第一章 分子动理论与气体实验定律 单元检测试题（word版含解析）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
第一章
分子动理论与气体实验定律
单元检测试题（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．对一定质量的气体，通过一定的方法得到了分子数目f与速率v的两条关系图线，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．曲线Ⅰ对应的气体温度较高
B．曲线Ⅰ对应的气体分子平均速率较小
C．曲线Ⅱ对应的图线与横坐标轴所围面积较大
D．曲线Ⅱ对应的图线与横坐标轴所围面积较小
2．某种气体在两种不同温度下的气体分子速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示，横坐标ν表示分子速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，从图中可得（　　）
A．温度升高，曲线峰值向左移动
B．实线对应的气体分子温度较高
C．虚线对应的气体分子平均动能较大
D．与实线相比，虚线对应的速率在间隔内的气体分子数较少
3．当分子间的作用力表现为引力时，若分子间距离增大，则（
）
A．分子力一定减小
B．分子力一定增大
C．分子势能一定减小
D．分子势能一定增大
4．在研究气体性质时，若分子间距离足够大，可以不计分子大小和分子间相互作用力，我们把它叫做理想气体。对于一定质量的某种理想气体，下列说法正确的是（
）
A．气体温度升高，每一个分子的动能都增大
B．气体温度升高，气体分子的平均动能增大
C．外界对气体做功，气体内能一定增大
D．气体对外界放热，气体内能一定减小
5．一定质量的气体从状态a开始，经历ab、bc两个过程，其p-T图像如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．状态a的体积小于状态b的体积
B．状态a的体积小于状态c的体积
C．状态a分子的平均动能大于状态b分子的平均动能
D．状态a分子的平均动能大于状态c分子的平均动能
6．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的关系如图所示。图中分子势能的最小值为-E，若两分子所具有的总能量为零，则下列说法中正确的是（　　）
A．乙分子在P点（x=x2）时，加速度最大
B．乙分子在P点（x=x2）时，动能为E
C．乙分子在Q点（x=x1）时，处于平衡状态
D．乙分子的运动范围为x≤x1
7．一定质量的气体在等压变化中体积增大了，若气体原来的温度是27
℃，则温度的变化是（　　）
A．升高到450K
B．升高了150
℃
C．升高到40.5
℃
D．升高到450
℃
8．图示为在观察液体中小颗粒的布朗运动时每隔30s记下小颗粒位置的放大图，以下叙述中正确的是（　　）
A．图线表示液体分子无规则运动的轨迹
B．图线表示固体小颗粒无规则运动的轨迹
C．做布朗运动的固体颗粒小一些，布朗运动会明显
D．固体颗粒的无规则运动是因为受到各个方向液体分子撞击的力不平衡
9．在下列图中，不能反映一定质量的理想气体经历了等温变化→等压变化→等容变化后，又可以回到初始状态的图是（　　）
A．B．C．D．
10．如图为一定质量的理想气体两次不同体积下的等容变化图线，有关说法正确的是（　　）
A．a点对应的气体分子的数密度大于b点对应的气体分子的数密度
B．a点对应的气体状态其体积等于b点对应的气体体积
C．由状态a沿直线ab到状态b，气体经历的是等容过程
D．由状态a沿直线ab到状态b，气体经历的是等温过程
11．如图为焦耳实验装置示意图，用绝热性能良好的材料制作容器，重物下落时带动叶片转动，搅拌容器里的水，引起水温升高，关于这个实验，下列说法正确的是（　　）
A．该装置可测定做功和内能变化的关系
B．做功增加了水的热量
C．做功增加了水的内能
D．功和热量是完全等价的，无区别
12．分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能），下列说法正确的是（　　）
A．乙图为分子势能与分子间距离的关系图线
B．随分子间距离的增大，分子间作用力先减小后一直增大
C．分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，但斥力减小得更快
D．在阶段，分子间作用力减小时，分子势能也一定减小
