高中物理气体的等容变化和等压变化成长训练新人教选修.docx
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高中物理气体的等容变化和等压变化成长训练新人教选修
2气体的等容变化和等压变化
主动成长
夯基达标
1.对于一定质量的气体，以下说法正确的是（）
A.气体作等容变化时，气体的压强和温度成正比
B.气体作等容变化时，温度升高1℃，增加的压强是原来压强的1/273
C.气体作等容变化时，气体压强的变化量与温度的变化量成正比
D.由查理定律可知，等容变化中，气体温度从t1升高到t2时，气体压强由p1增加到p2，且p2=p1［1+（t2-t1）/273］
解析：
定质量的等容变化，气体的压强是跟热力学温度成正比，跟摄氏温度不是正比关系，答案A错；根据公式pt=p0（1+t/273），其中p0是0℃时的压强，B答案也错；气体压强的变化量，总是跟变化的温度成正比，无论是摄氏温度还是热力学温度，C答案正确；根据公式pt=p0（1+t/273），判断D答案错误.
答案:
C
2.粗细均匀，两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银柱将管中气体分为A和B两部分，如图8-2-9所示.已知两部分气体A和B的体积关系是Vb=3Va,将玻璃管温度均升高相同温度的过程中,水银将（）
图8-2-9
A.向A端移动B.向B端移动C.始终不动D.以上三种情况都有可能
解析：
由于两边气体初状态的温度和压强相同，所以升温后，增加的压强也相同，因此，水银不移动.
答案:
C
3.高空实验火箭起飞前,仪器舱内气体的压强p0=1atm,温度t0=27℃,在火箭竖直向上飞行的过程中,加速度的大小等于重力加速度g,仪器舱内水银气压计的示数为p=0.6p0,已知仪器舱是密封的,那么,这段过程中舱内温度是（）
A.16.2℃B.32.4℃C.360KD.180K
解析：
以密封舱内气体为研究对象，知压强p1=p0，温度T1=300K；加速上升过程中，气体压强为p2=2p=1.2p0.根据查理定律得：
p0/300=1.2p0/T,解得T=360K.
答案:
C
4.一定质量的气体作等容变化时,其p—t图象如图8-2-10所示,若保持气体质量不变,而改变容器的容积,再让气体作等容变化,则其等容线与原来相比,下列可能正确的是（）
图8-2-10
A.等容线与p轴之间夹角变小B.等容线与p轴之间夹角变大
C.等容线与p轴交点的位置不变D.等容线与p轴交点的位置一定改变
解析：
对于定质量的等容变化的图线，总是要经过-273℃的点，因此，C答案正确；由于题目没有给定体积变化的关系，所以A、B答案都有可能.
答案:
ABC
5.甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、p乙，且p甲＜p乙，则（）
A.甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度
B.甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度
C.甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能
D.甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能
解析：
由于两容器中的气体质量相等，体积相等，可利用查理定律求解，即
，由于p甲＜p乙，故T甲＜T乙，选项A错，B对；温度是分子平均动能的标志，故选项C对，D错.
答案:
BC
6.一个密闭的绝热容器内，有一个绝热的活塞将它隔成A、B两部分空间，在A、B两部分空间内封有相同质量的空气，开始时活塞被销钉固定，A部分气体的体积大于B部分气体的体积，温度相同，如图8-2-11所示，若拔出销钉后，达到平衡时，A、B两部分气体的体积VA与VB的大小，有（）
图8-2-11
A.VA＞VBB.VA=VBC.VA＜VBD.条件不足，不能确定
解析：
对气体压强大小决定因素的理解和物理过程、物理情境的分析是正确解本题的关键.
初态两气体质量相同，VA＞VB，因此气体分子密度不同，ρA＜ρB,又因为温度相同，根据气体压强的决定因素可知pA＜pB.当活塞销钉拿掉，因为pA＜pB，所以活塞向A气体方向移动，活塞对A气体做功，B气体对活塞做功，导致A气体密度增加，温度升高，而B气体密度减小，温度降低，直至pA′=pB′,此时TA′＞TB′.又因为最终两边气体压强相等活塞才能静止，而两边气体质量相等，A气体温度高于B气体温度，两边压强要想相等，只有A气体密度小于B气体密度，故最终一定是VA′＞VB′，选项A正确.
