2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 1.5气体实验定律 同步作业（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 同步作业（解析版）
1．一定质量的理想气体状态变化如图所示，其中AB段与t轴平行，已知在状态A时气体的体积为1.0L，下列说法正确的是（　　）
A．由A到B的过程，气体的体积减小
B．由B到C的过程，气体的体积增大
C．由A到B的过程，气体对外做功200J
D．由B到C的过程，外界对气体做功300J
2．两端封闭的均匀玻璃管，竖直放置，管内有一小段水银将气体分成上下两部分，体积分别为V上和V下，它们的温度均为T1。现将两部分气体的温度同时缓慢地升高到T2，在升温过程中（　　）
A．若V上>V下，则水银柱将向下移动
B．若V上C．若V上=V下，则水银柱不动
D．无论V上、V下大小如何，水银柱都将向上移动
3．对于一定质量的理想气体，下述状态变化过程中那些是不可能的（　　）
A．压强增大，分子密集程度减小，分子平均动能减小
B．压强增大，分子密集程度增大，分子平均动能减小
C．压强减小，分子密集程度减小，分子平均动能减小
D．压强减小，分子密集程度增大，分子平均动能减小
4．一定质量的理想气体发生状态变化时，其状态参量p、V、T的变化情况不可能是（　　）
A．p、V、T都增大 B．p减小，V和T都增大
C．p和V减小，T增大 D．p和T增大，V减小
5．两端封闭的U型管中有一些水银将空气隔为两部分，环境温度为10℃。U型管竖直放置，左、右两气柱的长度分别为L1和L2，如图所示。现将环境温度逐渐升高，则（　　）
A．L1变长，L2变短 B．L2变长，L1变短
C．L1和L2不变化 D．条件不足，无法判定
6．如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着温度相同的空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，今使封闭气柱升高相同的温度（外界大气压保持不变），则两管中气柱上方水银柱的移动情况是（　　）
A．均向上移动，B中水银柱移动较多
B．均向上移动，A中水银柱移动较多
C．均向下移动，B中水银柱移动较多
D．均向上移动，两管中水银柱移动情况相同
7．如图所示，导热性能良好的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M=200kg，活塞质量m=10kg。活塞与气缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为37℃，活塞位于气缸正中间，整个装置都静止。已知外界大气压恒定，重力加速度为g=10m/s2。则当活塞恰好能静止在气缸缸口AB处时（　　）
A．弹簧长度变短
B．缸内气体温度为620K
C．缸内气体温度为600K
D．缸内气体温度为74℃
8．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C为等压过程，D→A为等容过程。关于该循环过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体密度减小
B．B→C过程中，气体分子的平均动能减小
C．C→D过程中，气体分子间平均距离增大
D．D→A过程中，气体分子的热运动更剧烈
9．如图所示为一定质量的理想气体在不同体积时的两条等容线，a、b、c、d表示四个不同状态，则（　　）
A．气体由状态b变到状态a，其内能减少，体积增加
B．气体由状态a变到状态d，其内能增加，体积增加
C．气体由状态d变到状态c，其内能增加，体积不变
D．气体由状态a变到状态c，其内能减少，体积增加
10．关于一定量的气体，下列说法正确的是（　　）
A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和
B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
D．气体的温度升高时，气体分子在单位时间内作用在器壁面积上的力一定增大