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．如图所示，两气缸A、B粗细相同，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；B上端封闭，A上端与大气连通；两气缸除B顶部导热外，其余部分均绝热两气缸中各有一厚度和质量均可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氧气，活塞b上方充有氦气；大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为27℃，系统处于平衡状态，此时活塞a、b均在气缸的正中央。
（1）现通过电阻丝缓慢加热氧气，当活塞a恰好升至顶部时，求氧气的温度；
（2）继续缓慢加热，使活塞b上升，当温度上升到377℃时，活塞b上升的距离与气缸高度的比值。
14．如图所示，固定的绝热汽缸内有一质量为m的“T”型绝热活塞（体积可忽略），距汽缸底部h0处连接一U形管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离汽缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差，已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为g，求：
①初始时，水银柱两液面高度差；
②通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两水银面相平。
15．电压力锅的锅盖上设有安全阀（泄气阀）和浮子阀。加热一段时间后，浮子阀自动浮起让锅内形成高压封闭空间。烹饪结束后，为了尽快安全开盖，可通过掀开泄气阀放气的方式使锅内降压至浮子阀下沉，便可安全开盖。上述过程可以简化模型如下：
如图，气缸容积为V，其顶部有一个自动阀门K（类比浮子阀）和一个排气塞（类比泄气阀）。当气缸内压强小于或等于1.2P0（P0为一个标准大气压强）时，阀门K将自动处于开启状态；当气缸内压强大于1.2P0时，阀门K将自动处于关闭状态。排气孔横截面积为S，由质量为m的排气塞盖住，塞子在被顶起前与小孔能保持良好的密闭性。开始时，气缸内气体压强为P0，温度为T0，给气缸缓慢加热，当气缸内压强为1.6P0时，缸内气体温度为T
。重力加速度为g，塞子质量
。
（1）要使塞子不被顶起，则缸内气体的最高温度是多少？
（2）缸内气体处于最高温度时，掀开塞子进行排气，求排出的气体的质量与未排气前缸内气体质量的比值是多少时，K阀门能自动开启？（忽略排气过程中气缸内气体温度的变化）
16．假设外界大气压恒为，环境温度恒定不变，取一个一端封闭的长为的玻璃管，在其中注入长度为的水银柱，当其开口向下放置时，测量可知封闭气柱的长度为，如果将其按如图的方式插入水银槽中，用力向下按玻璃管直到上端气柱长度为为止，计算结果保留三位有效数字，求：
（1）上端气柱的压强；
（2）下端气柱的长度和从下端进入玻璃管内的水银柱的长度。
参考答案
1．B
【详解】
AB．温度增大时，分子平均速率增大，即分子速率较大的分子占比增大，由图知气体在状态Ⅰ时分子平均速率较小，曲线Ⅱ对应的气体分子平均速率较大，则知气体在状态II时温度较高，A错误，B正确；
CD．由题图可知，两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故CD错误；
故选B。
2．B
【详解】
AB．实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实验对应的温度大，当温度升高时，曲线峰值向右移动，故B正确，A错误；
C．由图可知，具有最大比例的速率区间，实线对应的速率大，说明实线对应的平均动能较大，虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形，故C错误；
D．由图像可知，与实线相比，虚线对应的速率在间隔内的气体分子数较多，选项D错误。
故选B。
3．D
【详解】
如图所示为分子引力，分子斥力，分子力随分子间距离变化的关系图线，由此可见当分子间的作用力表现为引力时，若分子间距离增大分子力可能增大。可能减少；此过程中分子力做负功，因此分子势能一定增加。
故选D。
4．B
【详解】
A．气体温度升高，绝大多数气体分子的动能都增大，但个别分子的动能也可能减小，A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，因此温度升高，气体分子的平均动能一定增大，B正确；
C．物体内能的变化与做功和热传递两个因素有关。外界对气体做功，同时物体有可能向外界放出热量，内能有可能不变甚至减小，C错误；
