- 气体的等容变化和等压变化
- 共891题
（1）如图所示，用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究气体的压强与体积关系．实验中气体的质量保持不变，气体的体积直接从注射器上读出，气体的压强是由图中______传感器通过计算机系统得到．
（2）完成本实验的基本要求是______
A．在等温条件下操作．
B．封闭气体的容器密封良好．
C．必须弄清所封闭气体的质量．
D．气体的压强和体积必须用国际单位．
（3）某同学在做本实验时，按实验要求组装好实验装置，然后缓慢推动活塞，使注射器内空气柱从初始体积20.0ml减为12.0ml．实验共测五次，每次体积值直接从注射器的刻度读出并输入计算机，同时由传感器测得对应体积的压强值．实验完成后，计算机屏幕上显示出如下表所示的实验结果：
仔细观察不难发现，pV（×105Pa•m1）一栏中的数值越来越小，造成这一现象的原因可能是______
A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大．
B．实验时环境温度增大了．
C．实验时外界大气压强发生了变化．
D．实验时注射器的空气向外发生了泄漏．
正确答案
解：（1）用DIS实验“研究气体的压强与体积的关系”时，气压用压强传感器测量；
（2）A、B、玻意耳定律成立的前提是等温且质量一定，故A正确，B正确；
C、玻意耳定律成立的前提是等温且质量一定，气体质量具体值不需要测量，故C错误；
D、玻意耳定律成立的前提是等温且质量一定，单位可以不用国际单位，故D错误；
（3）A、实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气压与体积，故A错误；
B、实验时环境温度增大了，根据理想气体状态方程
C、封闭气体压强与外界大气压强无关，故C错误；
D、实验时注射器的空气向外发生了泄漏，根据理想气体状态方程
故选D．
故答案为：（1）压强；（2）AB；（3）D．
解析
解：（1）用DIS实验“研究气体的压强与体积的关系”时，气压用压强传感器测量；
（2）A、B、玻意耳定律成立的前提是等温且质量一定，故A正确，B正确；
C、玻意耳定律成立的前提是等温且质量一定，气体质量具体值不需要测量，故C错误；
D、玻意耳定律成立的前提是等温且质量一定，单位可以不用国际单位，故D错误；
（3）A、实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气压与体积，故A错误；
B、实验时环境温度增大了，根据理想气体状态方程
C、封闭气体压强与外界大气压强无关，故C错误；
D、实验时注射器的空气向外发生了泄漏，根据理想气体状态方程
故选D．
故答案为：（1）压强；（2）AB；（3）D．
（1）以下说法正确的是______．
A．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的顶部没有作用力
B．分子间同时存在着相互作用的斥力和引力，它们都随分子间距离的减小而增大
C．悬浮在液体中的微粒足够小，来自各个方向的液体分子撞击的不平衡性使微粒的运动无规则
D．在液体表面任意一条线的两侧，相互之间的作用力是斥力，它的作用是使液体表面绷紧
（2）如图所示为“探究气体等温变化的规律”的实验装置，气体的压强可从仪表上读出，一段空气柱被橡胶塞和柱塞封闭在针筒内，从刻度尺上可读出空气柱的长度．实验过程中气体压缩太快会使气体温度______（选填“升高”、“不变”或“降低”）．实验中气体向外漏气，测得气体的体积与压强的乘积______（选填“变大”、“不变”或“变小”）．
（3）若以μ表示水的摩尔质量，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，求每个水分子的质量和标准状态下水蒸气的摩尔体积．
正确答案
解：（1）A、气体压强是大量分子对容器壁的碰撞造成的，与是否失重无关，故A错误；
B、分子间同时存在着相互作用的斥力和引力，它们都随分子间距离的减小而增大，但斥力增加的快，故B正确；
C、悬浮在液体中的微粒足够小，来自各个方向的液体分子撞击的不平衡性使微粒的运动无规则，这就是布朗运动，故C正确；
D、在液体表面任意一条线的两侧，相互之间的作用力是引力力，它的作用是使液体表面绷紧，故D错误；
故选BC．
（2）实验过程中气体压缩太快，温度升高后热量不能快速释放，气体温度会升高；
根据理想气体状态方程
（3）水分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，故
标准状态下水蒸气的摩尔体积等于水蒸气的摩尔质量除以标准状态下水蒸气的密度，故
故答案为：（1）BC； （2）升高 变小；（3）
解析