E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高
11．如图所示，倒悬的导热汽缸中有一个可上下移动且不漏气的光滑活塞A，活塞A的下面吊一沙桶，汽缸中封闭一定质量的理想气体，起初各部分均静止。对于汽缸内的气体，其状态缓慢发生变化时，若大气压强保持不变，下列判断正确的是______。
A．若环境温度升高，则气体的压强一定增大
B．当活塞向下移动时，气体一定对外界做正功
C．保持环境温度不变，缓慢增加沙子，气体一定会吸热
D．若环境温度降低，缓慢增加沙子，气体体积可能保持不变
E.若环境温度升高，缓慢增加沙子，气体体积可能保持不变
12．一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．a b过程中气体体积不断减小 B．bc过程中气体体积不断增大
C．cd过程中气体体积不断增大 D．da过程中气体体积不断增大
13．如图所示，有一圆柱形汽缸，上部有固定挡板，汽缸内壁的高度是2L，一个很薄且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处在离底部L高处，外界大气压强为Pa，温度为27℃，现对气体缓慢加热，下列说法正确的是（　　）
A．气体加热到127℃的过程，气体吸收的热量大于内能增加量
B．气体加热到227℃的过程，单位时间内气体分子对容器壁单位面积撞击的次数减少
C．气体加热到327℃时，封闭气体的压强为Pa
D．气体加热到427℃时，封闭气体的压强为Pa
14．某同学设计了一种温度计，结构如图所示，大玻璃泡A封装一定质量气体，与A相连的B管（内径可忽略）插在水槽中，管内有长度为x的水柱，可根据水柱长度来判断环境温度。下列分析正确的是（　　）
A．周围温度升高，A内气体的内能增大
B．周围温度升高，A内气体的压强增大
C．大气压强不变，周围温度升高，x减小
D．大气压强不变，周围温度升高，x增大
15．如图所示，K是连通大气的阀门，C为可上下移动的水银槽，容器A通过橡皮管与容器B相通，连通A、B管道的容积可忽略。先打开K，移动C，使B中水银面降低到与标记M相平，封闭气体温度为31℃；然后关闭K，使封闭气体温度降至27°C，这时B中水银面升到与标记N相平，测出C中水银面比标记N高h1＝24cm。再打开K，在容器A中装入某固体粉末，移动C，使B内水银面降到M标记处；关闭K，并保持封闭气体温度不变，缓缓提升C，使B内水银面升到与N标记相平，测得C中水银面比标记N高h2＝76cm。已知外界的大气压p0=76cmHg，A容器的容积和B容器的容积之和为800cm3。求该固体粉末的实际体积。
16．如图所示，玻璃管粗细均匀，已知温度为27℃时，封闭在管内的空气柱长，长。管内水银柱水平部分长，竖直部分长，大气压相当于高水银柱产生的压强。求：
（1）当气温升到35℃时管内气柱的压强；
（2）温度升高能使水银柱在管内移动，求当水银柱恰不在水平管内时的温度。
17．如图所示，一个内壁光滑的圆柱形气缸竖直静置于水平面上，高度为、底面积为，缸内有一个质量为的活塞，封闭了一定质量的理想气体。温度为27℃时，缸内气体高为。已知重力加速度为，大气压强为，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦。求：
（1）采用缓慢升温的方法使活塞与气缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？
（2）从开始升温到活塞刚要脱离气缸，缸内气体压力对活塞做功多少。
18．如图所示，粗细均匀的导热玻璃管长L=140cm，左端封闭、右端开口，水平静止放置时，用长h=20cm的水银柱将长的理想气体封住。此时，环境的热力学温度，大气压强。现在慢慢将玻璃管转动至开口向下竖直放置。求：
（ⅰ）从玻璃管中溢出的水银柱长度；
（ⅱ）使管内封闭的气柱长度回到100cm时环境的热力学温度。
19．气体温度计结构如图所示，玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连。开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1＝14 cm，后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2＝44cm。已知外界大气压相当于76 cmHg。求恒温槽的温度。
