高中物理 第八章 氣體 3 理想氣體的狀態(tài)方程 第二課時(shí) 理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用分層訓(xùn)練 新人教版選修33

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1、我 我 國(guó) 國(guó) 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 發(fā) 發(fā) 展 展 進(jìn) 進(jìn) 入 入 新 新 常 常 態(tài) 態(tài) , , 需 需 要 要 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 變 變 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 發(fā) 發(fā) 展 展 方 方 式 式 , , 改 改 變 變 粗 粗 放 放 式 式 增 增 長(zhǎng) 長(zhǎng) 模 模 式 式 , , 不 不 斷 斷 優(yōu) 優(yōu) 化 化 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 結(jié) 結(jié) 構(gòu) 構(gòu) , , 實(shí) 實(shí) 現(xiàn) 現(xiàn) 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 健 健 康 康 可 可 持 持 續(xù) 續(xù) 發(fā) 發(fā) 展 展 進(jìn) 進(jìn) 區(qū) 區(qū) 域 域 協(xié) 協(xié) 調(diào) 調(diào) 發(fā) 發(fā) 展 展 , , 推 推 進(jìn) 進(jìn) 新 新 型 型 城 城 鎮(zhèn) 鎮(zhèn) 化 化 , , 推 推 動(dòng) 動(dòng) 城 城 鄉(xiāng) 鄉(xiāng) 發(fā) 發(fā) 展 展

2、一 一 體 體 化 化 因 因 : : 我 我 國(guó) 國(guó) 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 發(fā) 發(fā) 展 展 還 還 面 面 臨 臨 區(qū) 區(qū) 域 域 發(fā) 發(fā) 展 展 不 不 平 平 衡 衡 、 、 城 城 鎮(zhèn) 鎮(zhèn) 化 化 水 水 平 平 不 不 高 高 、 、 城 城 鄉(xiāng) 鄉(xiāng) 發(fā) 發(fā) 展 展 不 不 平 平 衡 衡 不 不 協(xié) 協(xié) 調(diào) 調(diào) 等 等 現(xiàn) 現(xiàn) 實(shí) 實(shí) 挑 挑 戰(zhàn) 戰(zhàn) 。 。第二課時(shí)第二課時(shí)理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用A 級(jí)抓基礎(chǔ)1 空氣壓縮機(jī)的儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)有 1.0 atm 的空氣 6.0 L, 現(xiàn)再充入 1.0 atm 的空氣 9.0 L 設(shè)充氣過程為等溫過程,空氣可看作理想氣體

3、,則充氣后儲(chǔ)氣罐中氣體壓強(qiáng)為()A2.5 atmB2.0 atmC1.5 atmD1.0 atm解析:取全部氣體為研究對(duì)象,由p1V1p2V2pV1得p2.5 atm,故 A 正確答案:A2用打氣筒將壓強(qiáng)為 1 atm 的空氣打進(jìn)自行車胎內(nèi),如果打氣筒容積V500 cm3,輪胎容積V3 L,原來壓強(qiáng)p1.5 atm.現(xiàn)要使輪胎內(nèi)壓強(qiáng)變?yōu)閜4 atm,問用這個(gè)打氣筒要打氣(設(shè)打氣過程中空氣的溫度不變()A5 次B10 次C15 次D20 次解析:因?yàn)闇囟炔蛔?,可?yīng)用玻意耳定律的分態(tài)氣態(tài)方程求解pVnp1VpV,代入數(shù)據(jù)得15 atm3 Ln1 atm0.5 L4 atm3 L,解得n15.答案:

4、C3.用活塞氣筒向一個(gè)容積為V的容器中打氣,每次能把體積為V0、壓強(qiáng)為p0的空氣打入容器內(nèi).若容器內(nèi)原有空氣的壓強(qiáng)為p0,打氣過程中溫度不變,則打了n次后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為.解析:氣體初狀態(tài)為(nV0,p0)和(V,p0) ,末狀態(tài)為(V,p).由玻意耳定律得p0nV0p0VpV,得pp01nV0V.答案:p01nV0V4.鋼筒內(nèi)裝有 3 kg 氣體,其溫度是23 ,壓強(qiáng)為 4 atm,如果用掉 1 kg 后溫度升高到 27 ,求筒內(nèi)氣體壓強(qiáng).解析:本題是變質(zhì)量問題,如果我們?cè)谘芯繉?duì)象上做一下處理,可以使變質(zhì)量問題成為一定質(zhì)量的問題,本題的做法是選取筒內(nèi)的23質(zhì)量為研究對(duì)象,這樣,初始狀態(tài)體積

