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【步步高】(新课标)2022学年高中物理 8.3 理想气体的状态方程每课一练2 新人教版选修3-3

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第3节 理想气体的状态方程1.在任何温度、任何压强下都遵从________________的气体叫做理想气体.事实上,玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律等气体实验定律,都是在压强____________、温度____________的条件下总结出来的.当压强__________、温度__________时,由上述定律计算的结果与实验测量结果有很大的差别.实际气体在温度____________、压强____________时,可近似看做理想气体.2.一定质量的理想气体发生状态变化时,它的________跟________的乘积与______________的比值保持不变,这种关系称为理想气体的状态方程.3.用p、V、T分别表示气体某状态的压强、体积和温度,理想气体状态方程的表达式为:________________________.用p1、V1、T1分别表示初态压强、体积和热力学温度,p2、V2、T2分别表示末态压强、体积和热力学温度,则理想气体状态方程表达式为:____________________.4.关于理想气体,下列说法正确的是(  )A.理想气体也不能严格地遵守气体实验定律B.实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下,可看成理想气体C.实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下,可看成理想气体D.所有的实际气体在任何情况下,都可以看成理想气体5.对于一定质量的理想气体,下列状态变化中可能的是(  )A.使气体体积增加而同时温度降低B.使气体温度升高,体积不变、压强减小C.使气体温度不变,而压强、体积同时增大D.使气体温度升高,压强减小,体积减小6.下列叙述正确的是(  )A.一定质量的某种气体,当温度和体积都保持不变时,它的压强一定不会发生变化B.一定质量的某种气体,当其体积增大时,压强不可能增大C.一定质量的某种气体,当其温度升高时,体积一定增大D.一定质量的某种气体的压强增大,温度降低,这种气体的密度一定增大【概念规律练】知识点一 理想气体的状态方程1.一定质量的理想气体,在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1,在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2,下列关系中正确的是(  )A.p1=p2,V1=2V2,T1=T2B.p1=p2,V1=V2,T1=2T2C.p1=2p2,V1=2V2,T1=2T2D.p1=2p2,V1=V2,T1=2T22.对一定质量的理想气体(  )A.若保持气体的温度不变,则当气体的压强减小时,气体的体积一定会增大12B.若保持气体的压强不变,则当气体的温度减小时,气体的体积一定会增大C.若保持气体的体积不变,则当气体的温度减小时,气体的压强一定会增大D.若保持气体的温度和压强都不变,则气体的体积一定不变知识点二 理想气体状态变化图象3.图1如图1所示,A、B两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态,状态A的温度为TA,状态B的温度为TB.由图可知(  )A.TA=2TBB.TB=4TAC.TB=6TAD.TB=8TA4.图2一定质量的理想气体经历了如图2所示的一系列过程,ab、bc、cd和da这四个过程在p—T图上都是直线段,其中ab的延长线通过坐标原点O,bc垂直于ab而cd平行于ab,由图可以判断(  )A.ab过程中气体体积不断减小B.bc过程中气体体积不断减小C.cd过程中气体体积不断增大D.da过程中气体体积不断增大【方法技巧练】一、气体状态变化图象转化的方法5.使一定质量的理想气体按图3甲中箭头所示的顺序变化,图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线.图3(1)已知气体在状态A的温度TA=300K,求气体在状态B、C和D的温度各是多少?(2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点,并且要画箭头表示变化的方向).说明每段图线各表示什么过程.126.图4如图4所示,是一定质量的气体从状态A经状态B、C到状态D的p—T图象,已知气体在状态B时的体积是8L,求VA和VC、VD,并画出此过程的V—T图.二、解决变质量问题的方法7.钢筒内装有3kg气体,当温度是-23℃时,压强为4atm,如果用掉1kg后温度升高到27℃,求筒内气体的压强.128.房间的容积为20m3,在温度为7℃、大气压强为9.8×104Pa时,室内空气质量是25kg.当温度升高到27℃,大气压强变为1.0×105Pa时,室内空气的质量是多少?1.关于理想气体,下列说法正确的是(  )A.温度极低的气体也是理想气体B.压强极大的气体也遵从气体实验定律C.理想气体是对实际气体的抽象化模型D.理想气体实际并不存在2.关于理想气体,下列说法中哪些是正确的(  )A.理想气体是严格遵守气体实验定律的气体模型B.理想气体的分子没有体积C.理想气体是一种理想模型,没有实际意义D.实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下,可当成理想气体3.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(>TA.为确定它们之间的定量关系,可以用p-V图上的标度值代替压强和体积的大小,代入理想气体状态方程12=得=,TB=6TA.]方法总结 理解理想气体状态方程的实质,即一定质量的理想气体在状态参量变化时有=C,C为常量.解题时应明确初、末状态的参量,而后再列方程求解.4.BCD [本题是用p—T图象表示气体的状态变化过程.四条直线段只有ab段是等容过程.即ab过程中气体体积不变,选项A是错误的,其他三个过程并不是等容变化过程.如图所示连接Oc和Od,则Oba、Oc、Od都是一定质量理想气体的等容线,依据p—T图中等容线的特点(斜率越大,气体体积越小),比较这几条图线的斜率即可得出Va=Vb>Vd>Vc.