,即,解得Vc=Vd=4×10-3m³,外界对气体做功,选项D正确;故选BD.
点睛:
此题关键是搞清图像的物理意义,P-T图像的斜率的倒数反映气体的体积;理解热力学第一定律中各个物理量的含义;知道等压状态下气体做功的表达式:
.
二、单选题
5.一定质量的理想气体,当它发生如图所示的状态变化时,哪一个状态变化过程中,气体吸收热量全部用来对外界做功()
A.由A至B状态变化过程
B.由B至C状态变化过程
C.由D至A状态变化过程
D.由C至D状态变化过程
【答案】C
【解析】由A到B过程气体发生等容变化,体积不变而温度升高,气体内能增加,外界对气体不做功,系统从外界吸收热量,故A错误;由B到C过程发生等温变化,温度不变而体积减小,气体内能不变,外界对气体做功,由热力学第一定律可知,气体放出热量,气体放出的热量等于外界对气体做的功,故B错误;由C到D过程发生等容变化,体积不变而温度降低,外界对气体不做功,气体内能减少,气体放出热量,内能的减少量等于气体放出的热量,故D错误;由D到A过程发生等温变化,气体温度不变而体积增大,气体内能不变,气体对外做功,由热力学第一定律可知,气体要从外界吸收热量,吸收的热量等于气体对外做的功,故C正确;故选C。
点睛:
本题考查了判断气体状态变化过程中气体吸收的热量与气体对外做功的关系,分析清楚气体状态变化过程、应用热力学第一定律即可正确解题.
6.在两端开口的弯管内用两段水柱封闭了一段空气柱,A、B、C、D四个液面的位置关系如图所示。
现将左侧试管底部的阀门K打开,释放掉少量水后立刻关闭阀门,A、B、D液面相对各自原来的位置下降的长度、和之间的大小关系为
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】释放掉少量水后立刻关闭阀门,空气柱长度增大,压强减小,C液面上升,B液面下降,A液面下降,AB之间液面高度差减小,A相对于底面压强最大,所以A下降的最大,其次是B,上升最小的是C液面,与D液面下降的高度相同,故,故ACD错误,B正确;
故选B。
【点睛】本题考查液体和气体压强的变化,关键是分析出液面的变化,本题难度较大,解题时一定要认真分析。
7.下图为A、B两部分理想气体的V﹣t图象,已知该两部分气体是质量相同的同种气体。
下列说法正确的是()
A.当t=273℃时,A气体的体积比B的大0.2m3
B.当tA=tB时,VA:
VB=3:
1
C.当tA=tB时,A气体的分子密集程度大于B气体分子的密集程度
D.A、B两部分气体都做等压变化,它们的压强之比pA:
pB=1:
3
【答案】BD
【解析】
试题分析:
根据V-t图象可知,;,当t=273℃时,即t=273+273K=546K,代入上式可得气体的体积A比B大0.4m3,A错误;当tA=tB时,,B正确;当tA=tB时,VA:
VB=3:
1,又两部分气体是质量相同的,因此B气体的密度比A大,C错误;根据理想气体的状态方程有:
,代入数据解得pA:
pB=1:
3,D正确;故选BD。
考点:
理想气体的状态方程
【名师点睛】本题关键抓住A、B气体是质量相同的同种气体,然后根据理想气体状态方程列式求解,要注意区分是等压变化,等容变化还是等温变化.特别注意理想气体状态方程力温度T用的是K做单位,而不是摄氏度。
8.圆柱形气缸固定放置在水平地面上,其截面如图所示,用硬杆连接的两个活塞在气缸的左右两侧分别封闭了两部分气体A、B,活塞可自由移动.两侧的横截面积SA<SB,两活塞间的C部分可通过阀门K实现与外界的连通或断开.开始时两边气体温度相同,活塞处于平衡状态.现使两边气体缓慢升高相同的温度,重新平衡后两边气体压强的增量分别为△pA和△pB.下列判断正确的是()
A.若C部分是真空,则在温度升高的过程中活塞始终不动
