1.5气体实验定律 同步练习（word版含解析）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
1.5气体实验定律 同步练习（解析版）
1．如图所示。一定质量的理想气体由状态A经变到。其体积（　　）
A．先不变后减小 B．先减小后不变
C．一直增大 D．一直减小
2．气体的压强的产生和液体不相同：固体液体的压强产生是由于重力而产生的；而气体的压强产生是由于气体分子持续的碰撞容器壁，导致产生了持续的压力。单位面积上的压力就是气体的压强。如图，外界大气压为，固定于水平地面的气缸开口向右，用光滑轻活塞将一定质量的气体封闭在气缸内（汽缸中间位置有小挡板）。开始时，活塞紧压于小挡板右侧。缓慢升高封闭气体温度T，封闭气体压强p随T变化图象可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，两根粗细不同，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一定质量温度相同的理想气体，气柱长度，水银柱长度，现使封闭空气降低相同的温度（大气压保持不变），则两管中空气柱上方水银柱的移动情况是（　　）
A．均向下移动，A管移动较多
B．均向下移动，B管移动较多
C．均向下移动，两管移动的一样多
D．水银柱的移动距离与管的粗细有关
4．湖底温度为7℃，有一球形气泡从湖底升到水面（气体质量恒定）时，其直径扩大为原的2倍。已知水面温度为27℃，大气压强p0=75cmHg，则湖水深度约为（　　）
A．65m B．55m C．45m D．25m
5．某一定质量理想气体发生等压膨胀、等温压缩一等容降温三个状态变化后回到初始状态，整个过程的p﹣V图象如图所示，则下列也能反映该过程的图象是（　　）
A． B．
C． D．
6．一定质量的理想气体经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在（　　）
A．ab过程中不断减小 B．bc过程中保持不变
C．cd过程中不断增加 D．da过程中保持不变
7．如图，一竖直放置的汽缸内有两个活塞分别用一根硬杆相连，上活塞上放有一小木块，缸内封有一定质量的气体，整个系统处于平衡。活塞与缸壁间无摩擦且不漏气。下列做法中能使两活塞相对汽缸向下移动的是（　　）
A．给气缸内气体缓慢降温 B．上活塞再加一个小木块
C．让整个装置自由下落 D．大气压变大
8．如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图。在输液过程中（　　）
A．A和B瓶中的药液一起下降
B．A瓶中的药液用完后B瓶药液才开始下降
C．A瓶上方的气压始终小于B瓶上方的气压
D．随着B瓶液面下降，注射速度变慢
9．如图所示，上端封闭的玻璃管，开口向下，斜插在水银槽内，管内的水银柱将一段空气柱封闭，现保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变，将玻璃管缓慢扶正至竖直方向，若水银槽内水银面的高度保持不变，待再度达到稳定时（　　）
A．管内空气柱的密度变大 B．管内空气柱的压强变大
C．管内水银柱产生的压强变大 D．管内水银柱的长度变大
10．光滑绝热的活塞把密封的圆筒容器分成A、B两部分，这两部分充有温度相同的气体，平衡时，现将A中气体加热到127℃，B中气体降低到27℃，待重新平衡后，这两部分气体体积的比为（　　）
A．1∶1 B．2∶3 C．3∶4 D．2∶1
11．一导热良好的气缸内用活塞封住一定量的理想气体（不计活塞厚度及与缸壁之间的摩擦），用一弹簧连接活塞，将整个气缸悬挂在天花板上，如图所示。弹簧长度为L，活塞距地面的高度为h，气缸底部距地面的高度为H，活塞内气体压强为p，体积为V，下列说法正确的是（　　）
A．当外界大气压变小（温度不变）时，L不变、H变大、p减小、V不变
B．当外界温度升高（大气压不变）时，h减小、H变大、p变大、V减小
C．当外界大气压变小（温度不变）时，h不变、H减小、p减小、V变大
D．当外界温度升高（大气压不变）时，L不变、H减小、p不变、V变大
12．如图所示，表示一定质量的理想气体沿箭头所示的方向发生状态变化的过程，则该气体压强变化情况是（　　）
A．从状态c到状态d，压强减小
B．从状态d到状态e，压强增大
C．从状态e到状态a，压强减小
D．从状态a到状态b，压强不变
E.从状态b到状态c，压强减小
13．如图所示为A、B两部分理想气体的图像，设两部分气体是质量相同的同种气体，根据图中所给条件，可知（　　）
A．当时，A气体的体积比B气体的体积大
B．当时，
C．当时，
D．A、B两部分气体都发生等压变化，它们的压强之比
14．对于一定质量的理想气体，下列论述正确的是（　　）
A．气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定
B．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变
C．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定增加
