1、2 2 气体的等容变化和等压变化气体的等容变化和等压变化 一、选择题 考点一 查理定律的应用 1民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧 完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上其原因是，当火 罐内的气体( ) A温度不变时，体积减小，压强增大 B体积不变时，温度降低，压强减小 C压强不变时，温度降低，体积减小 D质量不变时，压强增大，体积减小 答案 B 解析 纸片燃烧时，罐内气体的温度升高，将罐压在皮肤上后，封闭气体的体积不再改变， 温度降低时，由查理定律知封闭气体压强减小，罐紧紧“吸”在皮肤上，B 选项正确 2某同学家一台新电冰
2、箱能显示冷藏室内的温度，存放食物之前该同学进行试通电，该同学 将打开的冰箱密封门关闭并给冰箱通电 若大气压为 1.0105 Pa， 刚通电时显示温度为 27 ， 通电一段时间后显示温度为 7 ，则此时密封的冷藏室中气体的压强是( ) A0.26105 Pa B0.93105 Pa C1.07105 Pa D3.86105 Pa 答案 B 解析 冷藏室气体的初状态：T1(27327) K300 K，p11105 Pa 末状态：T2(2737) K280 K，压强为 p2 一定质量的气体体积不变，根据查理定律得：p1 T1 p2 T2 代入数据得：p20.93105 Pa. 3 一定质量的气体，
3、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( ) A101 B373273 C11 D383283 答案 C 解析 由查理定律得 pp TT，一定质量的气体在体积不变的条件下 p T恒量，温度由 0 升高到 10 和由 100 升高到 110 ， T10 K 相同， 故压强的增量 p1p2， C 项正确 4.(多选)(2019 夏津第一中学月考)如图 1 所示是课外小组进行实验探究的示意图， 在烧瓶上连 着一根玻璃管(玻璃管的体积忽略不计)，用橡皮管把它跟一个软 U 形管连在一起
4、，烧瓶中封 入了一定质量的理想气体，整个烧瓶浸没在温水中用此装置来研究一定质量的气体在体积 不变时，压强随温度的变化情况开始时软 U 形管两端水银面一样高，下列几种做法中，能 使软 U 形管左侧水银面保持原先位置的是( ) 图 1 A把烧瓶浸在热水中，同时把 A 向下移 B把烧瓶浸在热水中，同时把 A 向上移 C把烧瓶浸在冷水中，同时把 A 向下移 D把烧瓶浸在冷水中，同时把 A 向上移 答案 BC 解析 将烧瓶浸入热水中时，气体的温度升高，由于气体的体积不变，所以气体的压强要变 大，应将 A 管向上移动，所以 B 正确，A 错误；将烧瓶浸入冷水中时，气体的温度降低，由 于气体的体积不变，所以
5、气体的压强要减小，应将 A 管向下移动，所以 C 正确，D 错误 考点二 盖吕萨克定律的应用 5一定质量的气体在等压变化中体积增大了1 2，若气体原来温度为 27 ，则温度的变化是 ( ) A升高了 450 K B升高了 150 C降低了 150 D降低了 450 答案 B 解析 由盖吕萨克定律可得V1 V2 T1 T2，代入数据可知， 1 3 2 300 K T2 ，得 T2450 K所以升高的 温度 t150 K150 . 6.(2019 重庆市第一中学高二下月考)如图 2 所示，一导热性能良好的汽缸内用活塞封住一定 质量的气体(不计活塞与缸壁的摩擦)，温度降低时，下列说法正确的是( )
6、图 2 A气体压强减小 B汽缸高度 H 减小 C活塞高度 h 减小 D气体体积增大 答案 B 解析 对汽缸受力分析可知：mgp0SpS，可知当温度降低时，气体的压强不变；对活塞 和汽缸的整体：(mM)gkx，可知当温度变化时，x 不变，即 h 不变；根据盖吕萨克定律 可得V1 T1 V2 T2， 故温度降低时， 气体的体积减小， 因 h 不变， 则汽缸高度 H 减小， 选项 B 正确， A、C、D 错误 7.(多选)(2019 包铁一中高二下月考)如图 3，竖直放置、开口向上的长试管内用水银密闭一段 气体，若大气压强不变，管内气体( ) 图 3 A温度降低，则压强可能增大 B温度升高，则压强可
7、能减小 C温度降低，则压强不变 D温度升高，则体积增大 答案 CD 解析 大气压不变，水银柱的长度也不变，所以封闭气体的压强不变，气体做等压变化，与 温度无关，故 A、B 错误，C 正确；根据V TC 可知，温度升高，则体积增大，所以 D 正确 考点三 pT 图象和 VT 图象 8(多选)如图 4 所示是一定质量的气体从状态 A 经状态 B 到状态 C 的 pT 图象，则下列判 断正确的是( ) 图 4 AVAVB BVBVC CVBVC 答案 AC 解析 由题图和查理定律可知 VAVB，故 A 正确；由状态 B 到状态 C，气体温度不变，压 强减小，由玻意耳定律知气体体积增大，故 C 正确