5、占鋼筒體積的23,末狀態(tài)占全部體積.我 我 國(guó) 國(guó) 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 發(fā) 發(fā) 展 展 進(jìn) 進(jìn) 入 入 新 新 常 常 態(tài) 態(tài) , , 需 需 要 要 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 變 變 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 發(fā) 發(fā) 展 展 方 方 式 式 , , 改 改 變 變 粗 粗 放 放 式 式 增 增 長(zhǎng) 長(zhǎng) 模 模 式 式 , , 不 不 斷 斷 優(yōu) 優(yōu) 化 化 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 結(jié) 結(jié) 構(gòu) 構(gòu) , , 實(shí) 實(shí) 現(xiàn) 現(xiàn) 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 健 健 康 康 可 可 持 持 續(xù) 續(xù) 發(fā) 發(fā) 展 展 進(jìn) 進(jìn) 區(qū) 區(qū) 域 域 協(xié) 協(xié) 調(diào) 調(diào) 發(fā) 發(fā) 展 展 , , 推 推 進(jìn) 進(jìn) 新 新 型 型 城 城 鎮(zhèn) 鎮(zhèn) 化 化 , , 推 推 動(dòng)

6、動(dòng) 城 城 鄉(xiāng) 鄉(xiāng) 發(fā) 發(fā) 展 展 一 一 體 體 化 化 因 因 : : 我 我 國(guó) 國(guó) 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 發(fā) 發(fā) 展 展 還 還 面 面 臨 臨 區(qū) 區(qū) 域 域 發(fā) 發(fā) 展 展 不 不 平 平 衡 衡 、 、 城 城 鎮(zhèn) 鎮(zhèn) 化 化 水 水 平 平 不 不 高 高 、 、 城 城 鄉(xiāng) 鄉(xiāng) 發(fā) 發(fā) 展 展 不 不 平 平 衡 衡 不 不 協(xié) 協(xié) 調(diào) 調(diào) 等 等 現(xiàn) 現(xiàn) 實(shí) 實(shí) 挑 挑 戰(zhàn) 戰(zhàn) 。 。以鋼筒內(nèi)剩下的 2 kg 氣體為研究對(duì)象.設(shè)鋼筒容積為V,則該部分氣體在初狀態(tài)占有的體積為23V,末狀態(tài)時(shí)恰好充滿整個(gè)鋼筒.由一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)方程p1V1T1p2V2T2得p2p1V1T2V2

7、T1423V300V250atm3.2 atm.答案:3.2 atmB 級(jí)提能力5.(多選)裝有兩種不同氣體的容積相同的兩個(gè)容器A、B,用均勻的長(zhǎng)直玻璃管水平連接,管內(nèi)有一段水銀柱,將兩部分氣體隔開,當(dāng)A的溫度低于B的溫度 17 時(shí),水銀恰好平衡,位于管中央,如圖所示.為使水銀柱保持在中央,則兩容器的溫度變化是()A.升高相同溫度B.使A、B升高到相同溫度C.使兩容器升溫后的熱力學(xué)溫度之比等于它們的初狀態(tài)的熱力學(xué)溫度之比D.使兩容器溫度變化量之比等于它們的初狀態(tài)的熱力學(xué)溫度之比解析:假設(shè)水銀柱不動(dòng),對(duì)A:pATApATA,pApApApATATApATATApA,同理對(duì)B得:pBTBTBpB,

8、初始時(shí),TATB17,pApB,整理得:TATATBTB或TATB17TBTB.由此判斷 C、D 正確.答案:CD6.(多選)如圖所示,在光滑的水平面上,有一個(gè)內(nèi)外壁都光滑的氣缸,氣缸的質(zhì)量為M,氣缸內(nèi)有一質(zhì)量為m(mp2B.p1V2D.V1p2,由玻意耳定律得V1V2.故選項(xiàng) A、D 正確.答案:AD7.如圖,A,B是體積相同的氣缸,B內(nèi)有一導(dǎo)熱的、可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動(dòng)的、體積不計(jì)的活塞C,D為不導(dǎo)熱的閥門.起初,閥門關(guān)閉,A內(nèi)裝有壓強(qiáng)p12.0105Pa,溫度T1300 K 的氮?dú)?B內(nèi)裝有壓強(qiáng)p21.0105Pa,溫度T2600 K 的氧氣.打開閥門D,活塞C向右移動(dòng),最后達(dá)到平衡,以V

