2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 1.5气体实验定律 随堂演练（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 随堂演练（解析版）
1．封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，其中O、A、D三点在同一直线上。在状态变化的过程中，说法正确的是（　　）
A．从A变化到B气体的压强变小
B．从B变到C的过程中气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减小
C．从B到C的过程，气体分子的平均动能增大
D．从A经B到C的过程中气体的密度不断减小
2．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是（　　）
A．TA＝TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能不变
B．TA＞TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能减少
C．TB＜TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能增加
D．TB＞TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能减少
3．一定质量的理想气体，温度为0?C时压强为p0。经过等容变化后，温度变为T=（t+273）K时压强为p，在此过程中气体温度每升高1?C，对应压强的增量Δp不能表达为（　　）
A． B． C． D．
4．已知湖水深度为20 m，湖底水温为4 ℃，水面温度为17 ℃，大气压强为1.0×105 Pa。当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的（g取10 m/s2，ρ水=1.0×103 kg/m3）（　　）
A．2.8倍 B．8.5倍 C．3.1倍 D．2.1倍
5．2020年12月8日，中国和尼泊尔共同宣布了珠穆朗玛峰海拔的最新测定数据：8848.86米，这展示了我国测绘技术的发展成果，对于珠峰地区的生态环境保护等具有重大意义。登山队员在攀登高峰的时候必须带上专业的登山装备，某队员戴了登山手表攀登珠穆朗玛峰，手表是密封的，表内温度27oC时气体压强为1.0×105Pa（常温下的大气压强值），当他登上峰顶时，峰顶气压为4.0×104Pa，表内温度为-23oC；则此登山手表表面玻璃可以承受的内外压强差至少为（　　）
A．8.3×105Pa B．8.3×105Pa C．4.3×104Pa D．1.23×105Pa
6．一定质量的理想气体由状态经状态、到状态，其体积与热力学温度关系如图所示，、、三点在同一直线上，和平行于横轴，平行于纵轴，则下列说法正确的是（　　）
A．从状态到状态，气体放热
B．从状态到状态，每个气体分子的动能都增大
C．从状态到状态，气体对外做功，内能减小
D．从状态到状态，气体内能增加
7．如图所示，一个顶端开口的绝热气缸竖直放置，上部气缸高，下部气缸高为，上下两部分内部横截面积分别为S和，下部用绝热轻活塞封闭一定质量的气体，气缸底部有一电热丝（不计体积和质量）可对气体加热，活塞上方有水银，当气体温度为27℃时下部水银柱高，上部水银柱高，已知大气压为，活塞厚度不计，则（　　）
A．加热气体，当温度为时水银恰好全部进入上部气缸
B．加热气体，当温度为时水银恰好全部进入上部气缸
C．当温度为时缸内气体压强为
D．当温度为时缸内气体压强为
8．一定质量的理想气体，保持体积不变，压强减为原来的一半，则其温度由原来的27℃变为（　　）
A．127K B．150K C．13.5℃ D．-23.5℃
9．如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程的下列说法正确的是（ ）
A．气体的温度不变
B．气体的内能增加
C．气体的分子平均速率减小
D．气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变
10．如图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的薄玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的理想气体。下列关于该温度计分析的说法正确的是（　　）
A．若外界压强不变，发现玻璃管内水面上升，说明外界温度升高
B．若外界压强不变，发现玻璃管内水面上升，说明外界温度降低
C．若外界温度不变，发现玻璃管内水面上升，可能外界气体压强增大
D．若外界温度不变，发现玻璃管内水面下降，可能外界气体压强增大
E.若玻璃管内液面没有变化，外界温度可能略有上升，也可能略有下降
11．在某一带有活塞的密闭容器内质量为的理想气体在时的图线为图中的曲线乙。若为此容器内充满质量为的该理想气体在温度为时的曲线；为此容器内充满该理想气体在温度为时的曲线。分子平均动能与热力学温度关系为，是一个常数；理想气体状态方程，为气体物质的量，为理想气体常数。下列说法中哪些是正确的______。
A．、均为曲线丙
B．为曲线丙，为曲线丁
C．在同一体积时，气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，曲线代表的气体较曲线代表的气体多
D．在同一压强时，气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，曲线代表的气体较曲线代表的气体少
E.曲线与曲线代表的气体在相同体积时，温度均加热至，则压强之比为
12．某容器内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态A，第一次经过某一过程AB到达状态B，第二次再经过等压变化过程AC到达状态C，如图所示。设气体在状态B和状态C的体积分别为和，在过程AB和AC中气体对外做功分别为和，吸收的热量分别为和，则下面说法正确的是（　　）