20．学校食堂采用高温消毒柜对公共餐具进行消毒，加热前柜内气体温度，压强与外部气压均为，若将柜门关好不漏气，加热一段时间后，柜内气休温度达到后处于保温状态。
（1）求时柜内气体的压强；
（2）将消毒柜放气阀打开，缓慢放气至柜内气体与外界压强相同，忽略放气过程柜内气体温度的变化，求放出气体与柜内剩余气体的质量比。
参考答案
1．C
【详解】
A．由A到B的过程中，压强不变，根据理想气体状态方程，则有
所以温度升高，体积变大，A错误。
B．由B到C的过程中，先将横轴的温度换算成开式温度，则BC直线过原点，所以体积不变，B错误。
C．由A到B的过程中，压强不变，根据理想气体状态方程，则有
温度从273K变成546K，变大2倍，所以体积也变大2倍，变成2L，根据公式
C正确。
D．由B到C的过程中，体积不发生改变，不做功，D错误。
故选C。
2．D
【详解】
假设水银柱不动，则两段空气柱的体积均不变，即V上和V下不变，温度由T1
升高到T2，温度变化，上方空气柱的压强由变为，变化量为，下方空气柱的压强由变为，变化量为，由查理定律得
因为
所以
即水银柱应向上移动，故ABC错误，D正确。
故选D。
3．A
【详解】
A．由理想气体状态方程
压强增大即p增大，分子密集程度减小即V增大，故T一定变大，温度升高物体的分子平均动能一定增大，故A错误；
B．同理可知，压强增大即p增大，分子密集程度增大即V减小，故T可能减小，所以分子平均动能可能减小，故B正确；
C．同理可知，压强减小即p减小，分子密集程度减小即V增大，故T可能减小，所以分子平均动能可能减小，故C正确；
D．同理可知，压强减小即p减小，分子密集程度增大即V减小，故T一定减小，分子平均动能减小，故D正确。
故选A。
4．C
【详解】
根据理想气体状态方程，有
因此不可能出现压强和体积减小而温度升高的情形。
故选C。
5．B
【详解】
假设左、右两气柱的长度不变，由图可知，原来两气柱的压强关系
由等容变化可得
由于温度升高，则压强增大，且得
同理可知
由题意可知，温度变化相同，起始温度也相同，且，则
则L2变长，L1变短。
故选B。
6．B
【详解】
管内封闭气柱的压强恒等于外界大气压与水银柱因自身重力而产生的压强之和，因外界大气压不变，则管内气体做等压变化，并由此推知，封闭气柱下端的水银柱高度不变。根据盖—吕萨克定律可知
整理得
因A、B管中的封闭气体初温相同，温度升高也相同，且，推导出
即A、B管中的封闭气体体积均增大，又因为H1>H2，A管中气体体积较大，所以
即A管中气体长度增加得多一些，故A、B管中的封闭气体均向上移动，A中水银柱移动较多。
故选B。
7．C
【详解】
A．对活塞与气缸整体分析有
所以弹簧的弹力保持不变，则弹簧长度不变，所以A错误；
BCD．以气缸受力分析有
则有
所以缸内气体压强不变，则为等压变化，根据盖吕萨克定律可得
代入数据可得
解得
所以C正确；BD错误；
故选C。
8．C
【详解】
A．A→B过程中，气体体积减小，质量不变，所以密度增大，故A错误；
B．B→C过程中，气体经历等压过程，体积增大，根据盖—吕萨克定律可知气体温度升高，分子的平均动能增大，故B错误；
C．C→D过程中，气体体积增大，分子间平均距离增大，故C正确；
D．D→A过程中，气体经历等容过程，压强减小，根据查理定律可知气体温度降低，分子的热运动更平和，故D错误。
故选C。
9．BD
【详解】
A．气体由状态b变到状态a，温度降低，其内能减少，ab连线过原点，表示体积不变，A错误；
B．气体由状态a变到状态d，温度升高，其内能增加，根据
压强不变，温度升高，体积增加，B正确；
C．气体由状态d变到状态c，温度降低，其内能减少，dc连线过原点，表示体积不变，C错误；
D．气体由状态a变到状态c，温度降低，其内能减少，气体由状态a变到状态d，体积增加，气体由状态d变到状态c，体积不变，则气体由状态a变到状态c，体积增加，D正确。
故选BD。
10．ABE
【详解】
A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，A正确；