B.若C部分是真空,则最终平衡时△pA=△pB
C.若C部分与外界大气连通,则活塞向右移
D.若C部分与外界大气连通,则最终平衡时△pA>△pB
【答案】AD
【解析】试题分析:
若C部分是真空,活塞A、B及细杆这个整体的平衡条件为:
pASA-pBSB=0,则:
,假设活塞不动,则:
两部分的气体都做等容变化,由于,所以若两部分气体的温度变化是相同的,则始终满足:
,.故A正确,B错误;若C部分与外界大气连通,则:
p0SA-pASA+pBSB-p0SB=0,
则:
PBSB-PASA=P0(SB-SA)>0;现使两边气体缓慢升高相同的温度,假设活塞不动,则:
两部分的气体都做等容变化,由于,所以若两部分气体的温度变化是相同的,则:
△PBSB-△PASA>0,所以活塞将向左运动.故C错误;由C的分析可知,若C部分与外界大气连通,则:
PBSB-PASA=P0(SB-SA)>0,使两边气体缓慢升高相同的温度,重新平衡后一定满足:
△PBSB-△PASA=0,由于SB>SA,所以:
△pA>△pB.故D正确.故选AD。
考点:
气体的状态变化方程
【名师点睛】利用气态方程解题时要明确气体的状态,根据活塞处于平衡状态进行受力分析,根据力学知识求压强,并求出各个状态的温度、体积然后列气体状态方程即可。
9.一只两用活塞气筒的原理如图所示(打气时如图甲所示,抽气时如图乙所示),其筒内体积为V0,现将它与另一只容积为V的容器相连接,开始时气筒和容器内的空气压强为p0,已知气筒和容器导热性良好,当分别作为打气筒和抽气筒使用时,活塞工作n次后,在上述两种情况下,容器内的气体压强分别为( )
A.np0,p0 B.p0,p0
C.(1+)np0,(1+)np0D.(1+)p0,()np0
【答案】D
【解析】打气时,活塞每推动一次,把体积为V0压强为p0的气体推入容器内,若活塞工作n次,就是把压强为p0体积为nV0的气体压入容器内,容器内原来有压强为p0体积为V的气体,现在全部充入容器中,根据玻意耳定律得:
p0(V+nV0)=p′V
所以p′=
抽气时,每拉动一次,把容器中气体的体积从V膨胀为V+V0,而容器内气体的压强就要减小,活塞推动时将抽气筒中的V0气体排除,而再次拉动活塞时,将容器中剩余的气体从V又膨胀到V+V0容器内的压强继续减小,根据玻意耳定律得:
第一次抽气:
得
第二次抽气:
得
第三次抽气:
得
第n次抽气完毕后,气体压强为
故选D。
点睛:
解决本题的关键是对抽气和打气认真分析,对每次气体的体积压强分析,本题考查了玻意耳定律的应用,难度适中,平时要多加强练习.
第Ⅱ部分综合题
三、综合题
10.如图,A为竖直放置的导热气缸,其质量M=50kg、高度L=12cm,B气缸内的导热活塞,其质量m=10kg;B与水平地面间连有劲度系数k=100N/cm的轻弹簧,A与B的横截面积均为S=100cm2。
初始状态下,气缸A内封闭着常温常压下的气体,A、B和弹簧均静止,B与气缸底端相平。
设活塞与气缸间紧密接触且无摩擦,活塞厚度不计,外界大气压强p0=1×105Pa。
重力加速度g=10m/s2。
(i)求初始状态下气缸内气体的压强;
(ii)用力缓慢向下压气缸A(A的底端始终未接触地面),使活塞B下降lcm,求此时B到气缸顶端的距离。
【答案】(i)1.5×105Pa(ii)11.25cm
【解析】(i)初态,A受重力、大气向下压力P0S和内部气体向上压力P1S作用处于平衡状态
由力的平衡条件有:
Mg+p0S=p1S
代入数据解得:
p1=1.5×105Pa
(ii)缓慢压缩气缸的过程中,气缸内气体温度不变
未施加压力前,弹簧弹力为:
F1=(M+m)g
施加压力后,B下降1cm,即弹簧再缩短x=1cm
弹簧弹力变为:
F2=F1+kx
代入数据得:
F1=600N,F2=700N
设此时A内