解：（1）A、气体压强是大量分子对容器壁的碰撞造成的，与是否失重无关，故A错误；
B、分子间同时存在着相互作用的斥力和引力，它们都随分子间距离的减小而增大，但斥力增加的快，故B正确；
C、悬浮在液体中的微粒足够小，来自各个方向的液体分子撞击的不平衡性使微粒的运动无规则，这就是布朗运动，故C正确；
D、在液体表面任意一条线的两侧，相互之间的作用力是引力力，它的作用是使液体表面绷紧，故D错误；
故选BC．
（2）实验过程中气体压缩太快，温度升高后热量不能快速释放，气体温度会升高；
根据理想气体状态方程
（3）水分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，故
标准状态下水蒸气的摩尔体积等于水蒸气的摩尔质量除以标准状态下水蒸气的密度，故
故答案为：（1）BC； （2）升高 变小；（3）
（1）从A到B的过程中，外界对该气体做功W1和其内能的增量△U1；
（2）从B到C的过程中，该气体内能的增量△U2和与外界交换的热量Q2．
正确答案
解：（1）从A到B的过程，是等容升温过程，气体不对外做功，该过程中气体从外界吸收热量为6J，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，内能增加6J；
（2）从B到C的过程是等温压缩过程，内能不改变，即△U=0，该过程中外界对该气体做功为9J，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，故放热9J；
答：（1）从A到B的过程中，外界对该气体做功为0，其内能的增量为6J；
（2）从B到C的过程中，该气体内能的增量为零，与放热9J．
解析
解：（1）从A到B的过程，是等容升温过程，气体不对外做功，该过程中气体从外界吸收热量为6J，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，内能增加6J；
（2）从B到C的过程是等温压缩过程，内能不改变，即△U=0，该过程中外界对该气体做功为9J，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，故放热9J；
答：（1）从A到B的过程中，外界对该气体做功为0，其内能的增量为6J；
（2）从B到C的过程中，该气体内能的增量为零，与放热9J．
某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的密闭防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击，该手表出厂时给出的参数为：27℃时表内气体压强为1.0×105Pa（常温下的大气压强值），当内、外压强差超过一定的临界值时表盘玻璃将爆裂．爆裂时登山运动员携带的温度计的读数是-21℃，爆裂前表内气体体积的变化可忽略不计（气体可视为理想气体，结果保留二位有效数字）．
①爆裂前一瞬间，表内气体的压强为多大；
②若爆裂时外界大气压是2.4×104Pa，请判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂？
正确答案
解：①以表内气体为研究对象，
初状态：p1=1.0×105Pa，T1=273+27=300K，
末状态：压强为p2，T2=273-21=252K，
根据查理定律，有：
解得：p2=8.4×104Pa
②爆裂时外界大气压是2.4×104Pa小于表内气体压强8.4×104Pa，
所以表盘玻璃是向外爆裂的．
答：①爆裂前一瞬间，表内气体的压强为8.4×104Pa；
②若爆裂时外界大气压是2.4×104Pa，表盘玻璃向外爆裂．
解析
解：①以表内气体为研究对象，
初状态：p1=1.0×105Pa，T1=273+27=300K，
末状态：压强为p2，T2=273-21=252K，
根据查理定律，有：
解得：p2=8.4×104Pa
②爆裂时外界大气压是2.4×104Pa小于表内气体压强8.4×104Pa，
所以表盘玻璃是向外爆裂的．
答：①爆裂前一瞬间，表内气体的压强为8.4×104Pa；
②若爆裂时外界大气压是2.4×104Pa，表盘玻璃向外爆裂．
水的沸点与压强有关，某学校科技小组对水的沸点与压强的关系作了研究得到如下数据，请你根据实验数据得出水沸点t与压强p的函数关系：t=______．
有一个高压锅，它的排气孔直径为D=0.3cm，大气压强为1.0×105 Pa，高压锅内最高水温为139℃，则限压阀的质量为______kg．
正确答案
解：根据表格数据可以看出，气压变化与温度变化的比值恒定，故t=kP+b；
其中：k=
当t=100°C时，P=105Pa，代入表达式，有：100=2.5×10-4×105+b；解得b=75；
故表达式为：t=2.5×10-4P+75