8、9 如图 5 所示是一定质量的气体从状态 A 经状态 B 到状态 C 的 VT 图象， 由图象可知( ) 图 5 ApApB BpCpB CVAVB DTATA，故 pBpA，A、C 项错误，D 项正 确；由 BC 为等压过程，pBpC，故 B 项错误 10(多选)如图 6 所示为一定质量气体的等容线，下面说法中正确的是( ) 图 6 A直线 AB 的斜率是 p0 273 B0 时气体的压强为 p0 C温度在接近 0 K 时气体的压强为零 DBA 延长线与横轴交点为273 答案 ABD 解析 在 pt 图象上，等容线的延长线与 t 轴的交点坐标为(273 ，0)，从题图中可以看 出，0 时气体
9、压强为 p0，因此直线 AB 的斜率为 p0 273，A、B、D 正确；在接近 0 K 时，气体 已液化，因此不满足查理定律，压强不为零，C 错误 二、非选择题 11.如图 7，汽缸放置在水平平台上，活塞质量为 20 kg，横截面积为 50 cm2，厚度为 1 cm2， 汽缸全长为 21 cm，大气压强为 1105 Pa，当温度为 7 时，活塞封闭的气柱长 6 cm，若将 汽缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通(g 取 10 m/s2，不计活 塞与汽缸之间的摩擦，计算结果保留三位有效数字) 图 7 (1)将汽缸倒过来放置，求此时气柱的长度； (2)汽缸倒过来放置后，若逐渐
10、升高温度，发现活塞刚好接触平台，求此时气体的温度 答案 (1)14 cm (2)127 解析 (1)以活塞为研究对象，汽缸未倒过来时，有：p0SmgpS 汽缸倒过来后，有；pSmgp0S 温度为 7 不变，根据玻意耳定律，有：pSl0pSl 联立式解得：l14 cm. (2)活塞刚好接触平台时，设气体的温度为 T，初、末状态压强不变，根据盖吕萨克定律， 有 lS T0 ldS T ， 代入数据解得 T400 K，故 t127 . 12.扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象如图 8 所示，横截面积为 S 的热杯盖 扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为 300 K，压强为大气压强 p
11、0.当封闭气体温度 上升至 303 K 时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部气体压强立刻 减为 p0，温度仍为 303 K再经过一段时间，内部气体温度恢复到 300 K求： 图 8 (1)当温度上升到 303 K 且尚未放气时，封闭气体的压强； (2)当温度恢复到 300 K 时，竖直向上提起杯盖所需的最小力 答案 (1)101 100p0 (2) 201 10 100p0S 解析 (1)以开始封闭的气体为研究对象，由题意可知，初状态温度 T0300 K，压强为 p0； 末状态温度 T1303 K，压强设为 p1，由查理定律得p0 T0 p1 T1 代入数据得 p1101
12、100p0 (2)设杯盖的质量为 m，刚好被顶起时，由平衡条件得 p1Sp0Smg 放出少许气体后，以杯盖内的剩余气体为研究对象，由题意可知，初状态温度 T2303 K， 压强 p2p0，末状态温度 T3300 K，压强设为 p3，由查理定律得 p2 T2 p3 T3 设提起杯盖所需的最小力为 F，由平衡条件得 Fp3Sp0Smg 联立式，代入数据得 F 201 10 100p0S. 13.(2018 全国卷)如图 9，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口 a 和 b，a、b 间距 为 h， a 距缸底的高度为 H；活塞只能在 a、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体已 知活塞质量为
13、 m，面积为 S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦开 始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为 p0，温度均为 T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中 的气体，直至活塞刚好到达 b 处求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的 功重力加速度大小为 g. 图 9 答案 1h H 1mg p0S T0 (p0Smg)h 解析 开始时活塞位于 a 处， 加热后， 汽缸中的气体先经历等容过程， 直至活塞开始运动 设 此时汽缸中气体的温度为 T1，压强为 p1，根据查理定律有 p0 T0 p1 T1 根据力的平衡条件有 p1Sp0Smg 联立式可得 T1 1mg p0S T0 此后， 汽缸中的气体经历等压过程， 直至活塞刚好到达 b 处， 设此时汽缸中气体的温度为 T2； 活塞位于 a 处和 b 处时气体的体积分别为 V1和 V2.根据盖吕萨克定律有 V1 T1 V2 T2 式中 V1SH V2S(Hh) 联立式解得 T2 1h H 1mg p0S T0 从开始加热到活塞到达 b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为 W(p0Smg)h.