2.2气体实验定律（Ⅱ）同步作业（Word版含解析）

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）同步作业（解析版）
1．一定质量的理想气体，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．
2．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
3．在“探究气体压强与体积的关系”的实验中。某同学在实验中测得的数据在计算机屏幕上显示如下表所示，仔细观察“p·V”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的原因可能是(　　)
序号
V(ml)
p(×105Pa)
p·V(×105Pa·ml)
1
20.0
1.0010
20.020
2
18.0
1.0952
19.714
3
16.0
1.2313
19.701
4
14.0
1.4030
19.642
5
12.0
1.6351
19.621
A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大
B．实验时环境温度升高了
C．实验时外界大气压强发生了变化
D．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏
4．2020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
5．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
6．一定质量的理想气体，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℃
7．如图所示，一定质量的理想气体用质量为M的活塞封闭在容器中，活塞与容器间光滑接触，在图中三种稳定状态下的温度分别为，体积分别为且，则的大小关系为（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为h1，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为h2，中间封有一段空气，若（　　）
A．温度升高，则h1增大，h2增大
B．大气压升高，则h1增大，h2增大
C．弯管下移少许距离，则h1增大，h2不变
D．右管中滴入少许水银，则h1不变，h2增大
9．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
10．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
11．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．，，
12．一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列说法中正确的是（　　）
A．A→B温度升高，体积不变
B．B→C压强不变，体积变小
C．C→D压强变小，体积变小
D．B点的温度最高，C点的体积最小
13．一定质量的理想气体，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
14．如图所示，甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是（
）
甲
乙
A．甲是等压线，乙是等容线
B．乙图中p?-t线与t轴交点对应的温度是-273.15℃，而甲图中V-?t线与t轴的交点不一定是-273.15℃
C．由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成直线关系
D．乙图表明温度每升高1℃，压强增加相同，但甲图表明随温度的升高压强不变
15．一定质量的气体在体积不变时，下列有关气体的状态变化的说法正确的是（
）
A．温度每升高1℃，压强的增量是原来压强的
B．温度每升高1℃，压强的增量是0℃时压强的
C．气体的压强和热力学温度成正比
D．气体的压强和摄氏温度成正比
16．室内有一导热性能良好的汽缸竖直放置开口向上，缸内有一质量不可忽略的活塞，活塞横截面积为S，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，稳定时活塞下方封闭一定质量的理想气体；当把汽缸移到室内、外热力学温度比为的室外时，活塞通过轻绳和滑轮悬挂一个与活塞一样重的物块1（如图所示），稳定后测得气体体积与初始状态相同；当在悬挂的重物下方再加上物块2时，稳定后测得气体体积前后的体积比为，室内、外大气压强可视为相等且大小为，活塞始终不滑离汽缸。求：
（ⅰ）活塞所受重力大小；
（ⅱ）若，则物块1和物块2的质量之比为多少。
17．新冠疫情期间，武汉市医疗物资紧缺，全国各地纷纷支援，其中北方某地支援武汉大批钢瓶氧气。每瓶钢瓶容积为，在北方测得氧气压强为，温度为℃。长途运输到医院后，温度升到℃，经质量测量发现漏气2%。实际使用过程中，先用如图所示的活塞式抽气筒与氧气瓶连通缓慢抽气，再充到真空小钢瓶中，然后供病人使用。（不考虑抽气分装过程中的漏气和温度变化，0℃对应的热力学温度为273K）
（1）氧气瓶运到医院后氧气的压强为多少；
（2）若活塞式抽气筒第一次抽气时，抽出氧气体积为，为了使第二次抽出氧气的质量与第一次相同，第二次抽气时，抽气筒内氧气体积应为多少？
18．如图所示，开口向上的绝热汽缸固定在水平地面上，用一横截面积S=30
cm2的轻质绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，开始时，封闭气体的温度t1=27
℃，活塞到缸底的距离L1=100
cm；现将质量为m的物体放在轻质活塞上，重新达到平衡时，轻质活塞下降了20cm，气体的温度变为t2=127
℃。已知外界大气压p0=1.0×105
Pa不变，取重力加速度g=10
m/s2，不计一切摩擦。
（1）求物体的质量m；
（2）若使气体降温，轻质活塞又下降了40cm，求此时气体的温度t3
19．如图所示为上下端均开口的玻璃管，上管横截面积为S，下管横截面积为2S。玻璃管内封闭一定质量的理想气体，气体上面由水银柱封闭，下面由活塞封闭，上下管足够长，用杆顶住活塞，当环境温度为T0时，水银在上管和下管长度均为d，气体长度为2d，已知大气压强为10dcmHg。求：
（1）若保持活塞不动，缓慢升高气体温度，要使封闭气体压强最大，气体温度的最小值是多少；
（2）若保持环境温度不变，缓慢上推活塞，求气体的最小体积。
20．热等静压设备广泛用于材料加工，该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料进行加工处理，改变其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积V1=100dm3，将炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将多瓶氩气压入到炉腔中，使得炉腔中气体在室温27℃下的压强为p1=3.9×107Pa，然后用升高温度的方法继续使炉腔内压强增加到p=1.3×108Pa，加压后的氩气可视为理想气体。
①将炉腔中气体压强增大至p=1.3×108Pa，求此时炉腔中气体的摄氏温度t。
②若每瓶氩气的容积V2=30dm3，使用前瓶中气体压强p2=1.5×107Pa，使用后瓶中剩余气体压强p3=3.0×106Pa，求至少要准备多少瓶氩气?