答案:
A
7.一个开着窗户的房间，温度为7℃时室内空气质量为m千克，当温度升高到27℃时，室内空气的质量为_________千克.
解析：
应用盖·吕萨克定律，以跑到室外气体与室内气体整体为研究对象，设原来体积为V1，温度升高后体积为V2，已知T1=280K，T2=300K，根据盖·吕萨克定律：
V1/T1=V2/T2得
因温度升高后留在室内的气体体积仍为V1，占总体积的比例为
所以
答案:
8.一圆筒形汽缸静置于地面上，如图8-2-12所示.汽缸的质量为M，活塞（连同手柄）的质量为m，汽缸内的横截面积为S，大气压强为p0，平衡时汽缸的容积为V.现用手握住手柄缓慢向上提，设汽缸足够长，在整个上提过程中气体温度保持不变，并不计汽缸内气体的质量及活塞与汽缸壁间的摩擦，求将汽缸刚提离地面时活塞上升的距离.
图8-2-12
解析：
设开始状态汽缸内气体的压强为p1，汽缸刚要离开地面时缸内气体压强为p2，体积为V2，开始时，活塞受到重力mg、大气压力p0S和缸内气体的压力p1S而达到平衡，根据平衡条件得：
p1S=p0S+mg
∴p1=p0+mg/S
当汽缸刚要离开地面时，汽缸体受到重力Mg、外面大气压力p0S和缸内气体压强的压力p2S作用而平衡.
则p2S+Mg=p0S
∴p2=p0-Mg/S
由于初、末状态的变化过程中，缸内气体的质量和温度都保持不变，遵守玻意耳定律.根据玻意耳定律有：
p1V=p2V2
即（p0+mg/S）V=（p0-Mg/S）V2
∴
活塞上升的距离为
答案:
9.如图8-2-13所示，圆柱形汽缸倒置在水平粗糙地面上，汽缸内被活塞封闭有一定质量的空气.汽缸质量为M=10kg，缸壁厚度不计，活塞质量m=5.0kg，其横截面积S=50cm2，与缸壁摩擦不计.在缸内气体温度为27℃时，活塞刚好与地面接触并对地面无压力.现设法使缸内气体温度升高，问当缸内气体温度升高到多少摄氏度时，汽缸对地面恰好无压力？
（大气压强p0=105Pa，g取10m/s2）
图8-2-13
解析：
当温度T1=273+27=300K时，活塞对地面无压力，列平衡方程：
p1S+mg=p0S
解得p1=p0-
=105Pa-
=0.9×105Pa
若温度升高，气体压强增大，汽缸恰对地面无压力时，列平衡方程：
p2S=p0S+Mg
解得p2=p0+Mg/S=105Pa+
=1.2×105Pa
根据查理定律：
∴t=127℃.
答案:
127℃
10.如图8-2-14所示,A是容积很大的玻璃容器，B是内径很小的玻璃管,B的左端与A端相通,右端开口,B中有一段水银柱将一定质量的空气封闭在A中,当把A放在冰水混合物中时,B的左管比右管中水银高30cm;当B的左管比右管的水银面低30cm时,A中气体的温度是多少?
（设大气压强p0=760mmHg）
图8-2-14
解析：
由于A的体积很大而B管很细,所以A中的气体可看作是体积不变,由查理定律即可求解.
以A中的气体为研究对象,初状态温度T1=273K,压强p1=p0-ph=760mmHg-300mmHg=460mmHg;末状态压强p2=p0+ph=760mmHg+300mmHg=1060mmHg.由查理定律有
可求得A中气体的温度.
