物理-选修3-3-教师用书-补充习题-第8章-气体Word下载.doc

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C．P＇＝P0，l＇＞l

D．P＇＝P0，l＇＜l

6．如图8-25所示，光滑活塞把一定质量的气体封闭在放置于地面上的汽缸里，活塞面积为10cm2。

汽缸内温度为27℃时，弹簧测力计的读数为10N，已知汽缸内气体压强比外界大气压强大2×

104Pa，则活塞的重为（）

A．10N

B．20N

C．30N

D．40N

图8-26

7．（多选）如图8-26所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则 

（ 

）

A．弯管左管内外水银面的高度差为h

B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大

C．若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升

D．若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升

图8-27

8．图8-27为一定质量的理想气体在P—V图中的等温变化图线，A、B是双曲线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1、S2，则（）

A．S1＜S2

B．S1＝S2

C．S1＞S2

D．S1与S2的大小关系无法确定

9．下列说法正确的是（）

A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力

B．气体对器壁的压强就是大量气体分子在单位时间内作用在器壁上的平均冲量

C．气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减少

D．气体分子数增加，气体的压强一定增大

图8-28

10．一定质量的理想气体状态变化如图8-28所示，其中AB段与t轴平行。

已知在状态A时气体的体积为1.0L，那么变到状态B时气体的体积为多少？

从状态B变到状态C气体做什么变化？

从状态A变到状态C的过程中气体对外做功为多少？

图8-29

11．两个半球壳拼成的球形容器内部已抽成真空，球形容器的半径为R，大气压强为P，球壳的左端固定在墙上，右端系一铁链．为使两个球壳沿图8-29中所示的箭头方向分离，对铁链施加的拉力F至少为（　　）

A．4πR2P 

B．2πR2P

C．πR2P 

D．πR2P

图8-30

12．如图8-30所示，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39cm，中管内C处的水银面与管口A之间气体柱长为40cm，先将口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm，已知大气压强为P0，相当于76cm高的水银柱产生的压强。

求：

①稳定后右管内的气体压强P；

②左管A端插入水银槽的深度h

C

13．如图8-31所示，喷雾器内有10L水，上部封闭有latm的空气2L。

关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L（设外界环境温度一定，空气可看作理想气体）。

（1）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因。

（2）打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？

简要说明理由。

图8-31

14．一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中从A到B的过程为等压变化，从B到C的过程为等容变化。

已知ⅤA=0.3m3，TA=TC=300K，TB=400K。

（1）气体在状态B时的体积。

（2）从微观的角度解释从B到C过程，气体压强变化的原因。

图8-32

15．如图8-32所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿气缸无摩擦地滑动。

取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。

沙子倒完时，活塞下降了h/4。

再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。

外界天气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度。

B组

A

B

图8-33

16．（多选）如图8-33所示，在一竖直放置的上细下粗的密闭细管内，水银柱将气体隔成A、B两部分，初始温度相同，加热使A、B升高相同温度并达到稳定后，体积变化量为△VA、△VB，压强变化量为△PA、△PB，对液面压力的变化量为△FA、△FB，则（）

A．水银柱向上移动了一段距离

B．△VA＜△VB

C．△PA＞△PB

D．△FA＝△FB

17．如图8-34所示，在U形管的右侧封闭的质量相等的同种理想气体，当它处于图中的a、b、c三种状态时，请比较温度Ta、Tb、TC的高低：

（）

图8-34

A．Ta＞Tb＞TC

B．Tb＞TC＞Ta

C．Tb＞Ta＞TC

D．TC＞Ta＞Tb

19．汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升。

已知某型号轮胎能在－40℃～90℃下正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm，最低胎压不低于1.6atm，那么，在t=20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？

（设轮胎的体积不变）

20．如图8-35所示，一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封，上端封闭但留有一抽气孔。

管内下部被活塞封住一定量的气体（可视为理想气体），气体温度为T1。

开始时，将活塞上方的气体缓慢抽出，当活塞上方的气体的压强达到P0时，活塞下方气体的体积为V1，活塞上方玻璃管的容积为2.6V1，活塞因重力而产生的压强为0.5P0。

