2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 1.5气体实验定律 课后练习（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 课后练习（解析版）
1．如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断正确的是（　　）
A．A→B过程温度升高，压强变大
B．B→C过程体积不变，压强变大
C．C→D过程体积变小，压强不变
D．C→D过程温度，压强变大
2．一定质量的理想气体由状态a等压膨胀到状态b，再等容增压到状态c，然后等温膨胀到状态d，最后经过一个复杂的过程回到状态a，其压强p与体积V的关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．从a到b，每个气体分子的动能都增大
B．从b到c，气体温度降低
C．从c到d，气体内能不变
D．从d到a，气体对外界做正功
3．如图所示为一体积不变的绝热容器，现打开排气孔的阀门，使容器中充满与外界大气压强相等的理想气体，然后关闭阀门。开始时容器中气体的温度为t0=7℃。现通过容器内的电阻丝（未画出）对封闭气体加热，使封闭气体的温度升高40℃且保持不变，轻启阀门使容器中的气体缓慢漏出，当容器中气体的压强再次与外界大气压强相等时，容器中剩余气体的质量与原来气体的质量之比为（　　）
A．3∶4 B．5∶6 C．6∶7 D．7∶8
4．如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空而静止。设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好，使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，则下列结论正确的是（　　）
A．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小
B．若气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大
C．若外界的大气压增大，则气缸的上底面距地面的高度将增大
D．若外界的大气压增大，则活塞距地面的高度将减小
5．汽缸内封闭着一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高（　　）
A．气体的分子数密度增大
B．气体的压强减小
C．气体分子的平均速率减小
D．每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多
6．如图所示，四个两端封闭粗细均匀的玻璃管，管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态，如果管内两端的空气都升高相同的温度，水银柱向左移动的是（　　）
A．（va＜vb且Ta＜Tb）
B．（va＞vb且Ta=Tb）
C．（va=vb且Ta＜Tb）
D．（va＜vb且Ta＞Tb）
7．如图所示，一导热性良好的汽缸内用活塞封住一定量的气体（不计活塞与缸壁摩擦），温度升高时，下列物理量发生变化的是（　　）
A．活塞高度h B．汽缸高度H
C．气体压强p D．弹簧长度L
8．一定质量的理想气体经历一系列变化过程，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．过程中，气体压强不变，体积增大
B．过程中，气体体积减小，压强减小
C．过程中，气体压强增大，体积不变
D．过程中，气体压强增大，体积变小
9．一定质量的理想气体，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，下列关系可能正确的（　　）
A．p1＝p2、V1＝2V2、
B．p1＝p2、、
C．p1＝2p2、V1＝2V2、T1＝2T2
D．p1＝2p2、V1＝2V2、T1＝4T2
10．如图所示，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，大气压强为p0。汽缸质量为M，缸壁厚度不计，活塞质量m，其圆面积S，与缸壁摩擦不计。在缸内气体温度为T1时，活塞刚好与地面接触并对地面恰好无压力。则下列说法正确的是（　　）
A．此时封闭气体的压强为
B．此时封闭气体的压强为
C．若要汽缸对地面恰好无压力，需将缸内气体温度升高至