B．温度是气体分子热运动剧烈程度的宏观表现，故只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，B正确；
C．在完全失重的情况下，分子运动不停息，对容器壁的压强不为零，C错误；
D．温度升高时，若气体的体积增大时，分子的密集程度降低，气体分子在单位时间内作用在器壁面积上的力不一定增大，D错误；
E．气体在等压膨胀过程中，据
可知，温度一定升高，E正确。
故选ABE。
11．BCD
【详解】
A．若环境温度升高，气体等压膨胀，气体的压强不变，选项A错误；
B．当活塞向下移动时，气体对外界做正功，选项B正确；
C．保持环境温度不变，缓慢增加沙子，气体压强减小，体积增大，对外做功，内能不变，气体一定会吸热，选项C正确；
D．若环境温度降低，气体温度降低，压强减小，缓慢增加沙子，气体体积可能保持不变，选项D正确；
E．若环境温度升高，缓慢增加沙子，气体压强减小，体积一定增大，选项E错误。
故选BCD。
12．CD
【详解】
由理想气体状态方程
整理得
P=T
可以判断P-T图象上的各点与坐标原点连线的斜率，即为，在P-T图象中a到b过程斜率不变，则得气体的体积不变；bc过程中斜率变大，则气体体积不断减小；cd过程中斜率减小，则气体体积不断增大；da过程中，斜率减小，则气体的体积变大。
故选CD。
13．ABD
【详解】
ABC．设汽缸横截面积为S，活塞恰上升到汽缸上部挡板处时，气体温度为，气体做等压变化，则对于封闭气体，初状态
末状态
由
解得
即
故A、B正确，C错误。
D．设当加热到427℃时气体的压强变为，在此之前活塞已上升到汽缸上部挡板处，气体做等容变化，则对于封闭气体，初状态
末状态
由
代入数据得
故D正确。
故选ABD。
14．ABC
【详解】
AD．理想气体内能只由温度决定，当温度升高，内能增大，A正确，D错误；
B．A体积不变，根据理想气体状态方程
温度升高，压强增大，B正确；
C．设玻璃泡中气体压强为P，外界大气压强为，则
温度升高，A气体压强增大，x减小，C正确。
故选ABC。
15．400cm3
【详解】
初态时
p1=p0，V1=VA+VB，T1=304K
关闭K后末态时
p2=(76+h1)cmHg，V2=VA，T2=300K
根据理想气体状态方程知
代入数据解得
3VB=VA
又
VA+VB=800cm3
可得
VA=600cm3，VB=200cm3
当A容器中置于固体粉末时，设固体粉末的实际体积为V，初态时
p3=p0，V3=VA+VB-V
关闭K，缓慢提升C后，末态为
p4=(76+h2)cmHg，V4=VA-V
根据玻意耳定律得
p3V3=p4V4
代入数据解得
V=400cm3
16．（1）；（2）
【详解】
（1）27℃时气体的压强为
设35℃时，右侧水银柱的长度为，则此时气体的压强为
则此时气柱长度为
由理想气体的状态方程得
即
解得
（舍去）
此时气体压强为
（2）若水银不在水平管，全部进入竖直管，设此时温度为，此时气体的压强为
气柱长度为
则有
即
解得
17．（1）；（2）60J
【详解】
（1）气体初状态的体积
温度
活塞脱离气缸时气体体积
升温过程气体压强保持不变，气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律得：
即
解得
（2）对活塞，由平衡条件得
代入数据解得封闭气体的压强
气体对活塞做功
18．（ⅰ） ；（ⅱ）
【详解】
（ⅰ）玻璃管开口向下竖直放置时，设管内水银柱长度为，由玻意耳定律
可知
其中是高为的水银柱产生的压强，解得
（舍去）
从玻璃管中溢出的水银柱长度
（ⅱ）由查理定律得
解得
19．364 K
【详解】
设恒温槽的温度为T2，由题意知T1＝273K，A内气体发生等容变化，根据查理定律得
恒温槽温度变化前压强为
恒温槽温度变化后压强为
又因为代入数值并整理计算解得
T2＝364 K
20．（1）；（2）
【详解】
（1）升温过程为等容变化
解得
（2）以柜内所有气体为研究对象，放气过程视为等温变化
解得
则放出气体与柜内剩余气体的体积比为
压强和温度相同的气体密度相同，体积比即为质量比，放出气体与柜内剩余气体的质量比