D．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数可能不变
15．如图，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时，缸内气体（　　）
A．内能增加 B．对外做功
C．压强增大 D．分子间的相互作用力增大
16．将横截面积分别为 和 两个气缸竖直连接。在两气缸连接处及其下方处均固定有活塞销。整个气缸被活塞和活塞分割成三部分，两活塞用长的轻绳连接，上下两部分均与大气直接连通，两活塞之间密闭有一定质量的理想气体。已知活塞的质量为，活塞的质量为。初始时，密闭气体的温度为，压强为，两活塞静止于如图所示的位置。外界大气压强恒为，不计活塞和活塞销的厚度，不计活塞和气缸间的摩擦，取。现在开始缓慢升高密闭气体的温度，求：
（1）轻绳刚好要被拉直时，密闭气体的温度；
（2）若轻绳能承受的最大拉力，至少需要将温度升高到多少，才能将绳拉断？
17．如图所示，导热汽缸的上端开口，用厚度不计的活塞密封有一定质量的理想气体，活塞与汽缸间的摩擦不计。用系在活塞上的轻绳将汽缸竖直悬挂起来，活塞与汽缸均处于静止状态。当环境的热力学温度为T0时，活塞距缸底的高度为h0，已知外界大气压恒为p0，活塞质量为m，横截面积为S，汽缸质量为M，重力加速度大小为g。
（1）由于环境温度降低，汽缸向上移动了h，求∶此时环境的热力学温度T及汽缸内气体压强；
（2）保持环境的热力学温度为T，在汽缸底部挂上一个质量为m0的砝码，使活塞距缸底的高度仍为h0，求∶砝码质量m0的大小。
18．一定质量的理想气体体积与热力学温度的关系图像如图所示，气体在状态时的压强，温度，线段与轴平行，的延长线过原点。求：
（1）气体在状态时的压强。
（2）气体在状态时的温度。
19．如图所示，内壁光滑且长为L=50cm的汽缸固定在水平面上，整个汽缸只有最右侧的面导热，其他面绝热，汽缸内封闭有温度为t0=27℃、压强为的理想气体，开始时处于静止状态的绝热活塞距汽缸左侧L1=20cm。活塞右侧有一个质量是m的空心小球，小球的体积相对于右半部分气体体积可以忽略，开始时小球对活塞底部的压力为mg，现用电热丝对左侧气体加热，使活塞缓慢向右移动（已知大气压强为p0）
（1）试计算当温度升高到t1=377℃时，活塞左侧封闭气体的压强力p1；
（2）左侧气体温度为多少时，小球对汽缸底部的压力为零。
20．如图所示，均匀薄壁U型管竖直放置，左管上端封闭，右管上端开口且足够长，用两段水银封闭了A、B两部分理想气体，下方水银的左右液面高度差，右管上方的水银柱高，初状态环境温度为，A部分气体长度，外界大气压。现保持温度不变，在右管中缓慢注入水银，使下方水银左右液面等高，然后给A部分气体缓慢升温，使A部分气体长度回到，求：
（1）初始状态下A部分气体压强是多少；
（2）右管中注入的水银高度是多少；
（3）升温后的温度是多少。
参考答案
1．A
【详解】
由图像知，一定质量的理想气体由状态A经变到，气体体积先不变，后减小，故选A。
2．C
【详解】
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，图线是过原点的倾斜直线；当缸内气体的压强等于外界的大气压后，气体发生等压膨胀，图线是平行于T轴的直线，故C正确，ABD错误。
故选C。
3．B
【详解】
对于管内封闭气体的压强可得
对气体2也可以有
因为
故
封闭气柱降低相同的温度，两部分气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律得
解得
同理
又因为
即
所以
故气柱上方水银柱均向下移动，B管移动较多。
故选B。
4．A
【分析】
求出气体的状态参量，应用理想气体状态方程求出湖水的深度。
【详解】
以球内的气体为研究对象，有
初状态
末状态
由理想气体状态方程得
代入数据，解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
5．B
【分析】
气体先后经历等压膨胀、等温压缩、等容降温的过程，根据理想气体状态方程
列式分析即可。
【详解】
AB．根据理想气体状态方程
；
等压膨胀过程，温度增加，P﹣T图象与T轴平行；
等温压缩过程，压强增加，P﹣T图象与P轴平行；
等容降温过程，压强减小，P﹣T图象经过坐标原点；
故A错误，B正确；
CD．根据理想气体状态方程
等压膨胀过程，温度增加，V﹣T图象经过坐标原点；
等温压缩过程，压强增加，V﹣T图象与V轴平行；
等容降温过程，压强减小，V﹣T图象与T轴平行；
故C错误，D错误；
故选B。
6．B
【详解】
B．因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确。
A．ab是等温线，压强减小则体积增大，A错误。
C．cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误。
D．连接aO交cd于e，则ae是等容线，即Va＝Ve，因为Vd故选B。
7．B
【详解】
A．给气缸缓慢降温，气体温度降低，由盖·吕萨克定律知气体体积要减小，从气缸结构上看活塞应向上移动，选项A错误；