答案:
629K
11.有一组同学对温度计进行专题研究.他们通过查阅资料得知17世纪时伽利略曾设计过一个温度计，其结构为：
一麦秆粗细的玻璃管，一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸入一段水柱.根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度.为了研究“伽利略温度计”，同学们按照资料中的描述自制了如右图所示的测温装置.图8-2-15中A为一塑料小瓶，B为一吸管，通过软木塞与A连通，管的下端竖直插在大水槽中，使管内外水面有一高度差h.然后进行实验研究：
图8-2-15
（1）在不同温度下分别测出对应的水柱高度h，记录的实验数据如下表所示
温度/℃
17
19
21
23
25
27
h/cm
30.0
24.9
19.7
14.6
9.4
4.2
Δh=hn-1-hn
5.1
根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差，并填入表内的空格.由此可得结论：
①当温度升高时，管内水柱高度h将___________（填：
变大，变小，不变）.
②水柱高度h随温度的变化而___________（选填“均匀”或“不均匀”）变化；试从理论上分析并证明结论②的正确性（提示：
管内水柱产生的压强远远小于一个大气压）.
_____________________________________________________________________________；
______________________________________________________________________________.
（2）通过实验，同学们发现用“伽利略温度计”来测温度，还存在一些不足之处，其中主要的不足之处有：
①____________________________________________________________________________；
②____________________________________________________________________________.
解析：
根据Δh=hh-1-hn可依次计算出相邻两次测量水柱的高度差，根据测得的数据，可以得到管内水柱高度随温度的升高而下降，水柱高度h随温度的变化而均匀变化.证明时可将被封闭的气体选作研究对象.因为管内水柱产生的压强远远小于一个大气压，所以封闭气体的压强近似等于大气压强.其发生的变化看作等压变化，即可证出.其不足之处一是测量温度的范围小，二是当大气压强改变时，h的高度将随着改变.
答案:
（1）5.25.15.25.2①变小②均匀V/T=ΔV/ΔT=k（k为常数），ΔV=k·ΔT=k·Δt,所以
（S为管的横截面积），即h随温度的变化而均匀变化
（2）①测量温度范围小②温度读数受大气压影响
走近高考
12.（2005上海高考，25）内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105Pa、体积为2.0×10-3m3的理想气体.现在活塞上方缓缓倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为127℃.
（1）求汽缸内气体的最终体积；
（2）如图8-2-16所示，在p-V图上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化.（大气压强为1.0×105Pa）
图8-2-16
解析：
（1）在活塞上方倒沙的过程中温度保持不变p0V0=p1V1①
由①式解得
×1.0×105Pa=2.0×105Pa②
在缓慢加热到127℃的过程中压强保持不变
③
由③式解得
×1.0×10-3m3≈1.47×10-3m3④
（2）如图3所示
图3
答案:
（1）1.47×10-3m3
（2）如上图所示
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．如图所示,A、B两端电压恒为U,接入内阻为R的电动机M恰好能正常工作,流过电动机的电流为I1,如果把电动机换成阻值为R的定值电阻,此时电流为I2,下列说法正确的是
A．I1=I2
B．I2>I1
C．电动机消耗的功率大于定值电阻消耗的功率
D．电动机消耗的功率等于定值电阻消耗的功率
2．光镊技术可以用来捕获、操控微小粒子（目前已达微米级）。
激光经透镜后会聚成强聚焦光斑，微粒一旦落入会聚光的区域内，就有移向光斑中心的可能，从而被捕获。
由于光的作用使微粒具有势能，光斑形成了一个类似于“陷阱”的能量势阱，光斑中心为势能的最低点。
结合以上信息可知，关于利用光镊捕获一个微小粒子的情况，下列说法正确的是
A．微粒被捕获时，受到激光的作用力一定沿着激光传播的方向
B．微粒被捕获时，受到激光的作用力一定垂直激光传播的方向
C．微粒向光斑中心移动时，在能量势阱中对应的势能可能增大
D．被捕获的微粒在获得较大的速度之后，有可能逃离能量势阱
3．2016年8月16日凌晨，被命名为“墨子号”的中国首颗量子科学实验卫星开启星际之旅，这是我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。
