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1、重点加强练气体实验定律见学用176页基础达标练1.(多选)关于理想气体的状态变化,下列说法中正确的是( )A. 一定质量的理想气体,当压强不变而温度由100上升到200时,其体积增大为原来的2倍B. 一定质量的理想气体由状态1变化到状态2时,一定满足方程p1V1T1=p2V2T2C. 一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍,可能是压强减半,热力学温度加倍D. 一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍,可能是体积加倍,热力学温度减半答案:B; C 解析:一定质量的理想气体压强不变,体积与热力学温度成正比。温度由100上升到200时,体积增大为原来的1.27倍,A错误。由气体实验定律知,B、C正确,
2、D错误。2.如图所示,A、B两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态,状态A的温度为TA,状态B的温度为TB。由图可知( )A. TA=2TB B. TB=4TAC. TB=6TA D. TB=8TA答案:C解析:从p-V图上可知TBTA。为确定它们之间的定量关系,可以从p-V图上得到压强和体积的大小,代入理想气体状态方程pAVATA=pBVBTB,即21TA=34TB,故TB=6TA。3.一定质量的气体,在体积不变的条件下,温度由0升高到10时,其压强的增量为p1,当它由100升高到110时,其压强的增量为p2,则p1与p2之比是( )A. 10:1 B. 373:273C. 1:1 D.
3、383:283答案:C解析:由查理定律得p=pTT,一定质量的气体在体积不变的条件下pT=恒量,温度由0升高到10和由100升高到110,T=10K相同,故压强的增量p1=p2,C项正确。4.如图所示为0.3mol的某种气体的压强和温度关系的p-t图线,p0表示标准大气压,则在状态B时气体的体积为( )A. 5.6LB. 3.2LC. 1.2LD. 8.4L答案:D解析:此气体在0时,压强为标准大气压,所以它的体积应为22.40.3L=6.72L,根据图线所示,从0到A状态的127,气体是等容变化,则处于A状态气体的体积为6.72L。从A状态到B状态为等压变化,A状态:气体的温度为127K+2
4、73K=400K,B状态:气体的温度为227K+273K=500K,根据盖-吕萨克定律得VATA=VBTB,VB=VATBTA=6.72500400L=8.4L,D项正确。5.(多选)在室内,将装有5atm的6L气体的容器的阀门打开后,下列各组数据与从容器中逸出的气体不相当的是(设室内大气压强p0=1atm)( )A. 5atm,3LB. 1atm,24LC. 5atm,4.8LD. 1atm,30L答案:A; D解析:当气体从阀门逸出时,温度不变,所以p1V1=p2V2,当p2=1atm时,得V2=30L,逸出气体体积为30L-6L=24L,B项正确;据p2(V2-V1)=p1V1得V1=4
5、.8L,所以逸出的气体相当于5atm下的4.8L气体,C项正确。6.(多选)如图所示,甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像,关于这两个图像的说法正确的是( )A. 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-273.15C. 由乙图可知,一定质量的气体,在任何情况下都是p与t成线性关系D. 乙图表明温度每升高1,压强增加的量相同,但甲图表明随温度的升高压强不变答案:A; D 解析: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项正
6、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项错误;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项错误;由于图线是直线,故D项正确。7.(2021河南鹤壁高三月考)如图所示,一水平放置的薄壁汽缸,由截面积不同的两个圆筒连接而成,质量均为m=1.0kg的活塞A、B用一长度为3L=30cm、质量不计的轻细杆连接成整体,它们可以在筒内无摩擦地左右滑动且不漏气。活塞A、B的横截面积分别为SA=100cm2和SB=50cm2,汽缸内A和B之间封闭有一定质量的理想
7、气体,A的左边及B的右边都是大气,大气压强始终保持为p0=1.0105Pa,当汽缸内气体的温度为T1=500K时,活塞处于图示位置,保持平衡,求:(1)此时汽缸内理想气体的压强多大?(2)当汽缸内气体的温度从T1=500K缓慢降至T2=400K时,活塞A、B向哪边移动?移动的距离多大?答案:(1)1.0105Pa(2)右10cm解析:(1)设被封闭的理想气体压强为p,轻细杆对A和对B的弹力为F,对活塞A有p0SA=pSA+F对活塞B有p0SB=pSB+F联立解得p=p0=1.0105Pa(2)当汽缸内气体的温度缓慢下降时,活塞处于平衡状态,缸内气体压强不变,气体等压降温,活塞A、B一起向右移动
