B、D正确。
8.某同学用带有刻度的注射器做验证玻意耳定律的实验,温度计表明在整个实验过程中都是等温的,他根据实验数据绘出了p-
的关系图线EF,从图中的图线可以得出( )
A.如果实验是从E状态→F状态,则表示外界有空气进入注射器内
B.如果实验是从E状态→F状态,则表示注射器内有部分空气漏了出来
C.如果实验是从F状态→E状态,则表示注射器内有部分空气漏了出来
D.如果实验是从F状态→E状态,则表示外界有空气进入注射器内
答案:
AC
解析:
连接OE、OF,因斜率KOF>KOE,表示(pV)F>(pV)E,知E→F,m增大,F→E,m减小,所以B、D错。
9.
如图所示,在柱形容器中装有部分水,容器上方有一可自由移动的活塞。
容器水面浮有一个木块和一个一端封闭、开口向下的玻璃管,玻璃管中有部分空气,系统稳定时,玻璃管内空气柱在管外水面上方的长度为a,空气柱在管外水面下方的长度为b,水面上方木块的高度为c,水面下方木块的高度为d。
现在活塞上方施加竖直向下且缓缓增大的力F,使活塞下降一小段距离(未碰及玻璃管和木块),下列说法中正确的是( )
A.d和b都不变B.只有b减小
C.只有a减小D.a和c都减小
答案:
AC
解析:
活塞下降一小段距离,则容器中的气体体积减小,压强增大,对于木块露出的部分决定于上、下压强差,故c、d不变;对于玻璃管,浮力等于重力,排开水的体积不变,b不变,玻璃管内气体压强增大,又b不变,故a减小,A、C正确。
10.在室内,将装有5atm的6L气体的容器的阀门打开后,从容器中逸出的气体相当于(设室内大气压强p0=1atm)( )
A.5atm,3LB.1atm,24L
C.5atm,4.8LD.1atm,30L
答案:
BC
解析:
当气体从阀门跑出时,温度不变,所以p1V1=p2V2,当p2=1atm时,得V2=30L,逸出气体30L-6L=24L,B正确。
据p2(V2-V1)=p1V1′得V1′=4.8L,所以逸出的气体相当于5atm下的4.8L气体。
C正确,故应选B、C。
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共3小题,共18分。
把答案直接填在横线上)
11.(5分)(上海市松江二中xx~xx学年高二检测)如图1所示为验证查理定律的DIS实验装置,其基本原理是,对一定质量的气体,当体积不变时,压强与______________成正比。
所用到的传感器有______________传感器和________________传感器。
若在实验操作使水温升高的过程中没有密封的措施,则可能出现图2图象的第______________种情况。
答案:
热力学温度 压强 温度 3
解析:
(1)研究一定质量的气体在体积不变时,其压强与温度的关系,应测出气体的压强与温度,因此需要压强传感器与温度传感器,当体积不变时,压强与热力学温度成正比。
(2)由理想气体状态方程可知,在体积一定时,理想气体的压强与热力学温度成正比,若在实验操作使水温升高的过程中没有做好密封的措施,则压强会增加的比较慢,则可能出现图2图象的第3种情况。
12.(6分)
如图所示为一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出气体的体积)的装置,A为开口薄壁圆筒,排尽其中的空气,倒扣在水中。
测量时,被测者尽力吸尽空气,再通过B管用力将气体吹入A中,使A浮起。
设整个过程中呼出气体的温度保持不变。
(1)呼出气体的分子热运动的平均动能________________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)设圆筒A的横截面积为S,大气压强为p0,水的密度为ρ,桶底浮出水面的高度为h,桶内外水面的高度差为Δh,被测者的“肺活量”,即V0=______________。
答案:
(1)不变
(2)
解析:
(1)由于温度是分子平均动能大小的标志,因为气体温度不变,所以分子平均动能不变。
(2)设A中气体压强为p,该部分气体在标准大气压下的体积为V0,由于整个过程中温度不变,由玻意耳定律可得:
p0V0=pV,即p0V0=(p0+ρgΔh)(h+Δh)S
被测者的肺活量V0=
13.(7分)(临朐一中xx~xx学年高二下学期期末)用DIS研究一定质量气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图1所示,实验步骤如下:
①把注射器活塞移至注射器中间位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;
②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p;
③用V-1/p图象处理实验数据,得出如图2所示图线。
(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是________________;
(2)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是________________和________________;
(3)如果实验操作规范正确,但如图所示的V-1/p图线不过原点,则V0代表________________。
答案:
(1)用润滑油涂活塞