当水的沸点为139摄氏度时，气压：P=2.56×105Pa；
限压阀的重力：G=（P-P0）S=（P-P0）×
故限压阀的质量为：m=
故答案为：2.5×10-4P+75，0.113．
解析
解：根据表格数据可以看出，气压变化与温度变化的比值恒定，故t=kP+b；
其中：k=
当t=100°C时，P=105Pa，代入表达式，有：100=2.5×10-4×105+b；解得b=75；
故表达式为：t=2.5×10-4P+75
当水的沸点为139摄氏度时，气压：P=2.56×105Pa；
限压阀的重力：G=（P-P0）S=（P-P0）×
故限压阀的质量为：m=
故答案为：2.5×10-4P+75，0.113．
（1）此装置中研究的对象是______．
（2）如由于电热丝加热，b管中的水银面将______；如要保持压强不变则应调节b管______（填“上升”或“下降”）．
正确答案
解：（1）实验要研究封闭气体的等压变化规律，故研究对象为：封闭在a管中的气体；
（2）如由于电热丝加热，气体要膨胀，故b管中的水银面将上升；
内外气压差等于两玻璃管中的水银柱的高度差产生的压强，故要保持封闭气体压强不变，应调节b管下降；
故答案为：（1）封闭在a管中的气体；（2）上升，下降．
解析
解：（1）实验要研究封闭气体的等压变化规律，故研究对象为：封闭在a管中的气体；
（2）如由于电热丝加热，气体要膨胀，故b管中的水银面将上升；
内外气压差等于两玻璃管中的水银柱的高度差产生的压强，故要保持封闭气体压强不变，应调节b管下降；
故答案为：（1）封闭在a管中的气体；（2）上升，下降．
（1）气体温度达到127℃，活塞离底部的高度．
（2）气体温度达到387℃时，活塞离底部的高度和气体的压强．
正确答案
解：（1）以封闭气体为研究对象：
设温度升高到T0时，活塞刚好到达汽缸口．此时有：p2=p0，V2=dS，T2；
根据盖•吕萨克定律：
由于T3=400K＜T2，故有p3=p0，V3=l3S，T3=400K；
由
（2）T4=660K＞T2，封闭气体先做等压变化，活塞到达汽缸口之后做等容变化．
所以：l4=d
此时有：p4，V4=dS，T4=600K；
由理想气体状态方程：
解得
答：（1）气体温度达到127℃，活塞离底部的高度为
（2）气体温度达到387℃时，活塞离底部的高度为d，气体的压强为1.1×105Pa．
解析
解：（1）以封闭气体为研究对象：
设温度升高到T0时，活塞刚好到达汽缸口．此时有：p2=p0，V2=dS，T2；
根据盖•吕萨克定律：
由于T3=400K＜T2，故有p3=p0，V3=l3S，T3=400K；
由
（2）T4=660K＞T2，封闭气体先做等压变化，活塞到达汽缸口之后做等容变化．
所以：l4=d
此时有：p4，V4=dS，T4=600K；
由理想气体状态方程：
解得
答：（1）气体温度达到127℃，活塞离底部的高度为
（2）气体温度达到387℃时，活塞离底部的高度为d，气体的压强为1.1×105Pa．
（1）取适量的大米，用天平测出其质量，然后将大米装入注射器内；
（2）缓慢推动活塞至某一位置，记录活塞所在位置的刻度V1，通过压强传感器、数据采集器从计算机上读取此时气体的压强P1；
（3）重复步骤（2），记录活塞在另一位置的刻度V2和读取相应的气体的压强P2；
（4）根据记录的数据，算出大米的密度．
①如果测得这些大米的质量为6.46×10-3kg，则大米的密度为______kg/m3．
（结果取二位有效数字）．
②为了减小实验误差，在上述实验过程中，应做怎样改进？
③请设想可能影响实验结果的一个问题．
正确答案
解：（1）设大米的体积为V，以注射器内封闭的气体为研究对象，
由玻意耳定律可得：P1（V1-V）=P2（V2-V），
解得V=
大米的密度为：
ρ=
（2）可以改变气体的体积，测出若干个压强值，然后作出V-
（3）大米含水量多少影响其密度、连接传感器的管子影响体积的测量、气体温度发生了变化（压缩气体速度太快）、放入的大米量太少影响测量精度等等．
故答案为：（1）1.7×103
（2）可以改变气体的体积，测出若干个压强值，然后作出V-
（3）大米含水量多少影响其密度、连接传感器的管子影响体积的测量、气体温度发生了变化（压缩气体速度太快）、放入的大米量太少影响测量精度等等．
解析
解：（1）设大米的体积为V，以注射器内封闭的气体为研究对象，
由玻意耳定律可得：P1（V1-V）=P2（V2-V），
解得V=
大米的密度为：
ρ=
（2）可以改变气体的体积，测出若干个压强值，然后作出V-
（3）大米含水量多少影响其密度、连接传感器的管子影响体积的测量、气体温度发生了变化（压缩气体速度太快）、放入的大米量太少影响测量精度等等．
故答案为：（1）1.7×103
（2）可以改变气体的体积，测出若干个压强值，然后作出V-
