2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册 2.2气体实验定律（Ⅱ）同步练习（解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
2.2气体实验定律（Ⅱ）同步练习（解析版）
1．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）
2．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
3．在水瓶中装入半瓶热水盖紧瓶盖，一段时间后发现瓶盖变紧，由此可推断瓶内气体分子单位时间内对瓶盖的撞击次数、气体分子平均动能的变化情况分别是（　　）
A．减少，减小
B．减少，增大
C．增多，减小
D．增多，增大
4．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．若大气压强不变，温度升高，x增大
B．若大气压强不变，温度降低，x增大
C．若气温不变，大气压强增大，x减小
D．若气温不变，大气压强减小，x增大
5．将质量相同的同种气体A、B分别密封在体积不同的两容器中，保持两部分气体体积不变，A、B两部分气体的压强随温度t的变化曲线如图所示。则不正确的是（　　）
A．A部分气体的体积比B部分小
B．A、B直线的延长线将相交于t轴上的同一点
C．A、B气体温度改变量相同时，压强改变量相同
D．A、B气体温度改变量相同时，A部分气体压强改变量较大
6．某同学用如图装置“研究一定质量气体在体积不变时，其压强与温度的关系”。测得初始状态的压强为
，温度为。现逐渐加入热水使水温升高，同时测量压强和温度，
并记录下每次测量结果与初始值的差值和。该过程中下列图像一定正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
7．如图所示是一种火炮的复位装置示意图，开炮时，炮管反冲带动连杆活塞使油压缩空气，此过程空气跟外界没有热传递，反冲结束后，被压缩的空气推动活塞使炮管复位，设开炮前封闭空气的压强为，热力学温度为，体积为，炮管反冲使空气的热力学温度为，体积压缩为，则反冲后空气的压强为（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如图，一气缸开口向右、固定于水平地面，一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，外界大气压为，活塞紧压于小挡板右侧。缓慢升高封闭气体温度，封闭气体压强随变化图像可能正确的是（　　）
A．
B．
C．D．
9．2020年1月1日（胎压监测系统）强制安装法规已开始执行。汽车行驶时显示某一轮胎内的气体温度为27℃，压强为240，已知该轮胎的容积为30L，阿伏加德罗常数为，0℃、1下1任何气体的体积均为22.4L，。则该轮胎内气体的分子数约为（　　）
A．
B．
C．
D．
10．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
11．房间里气温升高3oC时，房间内的空气将有1%逸出到房间外，由此可计算出房间内原来的温度是（　　）
A．oC
B．7oC
C．27oC
D．24oC
12．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
13．对一定质量的理想气体，以下状态变化中可以实现的是（　　）
A．降低温度时，压强不变，体积增大
B．升高温度时，压强增大，体积减小
C．温度不变时，压强体积都增大
D．升高温度时，体积不变，压强增大
14．一定质量的理想气体置于体积一定的容器中，在温度为T1和T2时，各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图甲中的实线和虚线所示。下列说法正确的是（　　）
A．甲图中两曲线下方的面积不相等
B．理想气体在T1时，分子平均动能和内能更大
C．想气体温度从T2变为T1时，其p-T图如图乙所示
D．理想气体在T2时，单位时间单位面积上气体分子对器壁撞击的次数更多
15．如图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直固定，左管上端封闭右管开口，管内封闭了一段空气柱，左侧上段水银柱位于封闭端的顶部，长度为，下段水银的两液面的高度差，外界大气压强。已知在温度时，空气柱长度为，随着空气柱温度的变化，空气柱长度发生变化，试求当空气柱的长度变为时，温度为多少摄氏度。
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，一活塞将一定质量的理想气体封闭在固定导热汽缸内，活塞可沿汽缸无摩擦地滑动，活塞横截面积为，质量不计。开始时活塞距离汽缸底部为，外界大气压强，环境温度为℃。