同理,可以判断bc、cd和da线段上各点所表示的状态的体积大小关系,选项B、C、D正确.]方法总结 由解题过程可以看出:利用图象解题,常常需添加辅助线,适当地添加辅助线,可利用图象有关特点,使解题过程更加简捷.5.(1)TB=600K TC=600K TD=300K(2)见解析解析 由p-V图可以直观地看出气体在A、B、C、D各状态下压强和体积:VA=10L,pA=4atm,pB=4atm,pC=2atm,VC=40L,pD=2atm,VD=20L.(1)根据理想气体状态方程有==可得TC=TA=×300K=600KTD=TA=×300K=300K,BC是等温膨胀过程,故TB=TC=600K(2)由状态B到状态C为等温变化,由玻意耳定律有pBVB=pCVC得VB==L=20L在V-T图上,状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态点依次连接,如右图所示,AB是等压膨胀过程,BC是等温膨胀过程,CD是等压压缩过程.方法总结 涉及图象问题时,要明确图象的物理意义和特点,区分不同的物理过程,根据理想气体状态方程确定各状态的状态参量.6.VA=4L,VC=VB=8L,VD=10.7L V—T图见解析解析 A→B为等温过程,由玻意耳定律pAVA=pBVB所以VA=VB=L=4L12B→C为等容过程,所以VC=VB=8LC→D为等压过程有=,VD=VC=×8L=L=10.7L.此过程的V—T图如下:方法总结 (1)首先要利用理想气体状态方程准确地求出各状态的状态参量.(2)其次要熟练掌握三个实验定律图象的特点,根据状态变化过程画图象.(3)注意过原点的直线要用虚线表示.7.3.2atm解析 以2kg气体为研究对象,设钢筒的容积为V.初状态:p1=4atm,V1=2V/3,T1=250K.末状态:V2=V,T2=300K.由理想气体状态方程得:=.筒内气体压强p2==4×2×300/(3×250)atm=3.2atm.方法总结 对于变质量问题,如果在研究对象上做一下处理,可以使变质量问题转变为定质量的问题.如本题的做法是选取筒内的2/3质量为研究对象,这样,初始状态体积占钢筒体积的2/3,终了状态占钢筒的全部体积.8.23.8kg解析 气体初态:p1=9.8×104Pa,V1=20m3,T1=280K末态:p2=1.0×105Pa,体积V2,T2=300K由状态方程:=所以V2=V1=m3=21.0m3因V2>V1,故有气体从房间内流出.房间内的气体质量m2=m1=×25kg=23.8kg方法总结 (1)选房间内原来空气为研究对象.(2)由状态方程求状态变化后的体积.(3)根据体积变化判断气体流入、流出房间的情况.(4)由比例式求室内空气的质量.课后巩固练1.CD [气体实验定律是在压强不太大、温度不太低的情况下得出的,温度极低、压强极大的气体在微观上分子间距离变小,趋向于液体,故答案为C、D.]2.AD [理想气体是指严格遵守气体实验三定律的气体,实际的气体在压强不太大、温度不太低时可以认为是理想气体,A、D对;理想气体分子间几乎没有分子力,但分子有大小,B错.]123.BC [据理想气体的性质可知,=,因为p甲<p乙,且v甲=v乙,则可判断出t甲<t乙,b正确;气体的温度直接反映出气体分子平均动能的大小,故c对.]4.bd>pc>pd>pa,故A、C正确.]8.C [设弹簧的劲度系数为k,当气柱高为h时,弹簧弹力F=kh,由此产生的压强=(S为容器的横截面积).取封闭的气体为研究对象:初状态:(T,hS,);末状态:(T′,h′S,),由理想气体状态方程=,得h′=h,故C选项正确.]9.140解析 因汽缸体积大,与细U形管相比,可认为状态发生变化时气体体积是不变的.汽缸中的气体在T1=273K-23K=250K时,压强为p1,当温度升到27℃即T2=300K时,压强为p2,根据查理定律=,有p2=p1以左边细管中的气柱为研究对象T1′=250K,p1′=p1-40,V1′=62S,当T2′=300K时,p2′=p2-44,V2′=S=60S根据理想气体状态方程=,代入数据得=,整理后得:31p1-25p2=140,将p2=p1代入解得p1=140cmHg10.373℃解析 找出汽缸内混合气体初、末状态的参量,运用理想气体状态方程即可求解.气体初状态的状态参量为p1=1.0×105Pa,V1=0.93L,T1=(50+273)K=323K.气体末状态的状态参量为p2=1.2×106Pa,V2=0.155L,T2为末知量.由=可求得T2=T1.将已知量代入上式,得12T2=×323K=646K.混合气体的温度t=(646-273)℃=373℃.11.A、B中气体的最后压强均为1.3×105Pa解析 对A气体,初态:pA=1.8×105Pa,VA=2V,TA=400K.末态:pA′=?,VA′=?,TA′=300K.由理想气体状态方程=得=.①对B气体,初态:pB=1.2×105Pa,VB=V,TB=300K.末态:pB′=?,VB′=?TB′=300K.由气态方程=得=.②又VA+VB=VA′+VB′,③pA′=pB′.④由①②③④得pA′=pB′=1.3×105Pa.12.18次 可以全部喷出解析 设标准大气压为p0,药桶中空气的体积为V,打气N次后,喷雾器中的空气压强达到4个标准大气压,打入的气体在1atm下的体积为V′根据理想气体状态方程的分列式,得p0V+p0NV′=4p0V其中V=5.7×10-3m3-4.2×10-3m3=1.5×10-3m3V′=0.25×10-3m3代入数值,解得N=18当空气完全充满储液桶后,如果空气压强仍然大于标准大气压,则药液可以全部喷出.由于温度不变,根据玻意耳定律p1V1=p2V2,得p=解得p=1.053p0>p0所以药液可以全部喷出.12</p乙,且v甲=v乙,则可判断出t甲<t乙,b正确;气体的温度直接反映出气体分子平均动能的大小,故c对.]4.bd></p乙,则(>

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所属: 高中 - 物理
发布时间:2022-08-25 12:32:36 页数:12
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文章作者:U-336598

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