A．，， B．，，
C．，， D．，，
13．装有两种不同气体的容积相同的两个容器A、B，用均匀的长直玻璃管水平连接，管内有一段水银柱，将两部分气体隔开，当A的温度低于B的温度17℃时，水银恰好平衡，位于管中央，如图所示。为使水银柱保持在中央，则两容器的温度变化是（　　）
A．升高相同温度
B．使A、B升高到相同温度
C．使两容器升温后的热力学温度之比等于它们的初状态的热力学温度之比
D．使两容器温度变化量之比等于它们的初状态的热力学温度之比
14．一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，AB、BC、CD、DA这四段过程在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．AB过程中气体体积不变
C．BC过程中气体体积不断增大
D．CD过程中气体体积不断增大
15．一定质量的理想气体，初始状态为p、V、T，经过一系列状态变化后，压强仍为p，则下列过程中不可实现的是（ ）
A．先等温膨胀，再等容降温
B．先等温压缩，再等容降温
C．先等容升温，再等温压缩
D．先等容降温，再等温压缩
16．如图所示，水平放置的密闭气缸中，一绝热活塞把气缸隔成左、右两室，两室内均有理想气体。左室内有一细电热丝，可通过外接电源对左室气体加热。活塞厚度不计，可在气缸中无摩擦滑动。平衡时，活塞到左右侧气缸壁的距离分别为、，两室内气体压强均为、温度与环境温度相同均为。已知气缸仅右侧导热，其他部分均绝热，环境温度保持不变。现通过电热丝对左室气体缓慢加热，求：活塞缓慢移动到气缸中央时，左室气体的温度T。
17．如图所示是某同学自制的一种定容气体温度计，它由充有理想气体的球和水银气压计通过一个管子相连组成。通过提升或者降低储液池R，水银气压计左边的水银面总能被调整到“0”刻度以保持气体的体积不变。如果温度计球放入水的三相点瓶中（即温度值为），调整R稳定后，水银气压计右试管中水银面比左管中的低。现将温度计球放入某温度热水中，同样操作，稳定时右试管中水银面比左管中的低。大气压．求：所测热水的热力学温度。（结果保留1位小数）
18．新冠病毒具有很强的传染性，转运新冠病人时需要使用负压救护车，其主要装置为车上的负压隔离舱（即舱内气体压强低于外界的大气压强），这种负压舱既可以让外界气体流入，也可以将舱内气体过滤后排出，隔离舱内负压（舱内外压强差）为时效果比较理想，负压小于或者大于时会发生声光报警。若救护车出发时该负压舱容积为，温度为，舱内压强为，转运到某地区后，外界温度变为，外界大气压强为，已知负压舱导热性良好，气体均可视为理想气体，绝对零度取，阿伏加德罗常数。
（1）若初始时气体的摩尔体积为，请粗略估算一下负压仓中内气体分子个数是多少？（保留两位有效数字）
（2）若负压舱运输过程中与外界没有气体交换且气体体积不变，则运送到该地区后负压舱内外压强差是多少？会不会发生报警？
（3）若转运到该地区后负压舱内需保持的稳定负压，需要充入气体。求充入气体的体积。（结果用分数表示）
（4）若在某次转运演练时关闭进气和排气装置，发现救护车启动时原来负压的隔离舱内温度升高，体积视为不变，负压隔离舱会不会发生声光报警？
19．如图所示，导热性能良好的汽缸平放在水平面上，横截面积的薄活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，水平轻质弹簧的左端与活塞连接，右端固定在竖直墙上，系统处于静止状态，此时活塞到汽缸底部的距离，缸内气体的热力学温度。现用水平力向右缓慢推动汽缸，当汽缸向右移动的距离时将汽缸固定，此时弹簧的压缩量。大气压强恒为，弹簧一直在弹性限度内，不计一切摩擦。
（1）求缸内气体的压强P和弹簧的劲度系数k；
（2）若汽缸固定后缓慢升高缸内气体的温度，求当汽缸底部到活塞的距离恢复到时缸内气体的热力学温度T。
20．某品牌汽车前轮胎，厂家建议的标准胎压为（1.0bar=100kPa）。某人购买该品牌汽车时，汽车胎压监测系统在仪表盘上显示左前轮胎压及温度如图甲所示。车辆使用一段时间后保养汽车时，发现仪表盘上显示左前轮胎压及温度如图乙所示。车胎内气体可看作理想气体，车胎内体积可视为不变。
（1）保养时，左前轮胎是否有漏气；
（2）若要使左前轮车胎在保养时胎压恢复到厂家建议的标准胎压，需要充入一定量的同种气体，充气过程中车胎内温度视为不变，求充入气体质量和车胎内原有气体质量之比。
参考答案
1．B
【详解】
A、从状态A变化到状态B，体积不变，由
可知压强变大，故A错误；
B C、从B变到C的过程中气体体积增大，而温度不变，气体分子的平均动能不变，则单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减小，故B正确，C错误；
D、从状态A变化到状态B，体积不变，气体的质量不变，则密度不变；B到C的过程中气体的体积变大，密度减小，故D错误；
故选B。
2．D
【详解】
AB．从状态A到状态B的过程中，气体发生等压变化，根据
可知
气体的内能增加，AB错误；
CD．从状态B到状态C的过程中，气体发生等容变化，根据
可知
TB＞TC
气体的内能减少，C错误，D正确。
故选D。
3．A
【详解】
气体状态参量为
p1=p0，T1=273K，p2=p，T2=(273+t)K
气体发生等容变化，由查理定律得
即
气体温度每升高1℃，压强的增量
、
本题选错误的，故选A。
4．C
【详解】
气泡在湖底的压强
=105+103×10×20 Pa =3×105Pa
气泡在湖底的温度为：
T1=273+4=277K
气泡在水面的压强为：
p2=p0=105Pa
气泡在水面的温度为：
T2=273+17=290K
根据理想气体状态方程，有：解得：
故选C。
5．C
【详解】
取表内封闭气体为研究对象，初状态的压强为p1=1.0×105?Pa，温度为T1=（273+27）K=300K，其末状态的压强为p2，温度为T2=（273-23）K=250K，根据查理定律，有
解得：
所以此登山手表表面玻璃可以承受的内外压强差至少为
故选C。
6．D
【详解】