如图所示，“墨子号”卫星的工作高度约为500km，在轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t（t小于其运动周期），运动的弧长为s，与地球中心连线扫过的角度为β（弧度），引力常量为G。
则下列关于“墨子号”的说法正确的是（）
A．线速度大于第一宇宙速度
B．环绕周期为
C．质量为
D．向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
4．以下关于物质的微观解释正确的是（）
A．分子间的距离增大时，分子间的引力先增大后减小
B．当两分子间距离大于平衡位置的距离r0时，随着分子间的距离增大，分子势能增大
C．气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体的重力有关
D．用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，主要是因为气体分子之间斥力变大
5．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地．一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则下列说法错误的是（）
A．带点油滴的电势能将增大
B．P点的电势将降低
C．带点油滴将沿竖直方向向上运动
D．电容器的电容减小，极板带电量减小
6．甲、乙两球质量分别为m1、m2，从同一地点（足够高）同时由静止释放。
两球下落过程所受空气阻力大小f仅与球的速率v成正比，与球的质量无关，即f＝kv（k为正的常量）。
两球的v－t图象如图所示。
落地前，经时间t0两球的速度都已达到各自的稳定值v1、v2。
则下列判断正确的是（）
A．释放瞬间甲球加速度较大
B．
C．甲球质量大于乙球质量
D．t0时间内两球下落的高度相等
二、多项选择题
7．如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器
的滑片向b端移动时，则
A．电压表读数减小
B．电流表读数增大
C．质点P将向上运动
D．
上消耗的功率逐渐增大
8．我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。
舰载机总质量为
，设起飞过程中发动机的推力恒为
；弹射器有效作用长度为100m，推力恒定。
要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m/s，弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的20%，则（）
A．弹射器的推力大小为
B．弹射器对舰载机所做的功为
C．弹射器对舰载机做功的平均功率为
D．舰载机在弹射过程中的加速度大小为
9．某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。
则判断正确的是（）
A．在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PC
B．b、c线的交点与a、b线的交点的横坐标之比一定为1:
2，纵坐标之比一定为1:
4
C．电源的最大输出功率Pm=9W
D．电源的电动势E=9V，内电阻r=3Ω
10．图甲中S、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表，V为理想交流电压表，矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO＇匀速转动，矩形线圈通过滑环接理想变压器，滑片P上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻R。
从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动勢随时间变化的图像如图乙所示，忽略线圈、电刷与导线的电阻，下列说法正确的是（）
A．t＝0.01s时穿过发电机线圈的磁通量最大
B．t＝0.005时电压表的示数为10V
C．保持R的大小不变，P的位置向上移动，电流表读数增大
D．保持R的大小及P的位置不变，发电机线的转速增大一倍，变压器的输入功率增大到原来的2倍
三、实验题
11．一个质点正在做匀加速直线运动，用固定在地面上的照相机对该质点进行闪光照相，闪光时间间隔为1s．分析照片得到的数据，发现质点在第1次、第2次闪光的时间间隔内移到了2m；在第3次、第4次闪光的时间间隔内移动了8m，由此可以求得（）
A．第1次闪光时质点的速度
B．质点运动的加速度
C．质点运动的初速度
D．从第2次闪光到第3次闪光这段时间内质点的位移
12．某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作：
（1）用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示，可读出摆球的直径为_______cm.把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L.
（2）用秒表测量单摆的周期。
当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n＝1，单摆每经过最低点记一次数，当数到n＝60时秒表的示数如图乙所示，该单摆的周期是T＝________s（结果保留三位有效数字）.
