(2020·山東高二期末)如圖4，醫(yī)院消毒用的壓縮式噴霧器儲(chǔ)液桶的容量為5.7×10－3m3，開(kāi)始時(shí)桶內(nèi)倒入了4.2×10－3m3的藥液．現(xiàn)關(guān)閉進(jìn)氣口，開(kāi)始打氣，每次能打進(jìn)2.5×10－4m3的空氣，假設(shè)打氣過(guò)程中藥液不會(huì)向外噴出．當(dāng)打氣n次后，噴霧器內(nèi)空氣的壓強(qiáng)達(dá)到4atm，設(shè)周?chē)h(huán)境溫度不變，氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)1atm.圖4(1)求出n的數(shù)值；(2)試判斷這個(gè)壓強(qiáng)能否使噴霧器的藥液全部噴完．〖答案〗(1)18(2)能〖解析〗(1)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程的分列式，得p0V＋p0nV′＝4p0V，其中V＝5.7×10－3m3－4.2×10－3m3＝1.5×10－3m3，V′＝2.5×10－4m－3，代入數(shù)值，解得n＝18；(2)當(dāng)空氣完全充滿(mǎn)儲(chǔ)液桶后，如果空氣壓強(qiáng)仍然大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)，則藥液可以全部噴出．由于溫度不變，根據(jù)玻意耳定律p1V1＝p2V2，得p2＝eq\f(4p0V,5.7×10－3)解得p2≈1.053p0＞p0所以藥液能全部噴出．10．(2021·吉化第一高級(jí)中學(xué)高二月考)如圖5甲所示是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的V－T圖像，已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)是1.5×105Pa.圖5(1)根據(jù)圖像提供的信息計(jì)算圖甲中TA對(duì)應(yīng)的溫度值；(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)系中作出該氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的p－T圖像，并在圖線(xiàn)相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、B、C，如果需要計(jì)算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值，請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程．〖答案〗(1)200K(2)見(jiàn)〖解析〗〖解析〗(1)由題圖甲所示圖像可知，A與B的連線(xiàn)所在的直線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)O，所以A→B是一個(gè)等壓過(guò)程，即pA＝pB＝1.5×105Pa由題圖甲可知，VA＝0.4m3，VB＝VC＝0.6m3，TB＝300K，TC＝400K，從A到B過(guò)程，由蓋—呂薩克定律得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)解得TA＝200K.(2)從B到C為等容過(guò)程，由查理定律得eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)解得pC＝2×105Pa，氣體狀態(tài)變化的p－T圖像如圖所示11．(2019·全國(guó)卷Ⅰ)熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中．該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對(duì)放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能．一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中．已知每瓶氬氣的容積為3.2×10－2m3，使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5×107Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0×106Pa；室溫溫度為27℃.氬氣可視為理想氣體．(1)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；(2)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1227℃，求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)．〖答案〗(1)3.2×107Pa(2)1.6×108Pa〖解析〗(1)設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的體積為V0，壓強(qiáng)為p0；使用后瓶中剩余氣體的壓強(qiáng)為p1.假設(shè)體積為V0、壓強(qiáng)為p0的氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜1時(shí)，其體積膨脹為V1.由玻意耳定律得：p0V0＝p1V1①被壓入爐腔的氣體在室溫和p1條件