继续将活塞上方抽成真空并密封，且整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变。

然后将密封的气体缓慢加热。

（1）活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度；

（2）当气体温度达到1.8T1时气体的压强。

图8-35

21．在温度不变的条件下把一根长为100cm上端封闭的玻璃管竖直插入一个较深的水银槽内，恰好玻璃管的一半插入水银中，玻璃管保持静止。

若当时的大气压相当于75cm高的水银柱产生的压强，求水银进入管中的高度h是多少？

图8-36

22．★如图8-36所示，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为2S、S/2和S．已知大气压强为P0，温度为T0。

两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连，把温度为T0的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置如图所示。

现对被密封的气体加热，使其温度一直缓慢上升直到轻绳被拉断，上升中的温度用T表示。

若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略，此过程中两活塞之间气体的压强可能为多少？

参考答案：

1．B解：

对右侧液面分析，与之相平的左侧液面压强相等，而左测液面受到大气压强，中间气体压强及上部液柱的压强；

故有：

P0=P2+ρgh3；

以中间气柱的最低液面分析，同理可得：

PB+ρgh1=P2；

联立解得：

PB=P0-ρg（h1+h3）故选B．

2．解析：

D；

3．解析：

B；

4．解析：

5．C

6．解析：

以活塞为研究对象，活塞受重力、弹簧弹力、大气向下压力和封闭气体的压力作用而处于平衡状态，根据平衡方程有：

mg+P0S=F+PS

可得活塞的重力mg=F+（P-P0）S=10+2×

104×

10×

10-4N=30N．答：

C．

7．解析：

A、对右管中的水银受力分析知，管中气体压强比大气压强高hcmHg，所以弯管左管内外水银面的高度差为h．故A正确．

B、弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变．故B错误．

C、封闭气体温度和压强不变，体积不变．所以弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升．故C正确．

D、环境温度升高，气体压强不变，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升．故D正确．故选ACD．【答案】ACD