8、。活塞A最多移动至两筒的连接处。设活塞A、B一起向右移动的距离为x,对理想气体有V1=2LSA+LSB,T1=500K,V2=(2L-x)SA+(L+x)SB,T2=400K,SA=100cm2,SB=50cm2,由盖吕萨克定律得V1T1=V2T2解得x=10cm因为x2L=20cm,表明活塞A未到两筒的连接处,故活塞A、B一起向右移动了10cm。素养提升练8.(多选)一定质量的气体在体积不变时,下列有关气体的状态变化的说法正确的是( )A. 温度每升高1,压强的增量是原来压强的1273B. 温度每升高1,压强的增量是0时压强的1273C. 气体的压强和热力学温度成正比D. 气体的压强和摄氏温
9、度成正比答案:B; C 解析:根据查理定律p=CT,知C正确;将T=(273+t)K代入得p=C(273+t),升高1时的压强为p1=C(274+t),所以p=C=p273+t=p0273,B项正确。9.竖直倒立的U形玻璃管一端封闭,另一端开口向下,如图所示,用水银柱封闭一定质量的理想气体,在保持温度不变的情况下,假设在管子的D处钻一小孔,则管内被封闭的气体压强p和气体体积V变化的情况为( )A. p、V都不变B. V减小,p增大C. V增大,p减小D. 无法确定答案:B解析:设玻璃管两侧水银面高度差是h,大气压为p0,封闭气体压强p=p0-ph,在管的D处钻一小孔,D处压强变为p0,故水银向
10、左移动,封闭气体体积变小,又气体温度不变,由玻意耳定律可知压强变大,故B项正确。10.(2021江苏盐城高三月考)农业上常用的农药喷雾器的原理示意图如图所示,喷雾器内有13L药液,上部封闭有1atm的空气2L。关闭喷雾阀门,打气筒每次可以打进1atm、160cm3的空气,设外界环境温度一定,忽略打气和喷药过程气体温度的变化,空气可看作理想气体。求:(1)要使喷雾器内气体压强增大到3atm,打气筒应打气的次数n;(2)若压强达到3atm时停止打气,并开始向外喷药,保持喷雾口与桶内液面相平,那么当喷雾器不能再向外喷药时,桶内剩下的药液的体积。答案:(1)25 (2)9L解析:(1)设应打气n次,则
11、有p1=1atm,V1=160ncm3+2L=(0.16n+2)Lp2=3atm,V2=2L根据玻意耳定律得p1V1=p2V2,解得n=25(2)由题意可知V1=2L,p1=3atm,p2=1atm根据玻意耳定律得p1V1=p2V2,解得V2=6L剩下的药液体积为V=15L-6L=9L11.()(2021河北秦皇岛一中高二月考)如图所示,一根长L=100cm、一端封闭的细玻璃管开口向上竖直放置,管内用h=25cm长的水银柱封闭了一段长L1=30cm的空气柱。已知大气压强为75cmHg,玻璃管周围环境温度为27。求:(1)若将玻璃管缓慢倒转至开口向下,玻璃管中气柱将变成多长;(2)接着缓慢升高管
12、内气体温度,温度升高到多少摄氏度时,管内水银恰好要溢出。答案:(1)60cm(2)102解析:(1)以玻璃管内封闭气体为研究对象,设玻璃管横截面积为S,初态压强、体积分别为p1=p0+h=100cmHg,V1=L1S倒转后压强、体积分别为p2=p0-h=50cmHg,V2=L2S由玻意耳定律可得p1V1=p2V2代入数据解得玻璃管中气柱将变为L2=60cm(2)由题意知初态的温度T2=(273+27)K=300K当水银柱与管口相平时,管中气柱长为L3=L-h=100cm-25cm=75cm体积为V3=L3S压强为p3=p0-h=50cmHg由理想气体状态方程可得p2V2T2=p3V3T3代入数
13、据解得T3=375K,t=(T3-273)=102即温度最高升高到102时,管内水银恰好要溢出。创新拓展练12.体积为V=100cm3的空心球带有一根有刻度的均匀长管,管上共有N=101个刻度,设长管与球连接处为第1个刻度,以后顺序往上排列,相邻两刻度间管的体积为0.2cm3,水银液滴将球内空气与大气隔开,如图所示。当温度t=5时,水银液滴在刻度为N=21的地方。那么在此大气压下,能否用它测量温度?说明理由,若能,求其测量范围。(不计热膨胀)答案:能-5.747.8解析:因为管口和大气相通,所以球内气体的体积随温度的升高而膨胀,气体发生等压变化,根据盖-吕萨克定律:V1T1=V2T2=VT=恒
14、量,温度的增加量与体积的增加量成正比,所以可以用来测量温度。测量温度的范围应该为气体的体积从V1=100cm3等压变化到V2=100cm3+1000.2cm3=120cm3,这个范围所对应的气体温度T1T2之间,根据题意,当T0=273K+5K=278K时,气体的体积V0=(100+200.2)cm3=104cm3。根据盖-吕萨克定律:V0T0=V1T1=V2T2所以T1=V1T0V0=100278104K=267.3KT2=V2T0V0=120278104K=320.8K又267.3K=-5.7,320.8K=47.8所以,能测量温度的范围是-5.747.8。特别提醒球内气体温度升高,做等压膨胀,解题的关键是确定测量温度的最大值和最小值对应的体积。温度为5时,水银液滴在刻度为N=21的地方,此时体积V0=(100+200.2)cm3。温度最低时水银液滴在刻度为N=1的地方,此时体积V1=100cm3;温度最高时,水银液滴在刻度为N=101的地方,此时体积V2=100cm3+1000.2cm3。