A．气体从状态到状态体积不变，发生的是等容变化，气体不做功，而温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知气体吸收热量，故A错误；
B．气体从状态到状态体积不变，发生的是等容变化，气体不做功，温度升高，分子平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都会增大，故B错误；
C．由状态变到状态的过程中，温度不变，内能不变，体积变大，气体对外界做功，故C错误；
D．从状态到状态温度升高，由于理想气体的内能只与温度有关，故气体内能增加，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
AB．缸内气体开始的压强、温度、体积分别为
， ，
水银恰好全部进入上部气缸时，气体的压强、体积分别为
，
根据理想气体状态方程有
代入数据解得
所以A错误；B正确；
CD．当温度为时缸内气体做等容变化，则有
解得
所以CD错误；
故选B。
8．B
【详解】
根据气体做等容变化有
则压强减为原来的一半时，热力学温度也减为原来的一半，则有
所以B正确；ACD错误；
故选B。
9．B
【详解】
A．从p?-V图像中的AB图线看。气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体。当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，所以压强增大，温度升高，A错误；
B．一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，所以气体的温度升高，内能增加，B正确；
C．气体的温度升高，分子平均动能增大，平均速率增大，C错误；
D．气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，D错误。
故选B。
10．BCE
【详解】
AB．设玻璃泡中气体压强为，外界大气压强为，则，若外界压强不变，玻璃管内水面上升，则管内气体压强减小，根据查理定律可知，温度降低，故B正确，A错误；
C．若外界温度不变，根据理想气体的状态方程可知，可知管内气体压强不变，发现玻璃管内水面上升，根据，可能外界压强增大，C正确；
D．反之若外界温度不变，发现玻璃管内水面下降，可能外界气体压强减小，故D错误；
E．若玻璃管内液面没有变化，因外界压强变化情况不确定，内部压强变化情况也不确定，所以外界温度可能略有上升，也可能略有下降，E正确。
故选BCE。
11．ADE
【详解】
AB．X理想气体的热力学温度为600K，Y理想气体的热力学温度为300K，原有理想气体的热力学温度为300K，X、Y、原有理想气体的物质的量之比为1：1：2，根据可知，X、Y理想气体乘积为原有理想气体的2倍，由图像可知，、均为曲线丙，故A正确，B错误；
C．由于X、Y理想气体的物质的量之比为1：2，则在同一体积时，X理想气体的分子数是Y理想气体的一半，气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，曲线代表的气体较曲线代表的气体少，故C错误；
D．由于X、Y理想气体的物质的量之比为1：2，同一压强下，体积也相同，则气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，曲线代表的气体较曲线代表的气体少，故D正确；
E．根据可知，由于X、Y理想气体的物质的量之比为1：2，则曲线与曲线代表的气体在相同体积时，温度均加热至，则压强之比为，故E正确。
故选ADE。
12．AC
【详解】
根据理想气体状态方程可得
可得到
图象中的斜率大小反映大小关系，如果与成正比，说明体积保持不变，所以，由题图可知、两状态的压强相等，由
可知；
根据热力学第一定律
过程为等容变化，体积不变，对外不做功，外界对气体也不做功，，，但温度升高内能增加，一定要吸热，即：；
而过程为等压变化，温度升高、内能增大，体积增大对外做功，外界对气体做功，可得出气体一定吸热，即：；
再由、 两个状态比较，温度相同、即内能相等，体积，由状态到状态体积增大，气体对外界做功，外界气体做负功，由热力学第一定律可知此过程一定要吸热，即：。
综上所述，AC正确，BD错误。
故选AC。
13．CD
【详解】
假设水银柱不动，对A
同理对B得
A．如果升高相同温度，有
，
所以
水银柱会向右移动。A错误；
B．如果使A、B升高到相同温度，有
，
所以
水银柱会向右移动。B错误；
C．如果两容器升温后的热力学温度之比等于它们的初状态的热力学温度之比，即
而
所以有
水银柱不会移动，C正确；
D．如果使两容器温度变化量之比等于它们的初状态的热力学温度之比，即
据此有
水银柱不会移动，D正确。
故选CD。
14．BD
【详解】
AB．AB的延长线通过坐标原点O，即AB位于同一等容线，所以VA=VB，故B正确，A错误；
CD．连线CO与DO，则C和O、D和O分别位于同一等容线，比较斜率可知VA=VB>VD>VC，故D正确，C错误。
故选BD。
15．AC
【详解】
A．根据理想气体的状态方程=C，若经过等温膨胀，则T不变，V增加，p减小，再等容降温，则V不变，T降低，p减小，最后压强p肯定不是原来的值，A错误，符合题意；
B．气体先等温压缩，再等容降温，由理想气体状态方程，分析可知气体压强先增大后减小，初末状态的压强可能相等，B正确，不符合题意；
C．气体先等容升温，再等温压缩，由理想气体状态方程，分析可知，气体压强一直增大，初末状态的压强不可能相等，C错误，符合题意；
D．气体先等容降温，再等温压缩，由理想气体状态方程，分析可知，气体的压强先减小后增大，初末状态的压强可能相等，D正确，不符合题意。
故选AC。
16．
【详解】
设活塞缓慢移动到气缸中央时，气体压强为p，右室气体经历等温变化过程，则
左室气体，由理想气体状态方程可得
联立解得
17．
【详解】
根据题意可知，温度变化过程中，气体体积不变，根据查理定律可知
其中
联立解得
18．（1）；（2）；会发生报警；（3）；（4）不会发生声光报警
【详解】
（1）粗略估算负压仓内空气物质的量

