教科版物理选修3-3第二章4知能演练轻松闯关

1.(2010·高考江苏卷)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．下列图像能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是()图2－4－6解析：选B.气体做等温变化，遵守玻意耳定律．由pV＝C知，p与1V成正比，故选项B正确．图2－4－72.(2012·宜宾一中高二检测)如图2－4－7，一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强()A．逐渐增大B．逐渐减小C．始终不变D．先增大后减小解析：选A.本题解题关键是明确图像中各线的意义和斜率．由pVT＝C知VT＝C1p，从状态a到b由等压线知，斜率减小即压强增大，故选A选项．3.(2012·眉山一中高二质检)一定质量的理想气体处于某一平衡状态，此时其压强为p0，经历下列过程后可能使气体压强恢复到p0的是()A．先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，使体积膨胀B．先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，使体积膨胀C．先保持温度不变，压缩体积，再保持体积不变，使气体升温D．先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，使气体升温解析：选BD.在p－V图像中画出每个过程中对应的图线，由图线可知，故选项B、D正确．图2－4－84.如图2－4－8所示，实线表示一定质量的理想气体状态变化的p－T图像，变化过程如图中箭头所示，则下列说法中正确的是()A．ab过程中气体内能增加，密度不变B．bc过程中气体内能增加，密度也增大C．cd过程中，分子平均动能不变，密度减小D．da过程中，气体内能增加，密度不变解析：选AC.理想气体没有分子势能，因此只要温度升高，内能就增加，因此ab、bc过程内能增加，cd过程内能不变，da过程内能减小，由于ab过程体积不变，故气体密度ρ＝mV不变，A、C对；bc过程体积增大，密度减小，B错；cd过程体积增大，密度减小，da过程，体积减小，密度增大，D错；只有A、C对．5.一定质量的理想气体由状态A经状态B变成状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知VA＝0.3m3，TA＝TC＝300K，TB＝400K.(1)求气体在状态B时的体积．(2)说明B→C过程压强变化的微观原因．解析：(1)A→B过程，由盖吕萨克定律VATA＝VBTB知VB＝TBTAVA＝400300×0.3m3＝0.4m3.(2)B→C过程，气体体积不变，分子数密度不变，温度降低，分子平均动能减小，压强减小．答案：(1)0.4m3(2)见解析一、选择题图2－4－91.(2012·广安中学高二调研)如图2－4－9所示为一定质量的某种气体的等压线，等压线上的a、b两个状态相比较，下列说法正确的是()A．在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多B．在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多C．在相同时间内撞在相同面积上的分子数两状态一样多D．单位体积的分子数两状态一样多解析：选B.由题图可知一定质量的气体在a、b两个状态压强相等，而a状态温度低，分子的平均动能小，平均每个分子对器壁的撞击力小，而压强不变，则相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态一定较多，故A、C错，B对，一定质量的气体，分子总数不变，VbVa，单位体积的分子数a状态较多，故D错．2.图2－4－10如图2－4－10所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是()A．气体的温度不变B．气体的内能增加C．气体分子的平均速率减小D．气体分子在单位时间内与器壁在单位面积上碰撞的次数不变解析：选B.从p－V图像中的AB图线看，气体由状态A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强与绝对温度成正比，故A错．气体的温度升高，内能增加，故B对．气体的温度升高，分子平均速率增加，故C错．气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁在单位面积上碰撞的次数增多，故D错．图2－4－113.如图2－4－11所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V－T图像，由图像可知()A．pA＞pBB．pC＜pBC．VA＜VBD．TA＜TB解析：选D.由A到B的过程是等容变化，由pT＝C，因TB＞TA，所以pB＞pA，故A、C项错误；由B到C的过程是等压变化，由VT＝C，因TB＞TC，所以VB＞VC，故B项错误．图2－4－124.如图2－4－12所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是()A．D→A是一个等温过程B．A→B是一个等温过程C．A与B的状态参量相同D．B→C体积减小，压强减小，温度不变解析：选A.D→A是一个等温过程，A对；A、B两状态温度不同，A→B是一个等容过程(体积不变)，B、C错；B→C，V增大，p减小，T不变，D错．图2－4－135.