【導學練】高中物理魯科版(2019)選擇性必修3：素養(yǎng)培優(yōu)集訓習題

素養(yǎng)培優(yōu)集訓(建議用時：40分鐘)一、選擇題1．(多選)一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)為p、V、T，經(jīng)過一系列狀態(tài)變化后，壓強仍為p，則下列過程中不可實現(xiàn)的是()A．先等溫膨脹，再等容降溫B．先等溫壓縮，再等容降溫C．先等容升溫，再等溫壓縮D．先等容降溫，再等溫壓縮AC[根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，若經(jīng)過等溫膨脹，則T不變，V增加，p減小，再等容降溫，則V不變，T降低，p減小，最后壓強p肯定不是原來的值，A不可實現(xiàn)；同理可以確定C也不可實現(xiàn)。故A、C正確。]2．如圖所示，a、b、c三點表示一定質(zhì)量理想氣體的三個狀態(tài)，則氣體在a、b、c三個狀態(tài)的熱力學溫度之比是()A．1∶1∶1 B．1∶2∶1C．3∶4∶3 D．1∶2∶3C[根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，T∝pV，所以Ta∶Tb∶Tc＝(paVa)∶(pbVb)∶(pcVc)＝3∶4∶3，選項C正確。]3．(多選)如圖所示，D→A→B→C表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個過程，則下列說法正確的是()A．D→A是一個等溫過程B．A→B是一個等溫過程C．A與B的狀態(tài)參量不同D．B→C體積減小，壓強減小，溫度不變AC[D→A是一個等溫過程，A正確；A、B兩狀態(tài)溫度不同，A→B的過程中eq\f(1,V)不變，則體積V不變，此過程中氣體的壓強、溫度會發(fā)生變化，B錯誤，C正確；B→C是一個等溫過程，V增大，p減小，D錯誤。]4．(多選)如圖所示，是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的p-V圖像，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體的溫度和分子平均速率的變化情況的下列說法正確的是()A．都一直保持不變B．溫度先升高后降低C．溫度先降低后升高D．平均速率先增大后減小BD[由圖像可知，pAVA＝pBVB，所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等，在同一等溫線上，可在p-V圖上作出幾條等溫線，如圖所示。由于離原點越遠的等溫線溫度越高，所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B溫度應先升高后降低，分子平均速率先增大后減小。故A、C錯誤，B、D正確。]5．豎直倒立的U形玻璃管一端封閉，另一端開口向下，如圖所示，用水銀柱封閉一定質(zhì)量的理想氣體，在保持溫度不變的情況下，假設(shè)在管子的D處鉆一小孔，則管內(nèi)被封閉的氣體壓強p和氣體體積V變化的情況為()A．p，V都不變 B．V減小，p增大C．V增大，p減小 D．無法確定B[設(shè)玻璃管兩側(cè)水銀面高度差是h，大氣壓為p0，封閉氣體壓強p＝p0－ph，在管子的D處鉆一小孔，封閉氣體壓強大小變?yōu)閜0，氣體溫度不變，壓強變大，由玻意耳定律可知，封閉氣體體積變小，故選項B正確，A、C、D錯誤。]6．如圖所示，空的薄金屬筒開口向下靜止于恒溫透明液體中，筒中液面與A點齊平。現(xiàn)緩慢將其壓到更深處，筒中液面與B點齊平，不計氣體分子間相互作用，且筒內(nèi)氣體無泄漏(液體溫度不變)。下列圖像中能體現(xiàn)筒內(nèi)氣體從狀態(tài)A到B變化過程的是()ABCDC[筒內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律可知，氣體的壓強與體積成反比，金屬筒從A下降到B的過程中，氣體體積V變小，壓強p變大，選項C正確。]7．(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B再變到狀態(tài)C的過程，A、C兩點在同一條雙曲線上，則此變化過程中()A．從A到B的過程溫度升高B．從B到C的過程溫度升高C．從A到C的過程溫度先降低再升高D．A、C兩點的溫度相等AD[作出過B點的等溫線如圖所示，可知TB>TA＝TC，可知從A到B的過程溫度升高，A項正確；從B到C的過程溫度降低，B項錯誤；從A到C的過程溫度先升高后降低，C項錯誤；A、C兩點在同一等溫線上，D項正確。]8．(多選)對一定質(zhì)量的理想氣體()A．若保持氣體的溫度不變，則氣體的壓強減小時，氣體的體積一定會增大B．若保持氣體的壓強不變，則氣體的溫度減小時，氣體的體積一定會增大C．若保持氣體的體積不變，則氣體的溫度減小時，氣體的壓強一定會增大D．若保持氣體的溫度和壓強都不變，則氣體的體積一定不變AD[根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，若保持氣體的溫度不變，則氣體的壓強減小時，氣體的體積一定會增大，選項A正確；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，若保持氣體的壓強不變，則氣體的溫度減小時，氣體的體積一定會減小，選項B錯誤；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，若保持氣體的體積不變，則氣體的溫度減小時，氣體的壓強一定會減小，選項C錯誤；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，若保持氣體的溫度和壓強都不變，則氣體的體積一定不變，選項D正確。故選AD。]