(2)缓慢抽动活塞 不能用手握住注射器封闭气体部分 (3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积
解析:
(1)为了保证气体的质量不变,要用润滑油涂活塞达到封闭效果。
(2)要让气体与外界进行足够的热交换,一要时间长,也就是动作缓慢,二要活塞导热性能好,再者,不能用手握住封闭气体部分的注射器。
(3)根据p(V+V0)=C,C为定值,则V=
-V0,体积读数值比实际值大V0。
三、论述·计算题(共4小题,共42分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
14.(9分)(辽宁师大附中xx~xx学年高二下学期期中)
如图所示,一定质量的理想气体,处在A状态时,温度为tA=27℃,气体从状态A等容变化到状态M,再等压变化到状态B,A、M、B的状态参量如图所示,求:
(1)状态B的温度;
(2)从A到B气体对外所做的功。
(取1atm=1.0×105Pa)
答案:
(1)-33℃
(2)3.0×105J
解析:
(1)设A状态和状态B的温度、体积、压强分别为:
T1、V1、p1、T2、V2、p2,由已知可得T1=300K,V1=3m3,p1=2.5atm,V2=6m3,p2=1atm,
从A到B由理想气体状态方程,有:
=
,
解得:
T2=
=240K
故t2=T2-273=-33℃
(2)从A到M是等容变化,不做功;
从M到B是等压变化,做的功为:
W=p·Δv=1.0×105×3J=3.0×105J
所以从A到B气体对外做的功为:
WAB=W=3.0×105J
15.(10分)
如图所示,一开口气缸内盛有密度为ρ的某种液体;一长为l的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中,平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为l/4。
现用活塞将气缸封闭(图中未画出),使活塞缓慢向下运动,各部分气体的温度均保持不变。
当小瓶的底部恰好与液面相平时,进入小瓶中的液柱长度为l/2,求此时气缸内气体的压强。
大气压强为p0,重力加速度为g。
答案:
p0+
解析:
设当小瓶内气体的长度为
l时,压强为p1;当小瓶的底部恰好与液面相平时,瓶内气体的压强为p2,气缸内气体的压强为p3。
依题意p1=p0+
ρgl①
由玻意耳定律p1
S=p2(l-
)S②
式中S为小瓶的横截面积,联立①②得:
p2=
(p0+
ρgl)③
又有p2=p3+
ρgl④
联立③④式,得p3=
p0+
⑤
16.(11分)
春节期间,哈尔滨海洋极地馆向游客献上了一次精彩大戏——双人双鲸“海洋之心”表演(如图)。
据了解,这种表演在世界上尚属首次。
在表演“海洋之心”之余,可爱的极地白鲸近日还学会了一项新本领——向观众吐泡泡,据工作人员介绍,每次驯养师背着氧气瓶训练白鲸时,白鲸总是对驯养师身上的氧气瓶格外好奇,于是驯养师就把呼吸嘴放入白鲸口中,白鲸吸几口后,就顽皮地吐起了泡泡。
假设驯养师携带的氧气瓶的容积是12L,其中氧气的压强是1.5×107Pa。
规定瓶内氧气压强降到1.0×106Pa时就要重新充氧。
如果驯养师每次表演时需要用1×105Pa的氧气400L,那么一瓶氧气驯养师可以用几次?
假定在使用过程中温度不变。
答案:
4次
解析:
取原来氧气瓶中的氧气为研究对象,因为温度不变,故p1V1=p2V2。
V2=
=
L=180L。
这些氧气一部分留在氧气瓶中,压强为1.0×106Pa,另一部分被使用,选取被使用的那部分氧气为研究对象。
p2(V2-V1)=p3V3
V3=
=
L=1680L
驯养师使用的次数n=
=4.2次。
17.(12分)如图,两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置,气缸底部和顶部均有细管连通,顶部的细管带有阀门K。
两气缸的容积均为V0,气缸中各有一个绝热活塞(质量不同,厚度可忽略)。
开始时K关闭,两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体),压强分别为p0和p0/3;左活塞在气缸正中间,其上方为真空,右活塞上方气体体积为V0/4。
现使气缸底与一恒温热源接触,平衡后左活塞升至气缸顶部。
且与顶部刚好没有接触;然后打开K,经过一段时间,重新达到平衡。
已知外界温度为T0,不计活塞与气缸壁间的摩擦,求:
(1)恒温热源的温度T;
(2)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积Vx。
答案:
(1)
T0
(2)
V0
解析:
(1)
与恒温热源接触后,在K未打开时,右活塞不动,两活塞下方的气体经历等压过程,由盖·吕萨克定律得
=
①
由此得T=
T0②
(2)由初始状态的力学平衡条件可知,左活塞的质量比右活塞的大,打开K后,左活塞下降至某一位置,右活塞必须升至气缸顶,才能满足力学平衡条件。
气缸顶部与外界接触,底部与恒温热源接触,两部分气体各自经历等温过程,设左活塞上方气体压强为p,左气缸中活塞上方气体的体积为Vx,由玻意耳定律得
pVx=
·
③
(p+p0)(2V0-Vx)=p0·
④
联立③④得6V
-V0Vx-V
=0
其解为Vx=
V0⑤
另一解Vx=-
V0,不合题意,舍去。