2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 1.5气体实验定律 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
1.5气体实验定律 跟踪训练（解析版）
1．某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度，存放食物之前该同学进行试通电，该同学将打开的冰箱密封门关闭并给冰箱通电。若大气压为1.0×105Pa，刚通电时显示温度为27℃，通电一段时间后显示温度为7℃，则此时密封的冷藏室中气体的压强是（　　）
A．0.26×105Pa B．0.93×105Pa C．1.07×105Pa D．3.86×105Pa
2．一定质量的气体，保持体积不变，温度从1℃升高到5℃，压强的增量为2.0×103Pa，则（　　）
A．它从5℃升高到10℃，压强增量为2.0×103Pa
B．它从15℃升高到20℃，压强增量为2.0×103Pa
C．它在0℃时，压强为1.365×105Pa
D．每升高1℃，压强增量为Pa
3．“回热式热机”的热循环过程可等效为如图所示a→b→c→d→a的曲线，一定质量的理想气体在a→b、c→d为等温过程，b→c、d→a为等容过程，则（　　）
A．a状态气体分子平均动能比c状态小
B．a状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数与d状态相同
C．a→b的过程气体放出热量
D．在一次循环过程中，气体从外界吸收的热量大于放出的热量。
4．如图所示，两个容器A和B容积不同，内部装有气体，其间用细管相连，管中有一小段水银柱将两部分气体隔开。当A中气体温度为tA，B中气体温度为tB，且tA > tB，水银柱恰好在管的中央静止。若对两部分气体加热，使它们的温度都升高相同的温度，下列说法正确的是（ ）
A．水银柱保持不动 B．水银柱将向左移动
C．水银柱将向右移动 D．水银柱的移动情况无法判断
5．在玻璃瓶中装入半瓶热水盖紧瓶盖，一段时间后发现瓶盖很难拧开，由此可推断瓶内气体可能发生的变化是（　　）
A．温度降低，压强减小 B．温度降低，压强不变
C．温度降低，压强增大 D．温度升高，压强减小
6．下列各图中，p表示压强，V表示体积，T表示热力学温度，t表示摄氏温度，各图中正确描述一定质量理想气体等温变化规律的是（　　）
A． B．
C． D．
7．某同学用一个注射器做了两次验证玻意耳定律的实验，操作过程规范，根据实验数据，却在图上画出了两条不同直线，造成这种情况的原因不可能是（　　）
A．两次实验中封闭空气的质量相同，温度不同
B．两次实验中温度相同，空气质量不同
C．两次实验中温度相同，空气的摩尔数不同
D．两次实验中保持封闭空气的质量、温度相同，仅仅是因为气体的压强不同
8．如图所示，两个内壁光滑的导热气缸通过一个质量不能忽略的“工”字形活塞封闭了A、B两部分气体。下面气缸的横截面积大于上面气缸的横截面积，现使环境温度降低10℃，外界大气压保持不变，下列说法正确的是（　　）
A．活塞下降 B．活塞上升 C．活塞静止不动 D．不能确定
9．两个容器A、B用截面均匀的水平玻璃管相通，如图所示，A、B中所装气体温度分别为10℃和20℃，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高10℃，则水银将（　　）
A．向左移动 B．向右移动 C．不动 D．无法确定
10．一定质量的理想气体经过一系列变化过程，如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A．b→c过程中，气体压强不变，体积增大
B．a→b过程中，气体体积增大，压强减小
C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小
D．c→a过程中，气体内能增大，体积变小
11．一定质量的理想气体，在某一状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是（ ）
A．p1 = p2，V1 = 2V2，T1 = T2
B．p1 = p2，V1 = V2，T1 = 2T2
C．p1 = 2p2，V1 = 2V2，T1 = T2
D．p1 = 2p2，V1 = V2，T1 = 2T2
12．关于理想气体的认识，下列说法正确的是（　　）