B．设缸内气体压强p，外界大气压为p0，大活塞面积S，小活塞面积s，活塞和木块的总重力为G，以活塞和气体整体为研究对象，由物体平衡条件知
上活塞再加一个小木块，整体的重力增大，大气压及活塞面积不变，则容器内气体压强必须减小，由玻意耳定律知气体体积要增大，所以两活塞相对汽缸向下移动，选项B正确．
C．让整个装置自由下落，缸内气体压强增大（原来小于大气压强），由玻意耳定律知气体体积要减小，所以气缸向上移动，选项C错误；
D．大气压变大时，由知缸内气体压强要变大，由玻意耳定律知气体体积要减小，所以气缸要向上移动，选项D错误。
故选B。
8．B
【详解】
AB．在药液从B瓶流出后，封闭气体体积增大，温度不变，据
可知，气体压强减小，A瓶中的药液被压入B瓶，所以B中流出多少，A瓶就补充过来多少，故B瓶药液液面保持不变，直到A瓶药液全部流入B瓶后，B瓶药液才开始下降，A错误，B正确；
C.A瓶瓶口与大气相通，压强等于大气压，但液面下降，液体产生的压强减小，因此A瓶中封闭的气体压强增大，B瓶液面未下降时，封闭气体压强不变，故A瓶上方的气压大于B瓶上方的气压，C错误；
D．由于两瓶口通过细管与外界相连，压强始终等于大气压，因此注射速度保持不变，D错误。
故选B。
9．C
【详解】
AB．管内气体压强为
假设扶正过程管内水银位置不变，则水银柱高度h增大，气体压强减小，该过程可看成等温变化，由
可知，气体体积增大，管内空气柱的密度变小，管内空气柱的压强变小，AB错误；
C．由于气体压强减小，故管内水银柱产生的压强变大，C正确；
D．由于槽内水银面上玻璃管的长度l不变，但气体体积增大，故管内水银柱的长度变小，D错误。
故选C。
10．B
【详解】
对A部分气体有
对B部分气体有
因为
，，
联立解得
则
所以B正确；ACD错误；
故选B。
11．CD
【详解】
BD．根据平衡条件
解得
当外界温度升高（大气压不变）时，气体的压强P不变；根据
温度升高时，气体的体积V增大，活塞不动，气缸向下移动，L不变、H减小，B错误，D正确；
AC．根据
当外界大气压P0变小（温度不变）时，P减小，V变大，活塞不动，h不变，气缸向下移动，L不变、H减小，A错误，C正确。
故选CD。
12．ACE
【详解】
在V ?T图象中等压线是过坐标原点的直线。由理想气体状态方程知
可见，当压强增大，等压线的斜率
变小
由题图可确定，BD错误，ACE正确。
故选ACE。
13．AB
【详解】
A．做出V-T图，如图所示
根据图像可得
当时
A气体的体积比B气体的体积大
A正确；
B．当 时
B正确；
C．当时
则
C错误；
D．根据理想气体的状态方程
可知
代入数据得
D错误。
故选AB。
14．AC
【详解】
A．从微观角度来看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能，一个是分子的密集程度，换言之，气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定，故A正确；
B．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定增大，故B错误；
CD．若气体的压强不变而温度降低，根据盖—吕萨克定律可知气体的体积一定减小，所以单位体积内分子个数一定增加，故C正确，D错误。
故选AC。
15．AB
【详解】
ABC．由于气缸导热良好，当环境温度升高时，缸内气体温度升高，内能增大，由于活塞不变，故气体压强不变，由
可知，体积增大，故气体对外做功，AB正确，C错误；
D．由于是理想气体，分子间相互作用力可忽略不计，D错误。
故选AB。
16．（1）；（2）
【详解】
（1）由平衡条件得
解得
又
对密闭气体
解得
（2）绳子拉断瞬间，对活塞a
对活塞b
故绳子拉断瞬间，活塞b已经上移至两个气缸连接处，对密闭气体
解得
17．（1），；（2）
【详解】
（1）汽缸处于平衡状态
解得汽缸内气体压强
根据盖吕萨克定律可得
其中
解得
（2）设在根据玻意耳定律可得
p1V1= p2V2
其中
汽缸和挂的砝码整体处于平衡状态
解得
或
18．（1）；（2）
【详解】
（1）A到B是等温变化，压强和体积成反比，根据玻意耳定律有
解得
（2）由B到C是等压变化，根据盖·吕萨克定律得有
解得
19．（1）；（2）1800K
【详解】
（1）活塞两侧气体压强相同假设活塞向右移动了△L，活塞开始时到右侧面的距离为L2，对于左侧气体由理想气体方程可得
对于右侧气体由理想气体方程可得
解得
（2）对小球受力分析初始状态
小球对地面压力为零时
解得
所以当小球对底而无压力时
所以活塞向右移动了
对右侧气体分析
解得
对左侧气体分析
解得
20．（1）；（3）（3）
【分析】
对气体A,首先经历等温过程，结合平衡条件求解出气体的初始状态气压、末状态气压，结合几何关系求解末状态体积，然后根据玻意耳定律列式求解；气体再次膨胀，根据理想气体状态方程列式求解升温后的温度。
【详解】
（1）由平衡条件可得
（2）初状态体积为
设右管中注入的水银高度是，则末状态气压为
末状态体积为
对A部分气体分析，其做等温变化，根据玻意耳定律有
代入数据解得再加入的水银高
(3)设升温前温度为，升温后温度为T，缓慢升温过程中，对A部分气体分析，升温前
升温结束后
由理想气体状态方程得
解得
则升温后的温度为