如图2－4－13所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB变化到B，在此过程中，气体分子的平均速率的变化情况是()A．不断增大B．不断减小C．先减小后增大D．先增大后减小解析：选D.图像问题的解答，首先要明确图像的物理意义．由题图可知，A、B两点的pV乘积相同，因此A、B两点的温度也相同，在AB直线的中点C，其pV乘积比A、B两点要大，所以C点温度比A、B两点高，即TA＝TBTC，又因为气体分子的平均速率随温度升高而增大，所以气体分子的平均速率是先增大后减小，故应选D.图2－4－146.如图2－4－14所示为A、B两部分理想气体的V－t图像，设两部分气体是质量相同的同种气体，根据图中所给条件，可知()A．当t＝273.15℃时，气体的体积A比B大0.2m3B．当tA＝tB时，VA∶VB＝3∶1C．当tA＝tB时，VA∶VB＝1∶3D．A、B两部分气体都作等压变化，它们的压强之比pA∶pB＝3∶1解析：选B.由题中图像可知，A、B两部分气体都发生等压变化，由pVT＝C知它们在相同温度下体积之比不变．选择0℃读数，由纵轴可知VA∶VB＝3∶1，所以pA∶pB＝VB∶VA＝1∶3.7.(2012·宣汉中学高二检测)一定质量的理想气体经历如图2－4－15所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在p－T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点，bc垂直于ab，而cd平行于ab，由图可以判断()图2－4－15A．ab过程中气体体积不断减小B．bc过程中气体体积不断减小C．cd过程中气体体积不断增大D．da过程中气体体积不断增大解析：选BCD.在p－T图像中，过气体状态点b和坐标原点O的连线的斜率与气体在该状态下体积的倒数成正比．由于ab的延长线通过坐标原点，斜率不变，气体发生等容变化；若将Oc与Od连接起来，可得出另两条等容线，它们的斜率关系koc＞kod＞kab，故bc过程体积减小，cd过程体积增大，da过程体积增大．8.如图2－4－16所示甲、乙为一定质量的某种气体的等容和等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是()图2－4－16A．甲是等压线，乙是等容线B．乙图中p－t线与t轴交点对应的温度是－273.15℃，而甲图中V－t线与t轴的交点不一定是－273.15℃C．由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成直线关系D．乙图表明随温度每升高1℃，压强增加相同，但甲图随温度的升高压强不变解析：选AD.由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15)及盖吕萨克定律V＝CT＝C(t＋273.15)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为－273.15℃，即热力学温度的0K，故B错；查理定律及盖吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低，压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故C错；由于图线是直线，故D正确．二、非选择题9.用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图2－4－17所示，实验步骤如下：图2－4－17图2－4－18①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；③用V－1p图像处理实验数据，得出如图2－4－18所示图线．(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是__________________；(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是________________和__________________；(3)如果实验操作规范正确，但如图2－4－18所示的V－1p图线不过原点，则V0代表________．解析：(1)用润滑油涂活塞(2)慢慢抽动活塞活塞导热(3)体积读数值比实际值大V0.根据p(V＋V0)＝C，C为定值，则V＝Cp－V0.答案：见解析10.(2012·内江六中高二调研)如图2－4－19甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图像，已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa.图2－4－19(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中TA的温度值．(2)请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p－T图像，并在图线相应位置上标出字母A、B、C，如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．解析：由题图甲可以看出，A与B的连线的延长线过原点O，所以A→B是等压变化，即pA＝pB.由题图甲可知，由B→C是等容变化．(1)根据盖吕萨克定律可得：VATA＝VBTB所以TA＝VAVB×TB＝0.40.6×300K＝200K.(2)根据查理定律得：pBTB＝pCTC所以pC＝TCTBpB＝400300pB＝43pB＝43pA＝43×1.5×105Pa＝2.0×105Pa则可画出由状态A→B→C的p－T图像如图所示．答案：见解析