（3）大米含水量多少影响其密度、连接传感器的管子影响体积的测量、气体温度发生了变化（压缩气体速度太快）、放入的大米量太少影响测量精度等等．
实验桌上有满足要求的细绳若干，钩码足够多（每个重0.5N），弹簧测力计一只（量程为10N、分度值为0.2N），细沙足量，小桶、烧杯各一个，光滑玻璃板一块，面积为2cm2带有挂钩的小吸盘一个．请你利用上述器材设计出两种粗略测量大气压强的实验方案．
（1）实验原理是______；
（2）要求写出：两种方案的实验步骤及需测量的物理量；
（3）对两种方案的可操作性和误差进行简单评估，写出一条即可．
正确答案
解：（1）测量大气压强的实验原理：P=
故答案为：P=
（2）方法一：①将蘸水的面积为2cm2带有挂钩的小吸盘压在光滑水平的玻璃板上，挤出塑料吸盘内的空气；
②将装有适量细砂的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上；
③轻轻地向小桶内加沙，直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板，用弹簧测力计测出这时小桶和沙的总重力G．
方法二：①将蘸水的面积为2cm2带有挂钩的小吸盘压在光滑水平的玻璃板上，挤出塑料吸盘内的空气；
②用弹簧测力计钩着吸盘挂钩缓慢往上拉，直到吸盘脱离板面；
③记录刚刚拉脱时弹簧测力计的读数F，这就是大气对吸盘的压力；
（3）第二种方案中，当吸盘刚刚拉脱时，由于弹簧测力计不稳定，所以读数时，容易出错．
解析
解：（1）测量大气压强的实验原理：P=
故答案为：P=
（2）方法一：①将蘸水的面积为2cm2带有挂钩的小吸盘压在光滑水平的玻璃板上，挤出塑料吸盘内的空气；
②将装有适量细砂的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上；
③轻轻地向小桶内加沙，直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板，用弹簧测力计测出这时小桶和沙的总重力G．
方法二：①将蘸水的面积为2cm2带有挂钩的小吸盘压在光滑水平的玻璃板上，挤出塑料吸盘内的空气；
②用弹簧测力计钩着吸盘挂钩缓慢往上拉，直到吸盘脱离板面；
③记录刚刚拉脱时弹簧测力计的读数F，这就是大气对吸盘的压力；
（3）第二种方案中，当吸盘刚刚拉脱时，由于弹簧测力计不稳定，所以读数时，容易出错．
某小组同学利用如图（a）所示的装置研究一定质量气体的压强与温度的关系．他们在试管中封闭了一定质量的气体，将压强传感器和温度传感器的压敏元件和热敏元件伸入到试管内部，通过数据采集器和计算机测得试管内气体的压强和温度．
（1）实验中，他们把试管浸在烧杯的冷水中，通过在烧杯中逐次加入热水来改变试管内气体的温度，每次加入热水后就立即记录一次压强和温度的数值，最后得到一组气体的压强和温度的数值．上述操作中错误的是______；
（2）采取了正确的操作后，他们针对同一部分气体在三个不同体积的情况下记录了相关数据，计算机绘出的p-t图象分别如图（b）中的①、②、③所示，其中p1为已知量，则图线①的函数表达式为______；
（3）图（c）中可能符合上述气体变化过程的图线是______．
正确答案
解：（1））“加入热水后就立即记录一次压强和温度的数值”是错误的，应该是“加入热水后，在气体状态稳定后再记录压强和温度的数值”；
（2）斜率为：k=
纵轴截距为：P1；
故图线①的函数表达式为：P=kt+P1=
（3）同一部分气体在三个不同体积的情况下的P-t图象中，0摄氏度时图线①压强最大，说明体积最小；
A、B、三条图线都是等容变化，且图线①对应体积最小，故A错误，B正确；
C、D、三条图线都是等容变化，且图线①对应体积最小，故C错误，D错误；
故选B；
故答案为：（1）“加入热水后就立即记录一次压强和温度的数值”是错误的，应该是“加入热水后，在气体状态稳定后再记录压强和温度的数值”；（2）p=
解析
解：（1））“加入热水后就立即记录一次压强和温度的数值”是错误的，应该是“加入热水后，在气体状态稳定后再记录压强和温度的数值”；
（2）斜率为：k=
纵轴截距为：P1；
故图线①的函数表达式为：P=kt+P1=
（3）同一部分气体在三个不同体积的情况下的P-t图象中，0摄氏度时图线①压强最大，说明体积最小；
A、B、三条图线都是等容变化，且图线①对应体积最小，故A错误，B正确；
C、D、三条图线都是等容变化，且图线①对应体积最小，故C错误，D错误；
故选B；
故答案为：（1）“加入热水后就立即记录一次压强和温度的数值”是错误的，应该是“加入热水后，在气体状态稳定后再记录压强和温度的数值”；（2）p=
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