D．若要汽缸对地面恰好无压力，需将缸内气体温度升高至
11．一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、ca这三段过程在P-T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc与横轴垂直，ca与横轴平行，由图可以判断（　　）
A．a→b过程中气体体积不断减小
B．a→b过程中气体体积不断增大
C．b→c过程中气体体积不断减小
D．c→a过程中气体体积不断增大
12．一定质量的理想气体从状态a经①②③过程再次回到状态a，气体压强和摄氏温度t的关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．状态b的体积为状态a的2倍
B．过程②中气体放热
C．状态b时单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数为状态a的倍
D．过程③中气体对外做功
13．中医拔火罐的物理原理是利用火罐内外的气压差使罐吸附在人体上，进而可以养疗。如图所示，是治疗常用的一种火罐，使用时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，降温后火罐内部气压低于外部，从而吸附在皮肤上某次使用时，先将气体由300K加热到400K，按在皮肤上后，又降至300K，由于皮肤凸起，罐内气体体积变为罐容积的，以下说法正确的是（　　）
A．加热后罐内气体质量是加热前的
B．加热后罐内气体质量是加热前的
C．温度降至300K时，罐内气体压强变为原来的
D．温度降至300K时，罐内气体压强变为原来的
14．如图所示，形汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭一定质量的气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦。初始时，活塞紧压小挡板，外界大气压强为。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则下列能反映汽缸内气体的压强、体积随热力学温度变化的图像是（　　）
A． B．
C． D．
15．如图为伽利略设计的一种测温装置结构示意图，玻璃泡A内封有一定质量的气体，与A相连的B管竖直插在水银槽中，管内外水银面的高度差x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计，在1标准大气压（相当于76cmHg的压强）下，当温度时，管内外水银面的高度差 。下列说法正确的是（　　）
A．若外界大气压不变，细管中水银柱上升，可知温度降低
B．若外界大气压不变，细管中水银柱上升，可知温度升高
C．在1标准大气压下，时管内外水银面的高度差
D．若环境真实压强比标准大气压小，管内外水银面的高度差仍为16cm时，实际温度大于
16．如图所示，两端开口内壁光滑的导热汽缸竖直固定放置在地面上，活塞A质量mA=1kg，活塞B质量mB=2kg，两个活塞由长度为L=20cm的轻杆相连，A活塞的横截面积SA=10cm2，B活塞的横截面积SB=20cm2，两活塞均不计厚度，活塞间封闭有一定质量的理想气体。上方较细的气缸足够长，下方较粗的气缸长度为H=20cm，开始时，活塞B距离地面h=10cm，活塞B下面有一弹簧上端固定在活塞B上，下端固定在地面上，弹簧的劲度系数k=175N/m，此时弹簧处于原长，整个装置处于静止状态。大气压强恒为，初始时汽缸周围环境温度T=400K，重力加速度g为10m/s2。
（1）求初始时活塞间封闭气体的压强p1；
（2）若缓慢降低环境温度至200K，求活塞B到地面的距离。
17．如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的温度计。已知罐的容积为，吸管内部粗细均匀，横截面积为，吸管的有效长度为，当温度为29.5℃时，油柱位于吸管的中部。求这个温度计的测量范围。
18．如图所示竖直圆筒是固定不动的，在粗筒中用轻质活塞密闭了一定质量的理想气体，活塞与筒壁间的摩擦不计。在t1=27℃时，活塞上方的水银深H=20cm，水银上表面与粗筒上端的距离y=5cm，气柱长L=15cm不计活塞的质量和厚度，已知大气压强p0=75cmHg（设绝对零度为-273摄氏度）求∶
（1）被封理想气体的压强p1为多大？（用水银柱高表示）