（1）当环境温度缓慢升高至57℃时，活塞距离汽缸底部的距离为多少？
（2）当环境温度升高至57℃时，为使活塞距离汽缸底部的距离仍为，可对活塞施加一水平向左的推力F使活塞处于平衡状态，求推力F应为多大？
18．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。
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．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。
2．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。
3．A
【详解】
一段时间后，瓶内气体温度降低，根据查理定律可知，体积不变，故其压强变小。可推断瓶内气体分子单位时间内对瓶盖的撞击次数减少，气体分子平均动能对应宏观上的温度，故减小。
故选A。
4．B
【详解】
设玻璃泡A中气体压强为p，外界大气压强为p'，则p'=p+pgx，且玻璃泡中气体与外界大气温度相同。
AB．根据理想气体的状态方程可知，当大气压强不变，温度升高，A压强增大，x减小，温度降低，x增大，A错误，B正确；
CD．气温不变，大气压强增大，x增大，大气压强减小，x减小，CD错误。
故选B。
5．C
【详解】
AB．由图可知，A、B两部分气体都发生等容变化，P-t图线都过t轴上-273℃的点(绝对零度)。由理想气体状态方程
可得
图像的斜率越大，则气体的体积越小，故A部分气体的体积比B部分小，AB正确，不符合题意；
CD．A图线的斜率较大，由数学知识可知温度改变量相同时，A气体压强改变量较大。C错误，符合题意，D正确，不符合题意。
故选C。
6．C
【详解】
CD.由公式
可知
则
，
故C正确，D错误；
AB.由公式
可知
若横坐标是摄氏温度，则B正确，若横坐标是绝对温度，则A正确，
本题选一定正确的故选C。
7．C
【详解】
根据理想气体状态方程
解得反冲后空气的压强为
故选C。
8．B
【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的直线；当缸内气体的压强等于外界的大气压时，气体发生等压膨胀，图线是平行于T轴的直线。
故选B。
9．B
【详解】
设胎内气体经过一定过程后温度变为，压强变为，体积变为，则由理想气体方程得
所以
该状态下气体的物质的量为
所以气体的分子数约为
故选B。
10．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。
11．D
【详解】
充气、抽气与漏气问题中往往以所有的气体为研究对象。以升温前房间里的气体为研究对象，由盖吕萨克定律得
解得
故
℃
所以D正确；ABC错误；
故选D。
12．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。
13．BD
【详解】
A．降低温度时，压强不变，根据=C知V减小，故A错误；
B．升高温度时，压强增大，根据=C知V可能减小也可能增大，故B正确；
C．温度不变时，压强增大，根据=C知V减小，故C错误；
D．升高温度时，体积不变，根据=C知压强增大，故D正确。
故选BD。
14．BC
【详解】
A．甲图中两曲线下方的面积表示气体的分子数总和，总数不变因此下方面积相等。A错误；
B．理想气体在T1时，图像右移，温度更高，所以分子平均动能增大，内能增大。B正确；
C．想气体温度从T2变为T1时，体积不变，根据理想气体状态方程，压强与温度成正比。C正确；
D．理想气体在T2时，温度较低，分子运动的平均速率较小，所以单位时间单位面积上气体分子对器壁撞击的次数要少。D错误。
故选BC。
15．
【详解】
以封闭的空气柱为研究对象，初状态
空气柱的长度变为过程中，假设上段水银柱没有向下移动，则下段水银的两液面高度差变为
空气柱压强变为
假设错误，上段水银柱向下移动，上段水银柱的上方形成真空，时
由理想气体状态方程得
解得
则
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）11cm；（2）100N
【详解】
（1）初态：，V0=h0S
T0=t0+273=300K
末态：，V1=h1S
T1=t1+273=330K
由盖吕萨克定律可得
解得
h1=11cm
（2）活塞距离汽缸底部的距离仍为10cm，由查理定律得
带入数据解得
对活塞
代入数据解得
F=100N
18．（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
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