高中物理第2章气体定律与人类生活2-3查理定律和盖—吕萨克定律学业分层测评沪科版选修3-3.doc

2.3 查理定律和盖—吕萨克定律
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．一定质量的气体在体积不变时，下列有关气体的状态变化的说法正确的是(　　)
A．温度每升高1 ℃，压强的增量是原来压强的
B．温度每升高1 ℃，压强的增量是0 ℃时压强的
C．气体的压强和热力学温度成正比
D．气体的压强和摄氏温度成正比
E．压强的变化量与热力学温度的变化量成正比
【解析】　根据查理定律：p＝CT，知C正确；将T＝(273＋t)K代入得：p＝C(273＋t)，升高1 ℃时的压强为p1＝C(274＋t)，所以Δp＝C＝＝，B正确；由＝可知E正确．
【答案】　BCE
2．如图2­3­11所示为一定质量的某种气体等容变化的图线，下列说法中正确的有(　　)

图2­3­11
A．不管体积如何，图线只有一条
B．图线1和图线2体积不同，且有V1>V2
C．两条图线气体体积V2>V1
D．两图线必交于t轴上的同一点
E．0 ℃时的压强p1>p2
【解析】　一定质量的气体，在不同体积下进行等容变化，图像不同，图像的斜率越大，体积越小，所以V1p2，E正确．
【答案】　CDE
3．(2016·海淀高二检测)如图2­3­12所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体．将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变．下列各个描述理想气体状态变化的图像中与上述过程不相符合的是(　　)

图2­3­12

【解析】　由于密闭气体与外界温度相同，保持不变，是等温变化，图像A表示等容过程，A错；B表示等压变化，B错；C表示温度发生变化，C错；D、E表示等温变化，故D、E正确．
【答案】　ABC
4．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入—个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上．对其原因下列说法中不正确的是(　　)
A．当火罐内的气体温度不变时，体积减小，压强增大
B．当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小
C．当火罐内的气体压强不变时，温度降低，体积减小
D．当火罐内的气体质量不变时，压强增大，体积减小
E．当火罐内的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比
【解析】　纸片燃烧时，罐内气体的温度升高，将罐压在皮肤上后，封闭气体的体积不再改变，温度降低时，由p∝T知封闭气体压强减小，在外界大气压作用下罐紧紧“吸”在皮肤上，B、E选项正确；答案为ACD.
【答案】　ACD
5．如图2­3­13所示，甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是(　　)
【导学号：35500021】

甲　　　　 　　乙
图2­3­13
A．甲是等压线，乙是等容线
B．乙图中p－t线与t轴交点对应的温度是－273.15 ℃，而甲图中V－t线与t轴的交点不一定是－273.15 ℃
C．由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成直线关系
D．乙图表明温度每升高1 ℃，压强增加相同，但甲图表明随温度的升高压强不变
E．由甲图表明温度每升高1 ℃，体积的增加相同，但乙图表明随温度的升高体积不变
【解析】　由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15)及盖—吕萨克定律V＝CT＝C(t＋273.15)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为－273.15 ℃，即热力学温度的0 K，故B错；查理定律及盖—吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故C错；由于图线是直线，故D、E正确．
【答案】　ADE
6．房间里气温升高3 ℃时，房间内的空气将有1 %逸出到房间外，由此可计算出房间内原来的温度是 ℃.
【解析】　以升温前房间里的气体为研究对象，由盖—吕萨克定律：＝，解得：T＝300 K，t＝27 ℃.
【答案】　27
7．(2016·济南高二检测)如图2­3­14所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管连接，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为0 ℃，B中气体的温度为20 ℃，如果将它们的温度都降低10 ℃，则水银柱将 (填“向A移动”或“向B移动”或“不动”)．

图2­3­14
【解析】　由Δp＝p，可知Δp∝，所以A部分气体压强减小的多，水银柱将向左移动．
【答案】　向A移动
8．如图2­3­15所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧汽缸的容积为V0，A、B之间容积为0.1 V0开始时活塞在A处，缸内气体压强为0.9 p0(p0为大气压强)，温度为297 K，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B.求：