（2）现对理想气体缓慢加热，当水银上表面与粗筒上端相平时，求气体的摄氏温度t2为多大？
19．如图所示，有一圆柱形导热良好的气缸静止在水平地面上，内有一质量kg，截面积、厚度不计的活塞，封闭有高度为、温度为的理想气体。已知气缸质量为，其深度为，活塞不漏气且与缸壁无摩擦。外界大气压强为，重力加速度。
（1）求开始时气缸内封闭气体的压强；
（2）如果使气缸内气体温度缓慢升高到，求缸内气体的高度；
（3）在温度为的初始状态下，用一竖直向上的拉力缓慢提拉活塞，请判断能否将气缸提离地面，并说明理由？
20．如图所示，高为，横截面积为S的圆柱形气缸竖直放置，内有一定质量的理想气体。气缸内有一导热性能良好的活塞将气体分成上下两部分，活塞位于气缸正中间，上部分气体压强为，下部分气体压强为，两部分气体的温度均为。已知重力加速度为，活塞与气缸之间摩擦不计，求：
（1）活塞的质量；
（2）对气体缓慢加热使活塞上升，此时气体的温度。
参考答案
1．D
【详解】
A．A→B为等压线，压强不变，温度升高，选项A错误；
B．B→C为等容变化，温度降低，压强变小，选项B错误；
CD．C→D为等温变化，体积变小，则压强变大，故C错误，D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．从a到b，根据
可知，压强不变，体积变大，则温度升高，分子平均动能变大，但是并非每个气体分子的动能都增大，故A错误；
B．根据
可知，从b到c，体积不变，压强变大，则气体温度升高，故B错误；
C．从c到d，气体的温度不变，则气体内能不变，故C正确；
D．从d到a，气体体积减小，则外界对气体做正功，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】
由题意可知气体的加热过程为等容变化，，，由查理定律得
则
打开阀门使容器中的气体缓慢漏出，设容器的体积为，膨胀后气体的总体积为V，由玻意耳定律得，解得
设剩余气体的质量与原来气体质量的比值为k，则
故选D。
4．B
【详解】
A．对活塞与缸壁受力分析有
则弹簧的弹力保持不变，所以若气温升高，则活塞距地面的高度将不变，则A错误；
B．对气缸受力分析有
则气缸内气体的压强保持不变，根据
若气温升高，则气缸内气体的体积增大，所以气缸的上底面距地面的高度将增大，则B正确；
C．对气缸受力分析有
若外界的大气压增大，则气缸内气体的压强增大，由温度变化可知，气体的体积减小，所以气缸的上底面距地面的高度将减小，则C错误；
D ．A对活塞与缸壁受力分析有
则弹簧的弹力保持不变，若外界的大气压增大，则活塞距地面的高度也不变，所以D错误；
故选B。
5．D
【详解】
A．当温度升高时，由于气体的体积均不变，因此气体的分子数密度不变，A错误；
BD．保持气体体积不变，当温度升高时，气体的压强增大，因此每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多，B错误，D正确；
C．当温度升高时，分子的平均动能增大，平均速率增大，C错误；
故选D。
6．D
【详解】
AC．假设升温后液柱不动，则气体体积一定，由查理定律可得
解得
升温前a、b两部分气体压强相等，升高相同的温度，原来温度低的压强增大的多，与原来气体体积大小无关，因TaB．同理可知，当Ta=Tb，说明升温时假设液柱不动，a、b部分气体压强增大一样多，两侧压强大小仍相等，液柱静止不动，故B错误；
D．同理可知，因Ta>Tb，说明升温时假设液柱不动，b部分气体压强增大的多，a部分气体压强小于b部分气体压强，说明液柱向左移动，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
AD．根据整体法分析可知，弹簧的拉力大小等于活塞、汽缸以及气体重力之和，所以当温度升高时，弹簧拉力大小不变，根据胡克定律可知弹簧伸长量不变，即弹簧长度L不变，根据长度关系分析可知，活塞高度h也不变，故AD不符合题意；
C．对活塞单独进行受力分析，由题意及上述分析可知活塞受力情况不变，则气体压强p不变，故C不符合题意；
B．根据理想气体状态方程=C可知，当T增大且p不变时，气体体积V增大，所以汽缸将向下运动，则汽缸高度H减小，故B符合题意。
故选B。
8．C
【详解】
A．由图可知过程中是等圧変化，温度减低，则体积减小，故A错误；
B．由图可知过程中是等温变化，压强减小，则体积增大，故B错误；
CD．由图可知过程中，气体压强增大，温度也在同比增大有理想气体状态方程
得知体积不变，C正确，D错误。
故选C。
9．BD
【详解】