（3）测量出多组周期T、摆长L的数值后，画出T2－L图线如图丙，此图线斜率的物理意义是（______）
A．gB．
C．
D．
（4）在（3）中，描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，由图线斜率得到的重力加速度与原来相比，其大小（______）
A．偏大B．偏小C．不变D．都有可能
四、解答题
13．如图所示，竖直放置的圆柱形气缸内有一不计质量的活塞，可在气缸内作无摩擦滑动，活塞下方封闭一定质量的气体，封闭气体体积为V．已知活塞截面积为S，大气压强为p0，若保持气体温度不变，在活塞上放一重物后，气缸内封闭气体的体积减小了一半（整个过程不漏气）．试求：
①所加重物的重力G
②整个过程中通过缸壁传递的热量Q（一定量理想气体的内能仅由温度决定）．
14．甲、乙两列简谐横波分别沿x轴负方向和正方向传播，传播速率相同，t=0时，两列波的前端刚好分别传播到A点和B点，如图，已知甲波的频率为5Hz，求：
（i）t=0之前，平衡位置在x=-4m处的C质点已经振动的时间；
（ii）从t=0到t=0.9s的时间内，x=0处的质点位移为+6cm的时刻。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
B
D
B
B
C
C
二、多项选择题
7．AB
8．ABD
9．AB
10．BC
三、实验题
11．ABD
12．062.28CC
四、解答题
13．①
②
14．（i）0.1s；（ii）0.2s、0.6s
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一、单项选择题
1．铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若火车的质量为m，则
A．若火车转弯时速度小于
，内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B．若火车转弯时速度大于
，内轨对内侧车轮轮缘有挤压
C．若火车转弯时速度小于
，铁轨对火车在垂直于轨道平面的支持力等于mgcosθ
D．若火车转弯时速度小于
，铁轨对火车在垂直于轨道平面的支持力大于
2．一质量为m的物体用一根足够长细绳悬吊于天花板上的O点,现用一光滑的金属钩子勾住细绳,水平向右缓慢拉动绳子（钩子与细绳的接触点A始终在一条水平线上），下列说法正确的是（）
A．钩子对细绳的作用力始终水平向右
B．OA段绳子的力逐渐增大
C．钩子对细绳的作用力先减小后增大
D．钩子对细绳的作用力不可能等于
3．在如图所示的空间内存在着水平向右的匀强电场，电场强度
（g为重力加速度）。
绝缘挡板AB与水平面成30°角放置在电场中，一质量为m、带电量为+q的液滴从挡板下端A点以初速度v0竖直向上射入电场中，恰好打在挡板AB的中点P处。
则下列判断正确的是
A．液滴从A点射入电场到打在挡板上P点的过程经历的时间为
B．若液滴从A点以初速度2v0竖直向上射入电场，则液滴会打在挡板上B点
C．若仅改变液滴从A点射出的初速度大小，有可能使液滴打在挡板上的速度方向与挡板垂直
D．若仅改变液滴从A点射出的初速度大小，所有打在挡板上的液滴到达挡板的速度方向均水平
4．甲、乙两车在平直公路上行驶，其速度－时间图象如图所示，则下列说法正确的是（）
A．8s末，甲、乙两车相遇
B．甲车在0~4s内的位移小于乙车在4~8s内的位移
C．4s末，甲车的加速度小于乙车的加速度
D．在0~8s内，甲车的平均速度小于乙车的平均速度
5．船在静水中的速度为3.0m/s，它要渡过宽度为30m的河，河水的流速为2.0m/s，则下列说法中正确的是（）
A．船不能渡过河B．船渡河的速度一定为5.0m/s
C．船不能垂直到达对岸D．船到达对岸所需的最短时间为10s
6．甲、乙两车在公路上沿同一方向做直线运动，在t＝0时刻，乙车在甲车前方50m处，它们的v－t图象如图所示，下列对汽车运动情况的描述正确的是
A．在第30s末，甲、乙两车相距100m
B．甲车先做匀速运动再做反向匀减速运动
C．在第20s末，甲、乙两车的加速度大小相等
D．在整个运动过程中，甲、乙两车可以相遇两次
二、多项选择题
7．某同学在实验室做了甲、乙两个单摆，它们都做简谐运动，振动图像如图所示，下列有关说法正确的是_______。
（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．甲、乙两单摆的摆长相等
B．单摆甲的机械能比单摆乙的机械能大
C．从t=0至t=0.5s时间内，单摆乙做减速运动，切向加速度逐渐增大
D．在t=4.5s时，单摆甲有最小的动能
E．在t=2.5s时，具有正向最大加速度的是单摆乙
8．如图，从竖直面上大圆的最高点A，引出两条不同的光滑轨道，端点都在大圆上．相同物体由静止开始，从A点分别沿两条轨道滑到底端，则下列说法中正确的是（）
A．到达底端的速度大小
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