负压仓中气体分子个数

解得
个
（2）以负压舱内的气体为研究对象，体积不变
初状态
末状态压强为
由查理定律得

解得舱内压强为

此时舱内外压强差为，故会发生报警；
（3）初状态，，体积为
充入气体的压强为，设充入体积为
末状态，体积仍为
可得

解得

（4）负压为的隔离仓所处环境温度升高，体积视为不变，设升温前后舱内气体压强差为，根据查理定律得

又升温后舱内外压强差

解得
所以不会发生声光报警。
19．（1）p=1.25×105Pa，；（2）
【详解】
（1）汽缸向右移动后系统处于静止状态时，活塞到汽缸底部的距离为
在汽缸向右移动的过程中，缸内气体做等温变化，设当汽缸向右移动的距离时缸内气体的压强为p，有
对活塞，由物体的平衡条件有
解得
p=1.25×105Pa，
（2）经分析可知，当汽缸底部到活塞的距离恢复到时，弹簧的压缩量为
设此时缸内气体的压强为，有
对活塞，由物体的平衡条件有
解得
20．（1）有漏气的情况；（2）
【详解】
（1）车胎内体积可视为不变，由查理定律得
代入数据可得
解得
故前轮胎有漏气的情况
（2）设轮胎体积为V，充气过程可理解为，压强为，体积为的气体，一次性压缩为，体积为V的气体，且过程中温度不变
根据玻意耳定律有
解得
代入数据可得
故可得