A．它是一种能够在任何条件下都能严格遵守气体实验定律的气体
B．它是一种从实际气体中忽略次要因素，简化抽象出来的理想模型
C．在温度不太高、压强不太小的情况下，气体可视为理想气体
D．被压缩的气体，不能视为理想气体
13．关于一定质量的理想气体的状态变化，下列说法中正确的是（　　）
A．当气体压强不变而温度由100℃上升到200℃时，其体积增大为原来的2倍
B．气体由状态1变到状态2时，一定满足方程
C．气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍
D．气体压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半
14．内径均匀且大小可忽略的“T”形细玻璃管竖直放置，管内有被水银封闭的理想气体Ⅰ和Ⅱ，竖直管上端与大气相通，各部分长度如图所示。已知环境温度为27℃，大气压强p0=76cmHg。下列说法正确的是（　　）
A．两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，气体Ⅰ长度为18cm
B．两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，气体温度为500K
C．保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，加入水银长度为11.2cm
D．保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，加入水银长度为12cm
15．对下列图中一定质量的理想气体图像的分析，正确的是（　　）
A．甲图中理想气体的体积一定不变
B．乙图中理想气体的温度一定不变
C．丙图中理想气体的压强一定不变
D．丁图中理想气体从到，可能经过了温度先降低后升高的过程
16．游乐园的充气碰碰球是由完全封闭的PVC薄膜充气而成。某充气碰碰球充气后球内气体体积m3，压强为Pa。碰撞游戏时挤压碰碰球，球内气体体积最大还可压缩0.1m3。求：
①碰撞游戏时，该碰碰球内气体压强的最大值；
②为保障安全，球内气体压强不能超过Pa。为了保证在中午37℃的温度下游戏安全，则早晨17℃温度下，工作人员给该碰碰球充气的压强不能超过多少？（忽略温度变化对碰碰球内气体体积的影响）
17．如图所示，一定质量的某种理想气体从状态A到B经历了一个等温过程，又从状态B到C经历了一个等容过程，请推导状态A的三个参量pA、VA、TA和状态C的三个参量pC、VC、TC之间的关系。
18．如图所示，横截面积为S、导热性能良好的密闭容器通过体积可忽略的细胶管与横截面积为的玻璃管连接，开始胶管处有一阀门处于关闭状态，左侧的密闭容器用一厚度、质量、摩擦均可忽略绝热的活塞分成体积相等的两部分A、B，两部分气体的长度均为L=10cm且压强均等于p0（两部分气体可视为理想气体），右侧玻璃管中水银柱的长度为H=40cm，已知外界大气压强为p0=75cmHg、室温为t=27℃。将阀门打开后，右侧的水银进入左侧的密闭容器，当系统再次稳定时，求：
（1）右侧玻璃管中水银柱的长度；
（2）稳定后，对气体A加热，当右侧玻璃管中水银柱的长度再次为H=40cm时，气体A的温度。
19．生活中，我们用杯子接开水后拧紧杯盖，待水冷却后就很难拧开，其主要原因是杯内压强减小。小南用一个容积不变的杯子接了一定量的热水，然后拧紧，此时杯内气体压强等于大气压强P0，热力学温度为T；经一段时间冷却到室温时，温度降低了。不考虑杯子漏气及水蒸气的影响，杯内外气体均视为理想气体。
①冷却到室温时，求杯内气体压强的改变量的大小；
②冷却到室温时，把杯盖拧开，一段时间后，当杯内气体与外界达到平衡时，求杯内原有空气质量与现有空气质量之比。
20．安全气囊系统是一种被动安全性的保护系统，它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的生命保障。汽车的安全气囊内有叠氮化钠（NaN3）与硝酸铵（NH4NO3）等物质。如图所示，某次碰撞实验中，汽车在高速行驶中受到猛烈撞击，这些物质会迅速发生分解反应，产生质量为m的气体，充满气囊，此时气体的压强为p、体积为V、温度为T。
（1）已知气体的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，求气囊内气体的分子数；
（2）当假人的头部与气囊相碰后，气囊受到挤压体积减小了，假设气囊不漏气且温度保持不变，求假人的头部与气囊相碰后，气囊内气体的压强；