9．(多選)如圖所示，甲、乙為一定質(zhì)量的某種氣體的等容或等壓變化圖像，關(guān)于這兩個圖像的正確說法是()甲乙A．甲是等壓線，乙是等容線B．乙圖中p-t線與t軸交點對應的溫度是－273.15℃，而甲圖中V-t線與t軸的交點不一定是－273.15℃C．由乙圖可知，一定質(zhì)量的氣體，在任何情況下都是p與t成直線關(guān)系D．乙圖表明溫度每升高1℃，壓強增加相同，但甲圖表明隨溫度的升高壓強不變AD[由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15)及蓋—呂薩克定律V＝CT＝C(t＋273.15)可知，甲圖是等壓線，乙圖是等容線，故A正確；由“外推法”可知兩種圖線的反向延長線與t軸的交點溫度為－273.15℃，即熱力學溫度的0K，故B錯誤；查理定律及蓋—呂薩克定律是氣體的實驗定律，都是在溫度不太低、壓強不太大的條件下得出的，當壓強很大，溫度很低時，這些定律就不成立了，故C錯誤；由于圖線是直線，乙圖表明隨溫度每升高1℃，壓強增加相同，但甲圖表明隨溫度的升高壓強不變，故D正確。]10．2020年初，新型冠狀病毒肺炎疫情來襲，我國廣大醫(yī)務工作者表現(xiàn)出無私無畏的獻身精神，給國人留下了深刻的印象。如圖是某次醫(yī)務人員為患者輸液的示意圖，在輸液的過程中，液體及瓶內(nèi)氣體溫度不變，下列說法正確的是(此時A、B內(nèi)氣體壓強相等)()A．A瓶與B瓶中的藥液一起用完B．B瓶中的藥液先用完C．隨著液面下降，A瓶內(nèi)C處氣體壓強逐漸增大D．隨著液面下降，A瓶內(nèi)C處氣體壓強保持不變C[以B內(nèi)氣體為研究對象，向D中滴的液體為B瓶內(nèi)的液體，B內(nèi)液體減少后上方氣體體積要增大，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C(常量)可知，溫度T不變時，若體積V增大則壓強p減小，B內(nèi)氣體壓強若減小，則A內(nèi)氣壓將把液體壓入B瓶內(nèi)，如此重復，故A瓶內(nèi)液體先被輸完，A、B錯誤；C處氣體壓強pC＝p0－ρgh，液體高度h減小，則C處氣體壓強增大，故C正確，D錯誤。]二、非選擇題11．(2021·全國甲卷)如圖一氣缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體，中間的隔板將氣體分為A、B兩部分；初始時，A、B的體積均為V，壓強均等于大氣壓p0。隔板上裝有壓力傳感器和控制裝置，當隔板兩邊壓強差超過0.5p0時隔板就會滑動，否則隔板停止運動。氣體溫度始終保持不變。向右緩慢推動活塞，使B的體積減小為V/2。(1)求A的體積和B的壓強；(2)再使活塞向左緩慢回到初始位置，求此時A的體積和B的壓強。[解析](1)對氣體B，由玻意耳定律有p0V＝pBeq\f(V,2)，代入數(shù)據(jù)解得pB＝2p0，此時pA＝pB＋0.5p0＝2.5p0，同理有p0V＝pAVA，代入數(shù)據(jù)解得VA＝0.4V。(2)設(shè)此時氣體A、B的壓強分別為pA1、pB1體積分別為VA1、VB1，由玻意耳定律有pAVA＝pA1VA1，pBeq\f(V,2)＝pB1VB1，VA1＋VB1＝2V，pA1＋0.5p0＝pB1，聯(lián)立解得VA1＝(eq\r(5)－1)V，pB1＝eq\f(3＋\r(5),4)p0。[答案](1)0.4V2p0(2)(eq\r(5)－1)Veq\f(3＋\r(5),4)p012．如圖所示，粗細均勻、一端封閉一端開口的U形玻璃管，當t1＝31℃、大氣壓強p0＝76cmHg時，兩管水銀面相平，這時左管被封閉的氣柱長L1＝8cm。(1)當溫度t2為多少時，左管氣柱L2為9cm?(2)當溫度達到上問中的溫度t2時，為使左管氣柱長L為8cm，應在右管中加入多長的水銀柱？[解析](1)初狀態(tài)：p1＝p0＝76cmHgV1＝L1S，T1＝304K末狀態(tài)：p2＝p0＋2cmHg＝78cmHgV2＝L2S，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)代入數(shù)據(jù)得T2＝351K即t2＝78℃。(2)設(shè)應在右管中加入hcm水銀柱，p3＝p0＋h＝(76＋h)cmHg，V3＝V1＝L1S，T3＝T2＝351K根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p3V3,T3)代入數(shù)據(jù)得h＝11.75cm。[答案](1)78℃(2)11.75cm13．(2020·湖北荊門市高二期末)一個空的小容積易拉罐中插入一根粗細均勻的透明玻璃管，接口用蠟密封，在玻璃管內(nèi)有一段長度為5cm的水銀柱，構(gòu)成一個簡易的“溫度計”。已知易拉罐的容積是148cm3，玻璃管內(nèi)部的橫截面積為0.2cm2，罐外玻璃管的長度L為35cm，如圖甲所示，將“溫度計”水平放置，當溫度為27℃時，水銀柱右端離管口的距離為20cm。已知當?shù)卮髿鈮簭姙?5cmHg，若“溫度計”能重復使用，其內(nèi)氣體可視為理想氣體，且使用過程中水銀不溢出。求：(1)將“溫度計”如圖甲放置，能測量的最高溫度；(2)將“溫度計”如圖乙豎直放置后(水銀不會流入易拉罐中)，能測量的最高溫度。甲乙[解析](1)將“溫度計”如題圖甲放置，對封閉氣體分析初始狀態(tài)封閉氣體的體積V1＝V0＋(L－5－20)S＝150cm3初始狀態(tài)封閉氣體的溫度T1＝t1＋273K＝300K當水銀柱在最右端時，溫度最高，設(shè)最高溫度為T2此時記為末狀態(tài)，末狀態(tài)的封閉氣體的體積為V2＝V0＋(L－5)S＝154cm3該變化過程為等壓變化，由蓋—呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)解得T2＝308K。(2