A．根据理想气体状态方程可知，若p1＝p2、V1＝2V2，则T1＝2T2，故A错误；
B．若p1＝p2、，则
故B正确；
CD．若p1＝2p2、V1＝2V2，则T1＝4T2，故C错误，D正确。
故选BD。
10．BC
【详解】
AB．根据平衡条件
解得
A错误，B正确；
CD．根据查理定律得
解得
C正确，D错误。
故选BC。
11．CD
【详解】
AB．由题意，根据查理定律可知a→b过程为等容过程，气体体积不变，故AB错误；
C．b→c过程为等温过程且气体压强不断增大，根据玻意耳定律可知气体体积不断减小，故C正确；
D．c→a过程为等压过程且气体温度不断增大，根据盖—吕萨克定律可知气体体积不断增大，故D正确。
故选CD。
12．BD
【详解】
A．a-b的过程压强不变，由盖·吕萨克定律可知
可得
故A错误；
B．b-c过程中温度不变，体积减小，外界对气体做功，由
得气体对外放热，故B正确；
C．状态a和状态b气体压强相同，但b状态温度更高，动能更大，故单位时间内对器壁的碰撞次数要少，故C错误；
D．由理想气体状态方程得
可得
可得③过程中，体积变大，故气体对外做功，故D正确。
故选BD。
13．AD
【详解】
AB．由等压变化可得
得
气体总体积变为原来的三分之四，总质量不变，则火罐内气体的密度变为原来的四分之三，所以加热后罐内气体质量是加热前的，故A正确，B错误；
CD．由理想气体状态方程可得
即
则罐内气体压强变为原来的，故C错误，D正确。
故选AD。
14．BD
【详解】
AB．当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，在p-T图像中，图线是过原点的倾斜的直线；当活塞开始离开小挡板（小挡板的重力不计），缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在p-T中，图线是平行于T轴的直线，A错误B正确；
CD．气体先等容变化，后等压变化，V-T图像先平行于温度轴，后是经过原点的一条直线， C错误D正确。
故选BD。
15．AC
【详解】
AB．对封闭的气体进行分析，由于B管的体积与A泡的体积相比可略去不计，则该变化为等容变化，由查理定律可得
外界大气压不变，封闭气体压强减小，则温度一定降低，B错误A正确；
C．气体初状态参量， ，
末状态参量，
气体发生等容变化，由查理定律可得
解得
则
C正确；
D．若水银柱的高度差仍为16cmHg，环境真实压强比标准大气压小，假设此时大气压为75 cmHg，所以A内的气体压强为
则
解得
即
D错误。
故选AC。
16．(1)；(2)20cm
【详解】
(1)设杆对A活塞的作用力向下，则对B活塞的作用力向上，大小均为F，对A、B活塞，由平衡条件分别可得
联立可得
代入数据解得
(2)当温度刚降低时，由于外界大气压不变，由(1)的解析可知，活塞间气体压强不变，由盖吕萨克定律可得，气体温度减小，体积减小，则活塞上升，假设活塞塞B上升高度为（），对活塞A、B由平衡条件分别可得
联立解得
假设，设此时活塞B与气缸接口处无挤压，此时封闭气体温度为T，计算可得
降温前体积为
降温后体积为
由理想气体状态方程可得
代入数据解得
故活塞B恰好运动至气缸接口处，即活塞B到地面的距离为20cm。
17．
【详解】
设温度计测量范围为，当油柱位于接口处时有
，
油柱位于中部时有
，
油柱位于管口处时有
，
由盖吕萨克定律得
联立以上各式并代入数据得
，
所以这个温度计的测量范围为。
18．（1）95cmHg；（2）127℃
【详解】
（1）被封理想气体的压强p1为
p1=p0+pH=(75+20)cmHg=95cmHg
（2）初态温度为
T1=(27+273)K=300K
该过程为等压变化，由查理定律得
解得
因此
t2=T2-273℃=127℃
19．（1）；（2）32.3cm；（3）不能，见解析
【详解】
（1）对活塞分析，设开始时气缸内气体压强为，由平衡条件得
代入数据解得
Pa
（2）设温度升高到时的高度为，活塞平衡未发生改变，故压强不变，则有
代入数据得
cm
（3）以气缸为研究对象，设当气体压强为时，能被提上去，由平衡条件得
解得
Pa
气缸导热性良好，则由玻意耳定律得
解得
cm
由于
所以无法将气缸提离地面。
20．（1）；（2）
【详解】
（1）活塞静止在气缸正中间时，由平衡条件可得
可求得，活塞质量为
（2）对气体缓慢加热使活塞上升，稳定时，对于上部分气体由理想气体状态方程，有
对于下部分气体有
又因为
联立以上式子，求得气体的温度