D．物体内能的变化与做功和热传递两个因素有关。气体对外界放热，同时也有可能外界对气体做功，气体的内能不一定减小，D错误。
故选B。
5．B
【详解】
AB．根据理想气体状态方程
可知，当体积不变时，压强与温度成正比，所以状态a的体积等于状态b的体积；从b到c温度不变，则压强与体积成反比，压强减小，体积增大，所以状态b的体积小于状态c的体积，则
A错误B正确；
CD．温度是气体分子平均动能的标志，状态b的温度高于状态a的温度，状态b的温度等于状态c的温度，所以状态a、b、c分子的平均动能大小关系为
CD错误。
故选B。
6．B
【详解】
A．乙分子在P点（x=x2）时，分子势能最小，可知该点分子力为零，加速度为零，即加速度最小，故A错误。
B．乙分子在P点分子势能为-E，两分子所具有的总能量为零，则其动能为E，故B正确。
C．乙分子在P点，分子势能最小，分子力为零，处于平衡状态，在Q点分子力表现为斥力，不是平衡状态，故C错误。
D．当x＜x1时分子势能为正，总能量为0，动能应为负，是不可能的，因此分子的运动范围为x≥x1，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】
由盖-吕萨克定律
可得
则温度变化了
故ACD错误，B正确。
故选B。
8．CD
【详解】
AB．根据题意，每隔30s把观察到的花粉颗粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线，故每段30秒内连线也不是颗粒的运动轨迹，更不是液体分子的运动轨迹，故AB错误；
C．做布朗运动的固体颗粒越小，受到液体分子撞击的不平衡性越明显，布朗运动越明显，故C正确；
D．固体颗粒的无规则运动是因为受到各个方向液体分子撞击的力不平衡，故D正确。
故选CD。
9．ABC
【详解】
根据
可知，、、图像的意义可以判断，其中选项ABC显示的都是理想气体经历了等温变化→等容变化→等压变化，D选项图中经历了等温变化→等压变化→等容变化，故选ABC。
10．AD
【详解】
AB．由，a点对应的气体状态其体积小于b点对应的气体体积，故a点对应的气体分子的数密度大于b点对应的气体分子的数密度，故A正确，B错误；
CD．由状态a沿直线ab到状态b，气体经历的是等温过程，故C错误，D正确。
故选AD。
11．AC
【详解】
A．该实验测定做功和内能变化的关系，故A正确；
C．该实验是绝热过程，没有热传递，水内能的改变是由于做功，故C正确；
BD．做功表示能量的转化，而热量表示热传递中内能的转移，二者有区别，故选项BD错误。
故选AC。
12．ACD
【详解】
A．当r=r0时，F=0，Ep达到最小值，所以甲图为F-r图线，乙图为Ep-r图线，故A正确；
B．由题图甲可知，随分子间距离的增大，分子间作用力可能先减小后增大，之后再减小，故B错误；
C．分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，但斥力减小得更快，故C正确；
D．由题图可知，在r故选ACD。
13．（1）450K；（2）1∶8
【详解】
（1）由于活塞a的质量忽略不计，所以当活塞a恰升至顶部时，氧气的压强始终为p0，活塞a升至顶部的过程中，活塞b不动，活塞a、b下方的氧气经历等压过程。设气缸A的容积为V0，氧气初态体积为
V1=V0
温度为
T1=（27+273）K=300K
氧气末态体积为
温度为T2，根据盖.吕萨克定律可得
解得
T2=450K
（2）活塞a升至顶部后，继续缓慢加热，当温度加热至377℃时，设活塞b上升的距离与气缸高度比值为x，以活塞a、b下方的氧气为研究对象，
氧气初态：压强
p3=p0
体积
温度
T3=450K
氧气末态：压强P4，体积
温度
T4=650K
由理想气体状态方程可得
活塞a升至顶部后，继续缓慢加热，当温度加热至377℃时，该过程中活塞b上方的氦气发生了一个等温过程。
氦气初态体积为
压强为
p5=p0
氦气末态体积为
压强为
p6=p4
根据玻意耳定律可得
解得
14．①；②
【详解】
①对活塞平衡
得封闭气体压强
设初始时水银柱液面高度差为h，则气体压强
得
②降低温度直至两液面相平的过程中，封闭气体先等压变化，后等容变化，则初状态有
，，
末状态有
，，
根据理想气体状态方程
得
15．（1）
；（2）
【详解】
（1）塞子恰好被顶起时，缸内气体压强为Pm
，
根据理想气体状态变化方程
解得
（2）要使K阀门自动开启，即缸内压强为小于或等于1.2P0
，排气过程温度不变，有
解得
质量之比为
16．（1）；（2），19.9cm
【详解】
（1）对上端气体分析有
由玻意耳定律
解得
（2）对下端部分气体分析有
，
由玻意耳定律
解得
则下端气柱的长度和从下端进入玻璃管内的水银柱的长度