9、1和V2分別表示平衡后氮?dú)夂脱鯕獾捏w積,則V1V2(假定氧氣和氮?dú)饩鶠槔硐霘怏w,并與外界無熱交換,連接氣缸的管道體積可忽略).解析:對(duì)于A容器中的氮?dú)猓錃怏w狀態(tài)為初狀態(tài):p12.0105Pa,V1V,T1300 K,末狀態(tài):p1p,V1V1(題目所設(shè)) ,T1T.由氣體狀態(tài)方程可知:p1VT1pV1T.對(duì)于B容器中的氧氣,其氣體狀態(tài)為初狀態(tài):p21.0105Pa,V2V,T2600 K,末狀態(tài):p2p,V2V2(題目所設(shè)) ,T2T,由氣態(tài)方程可知:p2VT2pV2T.聯(lián)立消去T、V,可得:V1V2p1T2p2T12.0105Pa600 K1.0105Pa300 K41.答案:41我 我 國(guó)

10、 國(guó) 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 發(fā) 發(fā) 展 展 進(jìn) 進(jìn) 入 入 新 新 常 常 態(tài) 態(tài) , , 需 需 要 要 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 變 變 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 發(fā) 發(fā) 展 展 方 方 式 式 , , 改 改 變 變 粗 粗 放 放 式 式 增 增 長(zhǎng) 長(zhǎng) 模 模 式 式 , , 不 不 斷 斷 優(yōu) 優(yōu) 化 化 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 結(jié) 結(jié) 構(gòu) 構(gòu) , , 實(shí) 實(shí) 現(xiàn) 現(xiàn) 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 健 健 康 康 可 可 持 持 續(xù) 續(xù) 發(fā) 發(fā) 展 展 進(jìn) 進(jìn) 區(qū) 區(qū) 域 域 協(xié) 協(xié) 調(diào) 調(diào) 發(fā) 發(fā) 展 展 , , 推 推 進(jìn) 進(jìn) 新 新 型 型 城 城 鎮(zhèn) 鎮(zhèn) 化 化 , , 推 推 動(dòng) 動(dòng) 城 城 鄉(xiāng) 鄉(xiāng) 發(fā) 發(fā) 展 展 一 一 體

11、 體 化 化 因 因 : : 我 我 國(guó) 國(guó) 經(jīng) 經(jīng) 濟(jì) 濟(jì) 發(fā) 發(fā) 展 展 還 還 面 面 臨 臨 區(qū) 區(qū) 域 域 發(fā) 發(fā) 展 展 不 不 平 平 衡 衡 、 、 城 城 鎮(zhèn) 鎮(zhèn) 化 化 水 水 平 平 不 不 高 高 、 、 城 城 鄉(xiāng) 鄉(xiāng) 發(fā) 發(fā) 展 展 不 不 平 平 衡 衡 不 不 協(xié) 協(xié) 調(diào) 調(diào) 等 等 現(xiàn) 現(xiàn) 實(shí) 實(shí) 挑 挑 戰(zhàn) 戰(zhàn) 。 。8.如圖甲所示, 一導(dǎo)熱性能良好、 內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置, 橫截面積為S2103m2、質(zhì)量為m4 kg、厚度不計(jì)的活塞與汽缸底部之間封閉了一部分理想氣體,此時(shí)活塞與汽缸底部之間的距離為 24 cm,在活塞的右側(cè) 12 cm 處有一對(duì)與汽缸固定連接的卡環(huán),氣體的溫度為 300 K,大氣壓強(qiáng)p01.0105Pa.現(xiàn)將汽缸豎直放置,如圖乙所示,取g10 m/s2.求:圖甲圖乙(1)活塞與汽缸底部之間的距離;(2)加熱到 675 K 時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng).解析: (1)p1p01105PaT1300 K,V124 cmS,p2p0mgS1.2105PaT1T2,V2HS由p1V1p2V2,解得H20 cm.(2)假設(shè)活塞能到達(dá)卡環(huán)處,則T3675 K,V336 cmS由p2V2T2p3V3T3得p31.5105Pap21.2105Pa所以活塞到達(dá)卡環(huán)處,氣體壓強(qiáng)為 1.5105Pa.答案: (1) 20 cm(2)1.5105Pa

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