（3）为了减小气囊对乘员的冲击，在头部碰到新型安全气囊时，气囊内气体的压强大于0.8p时，气囊表面的泄压孔开始排气，气体的排出有一定的速率，确保乘员的头部缓慢地减速。当假人头部与气囊相碰后，气囊受到挤压体积减小了，温度降为时，恰好不再排气。求从气囊内排出的气体占总量的比例。
参考答案
1．B
【详解】
冷藏室气体的初状态
T1=（273＋27）K=300K
p1=1.0×105Pa
末状态
T2=（273＋7）K=280K
设此时冷藏室内气体的压强为p2，此过程气体体积不变，根据查理定律
代入数据得
p2≈0.93×105Pa
故选B。
2．C
【详解】
ABD．根据查理定律可知压强的变化Δp与摄氏温度的变化Δt成正比。根据题意可知，每升高1℃，压强的增量为500Pa，故A、B、D错误；
C．由查理定律可得
代入数据解得
p1=1.37×105Pa
则它在0℃时，压强为
p0=p1-500Pa=1.365×105Pa
故C正确。
故选C。
3．D
【详解】
A．根据气态方程
a状态气体分子的温度比c状态大，故a状态气体分子平均动能比c状态大，A错误；
B．d→a为等容过程，根据气态方程可知，a状态气体分子的温度比c状态大，故a状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数与d状态不相同，B错误；
C．a→b为等温过程，体积增大，故气体吸收热量，C错误；
D．根据
可知，压强体积图像包围的面积表示做功，由于a→b过程中气体对外界做功，c→d的过程外界对气体做功，根据面积关系可知，整个过程中气体对外界做功，即
而整个过程中
根据热力学第一定律
可知
即气体吸热，故在一次循环过程中，气体从外界吸收的热量大于放出的热量，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
本题涉及到两部分气体，水银柱的移动由两部分气体的压强差决定。可以先假设水银柱不动，A、B两部分气体都做等容变化，分别研究它们的压强变化。对A有
=
得
pA′ = pA
对B有
=
得
pB′ = pB
由于开始时水银柱恰好在管的中央静止，则开始有
pA = pB，tA > tB
则有
<
所以pA′ < pB′，则水银柱将向左移动。
故选B。
5．A
【详解】
瓶内气体的体积不变，经过一段时间后，气体的温度降低，根据
可知，气体压强减小，内外压强差变大，则瓶盖很难拧开。
故选A。
6．B
【详解】
A．横轴代表热力学温度，纵轴代表压强，图像与横轴平行，纵坐标为定值，表示压强一定，是气体等压变化规律，不是等温变化规律，故A错误；
B．横轴代表体积，纵轴代表压强，图像表示随着体积增大压强减小的变化规律，根据质量一定的理想气体状态方程
（恒量）
知若不变，则图线为一条双曲线，所以是等温变化规律，故B正确；
C．根据质量一定的理想气体状态方程
（恒量）
可得
如果气体是等压变化，则是常数，所以V—T图像为过原点的直线，是等压变化规律，不是等温变化规律，故C错误；
D．横轴代表摄氏温度，图像中表示随着温度增大气体压强增大，显然气体不是等温变化规律，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】
根据
即
其中C与气体的质量（或摩尔数）有关，则只要温度、质量相同（或摩尔数相同），图像就相同。
故选D。
8．A
【详解】
初态时，对“工”字形活塞整体受力分析有
对上面气缸受力分析有
末态时，对“工”字形活塞整体受力分析有
对上面气缸受力分析有
联立方程，解得
，
对A、B气体，根据理想气体状态方程可得
，
因温度降低，，，则、均变小，由于下面气缸的横截面积大于上面气缸的横截面积，则活塞下降，上面气缸下降，才能使A、B气体体积均变小。
故选A。
9．B
【详解】
假定两个容器的体积不变，即V1，V2不变，A、B中所装气体温度分别为283K和293K，当温度升高△T时，容器A的压强由p1增至p'1
△p1=p'1﹣p1
容器B的压强由p2增至p′2
△p2=p′2﹣p2
由查理定律得
因为
p2=p1
所以
△p1＞△p2
即水银柱应向右移动，故B正确，ACD错误．
故选B。
10．B
【详解】
A．由图可知b→c过程中，气体压强不变，温度降低即Tb > Tc，根据
=
可得Vb > Vc，即体积减小，A错误；
B．由图可知a→b过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化，由图可知Pa > Pb，根据玻意耳定律