图2­3­15
(1)活塞移动到B时，缸内气体温度TB；
(2)画出整个过程的p­V图线．

【解析】　(1)活塞由A移动到B的过程中，先做等容变化，后做等压变化．
＝，＝
解得T＝330 K、TB＝363 K.
(2)活塞在A位置先经历等容变化，温度由297 K→330 K，压强由0.9p0→p0，之后活塞由A移动到B，气体做等压变化，压强为p0不变，温度由330 K→363 K，体积由V0→1.1 V0，其p­V图如图所示：

【答案】　1)363 K　(2)见解析
[能力提升]
9．(2016·长春检测)如图2­3­16所示，一向右开口的汽缸放置在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有小挡板．初始时，外界大气压为p0，活塞紧压小挡板处，现缓慢升高缸内气体温度，则如图所示的p ­T图像或p ­V图像不能正确反映缸内气体压强变化情况的是(　　)

图2­3­16

【解析】　初始时刻，活塞紧压小挡板，说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强；在缓慢升高汽缸内气体温度时，气体先做等容变化，温度升高，压强增大，当压强等于大气压时活塞离开小挡板，气体做等压变化，温度升高，体积增大，在p­T图像中，等容线为过原点的直线，所以A、C、D错误，B、E正确；答案为ACD.
【答案】　ACD
10．如图2­3­17所示为竖直放置的上粗下细的两端封闭的细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同．使A、B升高相同温度达到稳定后，A、B两部分气体压强变化量分别为ΔpA、ΔpB，则ΔpA与ΔpB的大小关系为：ΔpA ΔpB(填“>”或“<”或“＝”)．

图2­3­17
【解析】　由于不知道水银柱的移动情况．不妨假设水银柱不动，这时上下两边的封闭气体均做等容变化，由查理定律＝可得Δp＝p＝kp，其中＝k为常数，又初始状态满足pB＝pA＋ρgh，可见pB>pA，因此ΔpB>ΔpA.
【答案】　<
11．如图2­3­18所示，汽缸中封闭着温度为100 ℃的空气，一重物用绳索经滑轮跟汽缸中活塞相连接，重物和活塞都处于平衡状态，这时活塞离汽缸底的高度为10 cm，如果缸内空气变为0 ℃，重物将上升多少厘米？
【导学号：35500022】

图2­3­18

【解析】　汽缸中气体发生的是等压变化，初状态V1＝10S，T1＝373 K；末状态V2＝lS，T2＝273 K．由＝，得V2＝7.32S，即活塞到缸底的距离为7.32 cm，所以重物将上升Δl＝(10－7.32) cm＝2.68 cm.
【答案】　2.68 cm
12．容积为2 L的烧瓶，在压强为1.0×105 Pa时，用塞子塞住瓶口，此时温度为27 ℃，当把它加热到127 ℃时，塞子被弹开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27 ℃，求：
(1)塞子弹开前的最大压强；
(2)27 ℃时剩余空气的压强．
【解析】　塞子弹开前，瓶内气体的状态变化为等容变化．塞子打开后，瓶内有部分气体会逸出，此后应选择瓶中剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解．
(1)塞子打开前，选瓶中气体为研究对象：
初态：p1＝1.0×105 Pa，T1＝(273＋27) K＝300 K
末态：p2＝？T2＝(273＋127) K＝400 K
由查理定律可得p2＝＝ Pa≈1.33×105 Pa.
(2)塞子塞紧后，选瓶中剩余气体为研究对象：
初态：p1′＝1.0×105 Pa，T1′＝400 K
末态：p2′＝？，T2′＝300 K
由查理定律可得p2′＝＝Pa≈7.5×104 Pa.
【答案】　(1)1.33×105 Pa　(2)7.5×104 Pa

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