8．解析：

9．解析：

10．2L；

200J

试题分析：

状态B变到状态C的直线通过（0K，0Pa）所以BC直线表示等容变化，由图知，状态B时气体的温度是tB=273℃，TB=2×

273K=546K，AB段与t轴平行，表示的是等压变化，由图知：

PA＝2×

105Pa 

TA=273K，又VA=1.0L由盖吕萨克定律得：

即：

状态B时气体的体积为：

VB=2L

此过程气体对外做功为：

WAB＝PA△V＝2×

105×

（2．0－1．0）×

10－3J＝200J

由B到C等容变化，气体对外不做功，所以状态A变到状态C的过程中气体对外做功为

WAC=WAB=200J

11．解析：

C。

因为球两侧的作用力大小是相同的，所以其中一组马的拉力，就等于一个半球面受到的大气的压力。

压强作用的垂直截面积就是沿着球的最大直径的截面积S=πR2。

由公式得F=PS=P·

πR2。

故选：

12．解析：

①78cmHg　　②7cm

（1）插入水银槽后右管内气体等温变化，左管竖直插入水银槽中后，右管体积为：

由玻意耳定律得：

，带入数据解得：

P=78cmHg．

故稳定后右管内的气体压强：

（2）插入水银槽后左管压强：

左管竖直插入水银槽中时，槽内水银表面的压强为大气压强，设左管内外水银面高度差为h1，此时左管内压强还可以表示为：

，联立以上两解得

中管、左管内气体等温变化，此时有：

解得：

左管插入水银槽深度

13．解：

（1）设气体初态压强为P1，体积为V1；

末态压强为P2，体积为V2

由玻意耳定律P1V1=P2V2①

代入数据得P2=2.5atm②

微观解释：

温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加

（2）吸热。

气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热

14．解析：

（1）设气体在B状态时的体积为VB，由盖-吕萨克定律得：

代入数据得VB=0.4m3

（2）微观原因：

气体体积不变，分子密集程度不变，温度降低，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小．

答：

（1）求气体在状态B时的体积为0.4m3；

（2）B→C过程压强变化的微观原因为：

15．解析：

设大气和活塞对气体的总压强为P0，加一小盒沙子对气体产生的压强为P，由玻马定律得

①

由①式得

②

再加一小盒沙子后，气体的压强变为P0+2P。

设第二次加沙子后，活塞的高度为h′

′③

联立②③式解得

h′=④

16．解析：

ACD

（A）正确。

根据PV/T=C可知温度升高相同，假设体积还没有变，则可知压强增加的倍数一样，但原来下方B的压强大，所以它增加的压强也大。

（B）B错。

根据体积守恒可得。

（C）正确。

最后达到稳定后，上、下增加的压力是一样的，由于细管上细下粗，所以水银也是上细下粗，水银上面面积小，下面面积大，所以上面气体增加的压强大。

（D）正确。

原来水银合力为零，平衡时合力也为零，所以上下增加的力大小相等。

17．C解析：

由图知，封闭气体的体积关系为Vb＞Va＞Vc．

封闭气体的压强Pa=P0，Pb＞P0，Pc＜P0，则有Pb＞Pa＞Pc．

所以PbVb＞PaVa＞PcVc．

根据理想气体状态方程知，对于相同质量的同种气体c相同，T与PV成正比，

则Tb＞Ta＞Tc。

故选C

18．解析：

选AC

A因为水银的重力使得下方的空气压强大于上方的，当温度升高时，压强大的膨胀的快，所以水银往上跑．C，玻璃管向下做加速运动，使得水银也向下加速，那么水银的合外力必须向下，即水银上方空气的气压会增大来给水银一个向下的力，则上方的空气会被压缩，那么水银就往上跑。

由此BD的错误就显而易见了．

19．解：

由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化

设在T0=293K时充气后的最小胎压为Pmin，最大胎压为Pmax

依题意，当T1=233K时胎压为P1=1.6atm

根据查理定律即，解得：

Pmin=2.01atm

当T2=363K时胎压为P2=3．5atm

根据查理定律，即解得：

Pmax=2.83atm

20．解：

（1）抽气过程为等温过程，活塞上面抽成真空时，下面气体的压强为0.5P0，体积为V。

依题意，由玻意耳定律得（P0+0.5P0）V1=0.5P0V 

①

此后，气体等压膨胀，设活塞碰到玻璃管顶部时气体的温度是Tˊ。

由盖·

吕萨克定律得 

②

由①②得Tˊ=1.2T1 

③

（2）活塞碰到顶部后的过程是等容升温过程。

由查理定律得 

④

式中P2是气体温度达到1.8T1时气体的压强

由③④式得P2=0.75P0

21．解析：

下端刚与水银接触，被封气体：

P1=75cmHg，V1=100S

水银进入高度h，被封气体：

V2=（100-h）S，P2=[75+（50-h）]cmHg

由玻意耳定律P1V1=P2V2得：

75×

100S=[75+（50-h）]×

（100-h）S

h=25cm，h=200cm（舍去）

22．解：

设加热前，被密封气体的压强为P1，轻线的张力为f。

因两活塞都处在静止状态，对活塞A有2P0S-2P1S+f=0①

对活塞B有P1S-P0S-f=0②

由①②式得P1=P0③

f=0④

即被密封气体的压强与大气压强相等，轻线处在拉直的松弛状态，

这时气体的体积V1=2S1+S1+S1=4S1⑤

对气体加热时，被密封气体温度缓慢升高，两活塞一起向左缓慢移动，气体体积增大，压强保持P1不变，若持续加热，此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l为止，

这时气体的体积V1=4S1+S1=5S1⑥

设此时气体的温度为T2，由盖·

吕萨克定律V2∝T2，即⑦

由③⑤⑥⑦得⑧

由此可知，当时，气体的压强P2=P0⑨

当T>

T2时，活塞已无法移动，被密封气体的体积保持V2不变，

气体经历一等容升压过程当气体的温度为T时，设其压强为P，由查理定律P∝T，即有

⑩

即当时，气体的压强为。

-5-