参考答案
1．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。
2．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。
3．D
【详解】
A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气压与体积，故A错误；
B．实验时环境温度增大了，根据理想气体状态方程
PV乘积变大，故B错误；
C．封闭气体压强与外界大气压强无关，故C错误；
D．实验时注射器的空气向外发生了泄漏，根据理想气体状态方程
常数C与质量有关，变小，故PV乘积减小，故D正确；
故选D。
4．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。
5．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。
6．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。
7．B
【详解】
设三种稳定状态下气体的压强分别为，以活塞为研究对象，三种稳定状态下分别有
可以得出
根据理想气体的状态方程
由得
由得
即
所以选项B正确；ACD错误；
故选B。
8．A
【详解】
A．当温度升高时，由可知，封闭气体的压强增大，体积也增大，h1和h2同时增大，A正确；
B．平衡后管中封闭气体的压强
p=p0+ρgh1=p0+ρgh2
则得
h1=h2
若大气压升高时，封闭气体的压强增大，由玻意耳定律pV=C得知，封闭气体的体积减小，水银柱将移动，使h1和h2同时减小，二者一直相等，B错误；
C．若把弯管下移少许距离，封闭气体的体积减小，压强增大，水银柱将移动，h1和h2同时增加，C错误；
D．若右管中滴入少许水银，封闭气体的体积减小，压强增大，水银柱将移动，h1和h2同时增加，D错误。
故选A。
9．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。
10．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。
11．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。
12．ABD
【详解】
A．从图像直接看出A→B温度升高，因为AB延长线经过原点，是等容线，体积不变，A正确；
B．B→C是等压线，压强不变，根据
，压强不变，随着温度降低，体积变小，B正确；
C．根据，
C→D温度不变，压强变小，体积增大，C错误；
D．由图线直接看出，B点的温度最高；根据得，
，气体的体积与P-T图像的斜率成反比，由图像得
则
所以C点的体积最小，D正确。
故选ABD。
13．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。
14．AD
【详解】
A．由查理定律p=CT=C(t＋273.15)及盖—吕萨克定律V=CT=C(t＋273.15)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；
B．由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为-273.15℃，即热力学温度的0K，故B错误；
C．查理定律及盖—吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故C错误；
D．由于图线是直线，乙图表明温度每升高1℃，压强增加相同，但甲图表明随温度的升高压强不变，故D正确。
故选AD。
15．BC
【详解】
AB．将T=(273＋t)K代入p=CT得
p=C(273＋t)
升高1℃时的压强为
p1=C(274＋t)
所以
Δp=C=
即温度升高1℃，压强的增量是0℃时压强的，故A错误，B正确；
CD．根据查理定律p=CT，知气体的压强与热力学温度成正比，故C正确，D错误。
故选BC。
16．（ⅰ）；（ⅱ）
【详解】
（ⅰ）在室内对活塞
①
移到室外挂上物块1
②
体积不变，根据查理定律
③
因活塞质量与物块1质量相等
由①②③得活塞所受的重力大小
④
（ⅱ）在室外再挂上物块2后，
对活塞和物块1与物块2
⑤
温度不变，根据玻意耳定律
⑥
由②⑤⑥得
⑦
又
若
由④⑦得
⑧
17．（1）；（2）
【详解】
(1)选择氧气瓶到医院后剩余气体为研究对象，这部分气体在北方时的体积为，根据理想气体状态方程可得
代入数据解得
(2)第一次抽气，根据玻意耳定律可得
第二次抽气，根据玻意耳定律可得
理想气体状态方程为
两次抽出气体质量相同，则pV乘积相等，满足
代入数据解得
18．（1）20
kg；（2）
【详解】
（1）设初状态气体的温度为T1，末状态气体的温度T2、压强为p1，活塞到缸底的距离L2
由平衡条件可知，
p1S=p0S+mg
根据理想气体状态方程
代入数据得
m
=
20
kg
（2）设末状态气体的温度T3，活塞到缸底的距离L3，由等压变化知
代入数据得
19．（1）；（2）
【详解】
（1）压强最大时，所有水银均进入上管，根据体积关系，上管水银柱最大高度h=3d，此时气体压强为
气体体积为
时气体压强为
气体体积为
根据理想气体状态方程
解得
（2）保持温度不变，当气体压强最大时，体积最小，此时压强为p2，根据玻意耳定律
解得
20．①2727℃；②11
【详解】
①气体等容变化，根据查理定律得
解得
此时炉腔中气体的摄氏温度为
②温度不变，根据玻意尔定律得
解得
所以至少需要11瓶氩气。