PaVa = PbVb
可得Va < Vb，即压强减小，体积增大，B正确；
CD．根据
C =
可得
=
可知c→a过程中气体的体积保持不变，即发生等容变化，CD错误。
故选B。
11．D
【详解】
AB．由理想气体状态方程
=
可知，当p1 = p2，体积和热力学温度成反比，则有
V1 = 2V2，T1 = 2T2
AB错误；
CD．由理想气体状态方程
=
可知，当
p1 = 2p2，V = V2，T1 = 2T2
C错误、D正确。
故选D。
12．AB
【详解】
气体分子大小和相互作用力可以忽略不计，也可以不计气体分子与器壁碰撞的动能损失，这样的气体称为理想气体。它是理论上假想的一种把实际气体的性质加以简化的气体。理想气体在任何情况下都严格遵守气体实验定律,也就是说,实际气体并不严格遵循这些定律，只有在温度不太低，压强不太大时，才可近似处理。一般可认为温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时的气体为理想气体，故AB正确，CD错误。
故选AB。
13．BC
【详解】
A．一定质量的理想气体，压强不变，体积与热力学温度成正比，不与摄氏温度成正比，温度由100℃上升到200℃时，根据
可知体积约增大为原来的1.27倍，故A错误；
B．一定质量的气体由状态1变到状态2时，一定满足方程
故B正确；
C．由理想气体状态方程
可知一定质量的理想气体，体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍；故C正确；
D．同C选项的分析可知一定质量的理想气体，压强增大到原来的4倍，可能是体积减半，热力学温度加倍，故D错误。
故选BC。
14．ABD
【详解】
AB．两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，对气体Ⅰ，有
其中
，，，，，，
对气体Ⅱ，有
其中，有
，，，，，，
且气体的体积满足
联立解得
，
故AB正确；
CD．保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，对气体Ⅰ，有
其中
，
对气体Ⅱ，有
其中
，
可得
，
则加入水银长度为
故C错误，D正确；
故选ABD。
15．AC
【详解】
A．甲图中的p-T图象是过原点的倾斜直线，即压强与热力学温度成正比，气体发生等容变化，所以理想气体体积一定不变，故A正确；
B． p-V图象为双曲线的一支则为等温线，乙图中可能是等温线，所以理想气体的温度可能不变，故B错误；
C．丙图中的V-T图象是过原点的倾斜直线，即体积与热力学温度成正比，气体发生等压变化，所以理想气体压强一定不变，故C正确；
D．p-V图象中的等温线是在第一象限的双曲线的一支，p与V的积越大，温度越高，由图示图象可知，所以从P到Q的过程中，温度先升高，后降低，故D错误。
故选AC。
16．①；②
【详解】
① 挤压时，由等温变化可得

代入数据解得
②在的环境下，可得
到
等容变化，由理想气体状态方程有
解得
17．
【详解】
从A→B为等温变化过程，根据玻意耳定律可得
从B→C为等容变化过程，根据查理定律可得
由题意可知
TA＝TB
VB＝VC
联立几式可得
18．（1）30cm；（2）347℃
【详解】
（1）将汽缸内两部分气体A、B看成一个整体，打开阀门后，气体做等温变化，当系统再次稳定时，假设右侧玻璃管中水银柱下降的高度为x，则左侧密闭容器中水银柱上升的高度为，由玻意耳定律得

解得
x=10cm
则再次稳定时，右侧玻璃管中水银柱的长度为
h=H-x=(40-10）cm=30cm
（2）对气体A加热时，气体B的温度不变。当右侧水银柱的长度再次为H=40cm时，假设B部分气体的长度为L′。
对气体A由理想气体状态方程
对气体B由玻意耳定律得

又T=t+273
由以上联立解得
T′=620K
L′=cm
则气体A的温度为
t′=T′-273=347℃
19．①；②
【详解】
①由查理定律
可得
②杯盖拧开后，最终压强等于大气压强。令杯内能容纳的气体体积为V，原有气体压强变为P0后，其体积为V1，有
可得
所以
20．（1）；（2）；（3）
【详解】
(1)气囊中的气体所含分子数为
(2)气体发生等温变化，由玻意耳定律可得
解得
(3)对气囊内所有的气体由理想气体状态方程得
解得
从气囊内排出气体的体积为
排出气体占总量的比例为