第一章 分子动理论与气体实验定律 单元检测（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（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
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．若已知油酸分子的体积和阿伏伽德罗常数，则能算出（　　）
A．油的密度
B．一滴油的质量
C．油酸的摩尔体积
D．油酸的摩尔质量
3．如图所示，一端封闭、粗细均匀的玻璃管开口向下竖直插入水银槽中，管内封有一定质量的理想气体，体积为V，管内外水银面高度差为h。现保持温度不变，将玻璃管缓慢下压一小段距离。设外界大气压不变，忽略槽内水银面高度变化。则（　　）
A．V变大，h变大
B．V变小，h变小
C．V变小，h变大
D．V变大，h变小
4．如图所示，在倾角的光滑斜面上，放置一个带有活塞A的导热气缸B，当活塞A用轻弹簧拉住时活塞到气缸底部的距离为；当让气缸B开口向下、气缸底部被轻弹簧拉住时，活塞到气缸底部的距离为，并测得=
0.8。已知活塞的质量为m，重力加速度为g，大气压强与气缸横截面积S的乘积S
=
8mg，操作过程中环境温度不变，轻弹簧平行于斜面，sin37°=0.6.则气缸的质量M为（　　）
A．m
B．2.6m
C．3.5m
D．3.9m
5．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．
6．一定质量的某种理想气体，在不同温度下气体分子的运动速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示，横坐标表示分子的运动速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，从图中可知（　　）
A．虚线对应的温度高
B．实线对应的分子平均动能大
C．相同体积下，虚线对应的气体压强大
D．相同压强下，实线对应的气体密度大
7．王明同学在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。他追踪一个小颗粒的运动，每隔一定时间把小颗粒的位置记录在坐标纸上，然后用直线把这些位置按时间顺序依次连接起来，就得到如图所示的小颗粒运动的位置连线。根据这个图，下列描述正确的是（　　）
A．图中折线为小颗粒运动的轨迹
B．小颗粒的运动是无规则的，说明小颗粒分子的运动是无规则的
C．小颗粒的运动是无规则的，说明水分子的运动是无规则的
D．小颗粒沿着笔直的折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的
8．下列事例能说明分子间有相互作用力的是（　　）
A．金属块经过锻打后能改变它原来的形状而不断裂
B．拉断一根钢绳需要用一定的外力
C．食盐能溶于水而石蜡却不溶于水
D．液体一般很难压缩
9．如图所示是一定质量的气体的实验图像，下列说法中正确的是（　　）
A．AB直线的斜率为
B．BA延长线与横轴交点K的坐标为
C．K点的气体压强为
D．0℃时气体压强为
10．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．该气体在体积缓慢增大的过程中，温度可能不变
B．该气体在压强增大的过程中，一定吸热
C．该气体被压缩的过程中，内能可能减少
D．如果该气体与外界没有发生热量交换，则其分子的平均动能一定不变
11．下列说法正确的是（　　）
A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度高
B．由图乙可知，气体由状态A变化到B的过程中，气体分子平均动能一直增大
C．由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力先增大后减小
D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功
12．关于气体的压强，下列说法正确的是（　　）
A．气体分子频繁地碰撞器壁是产生压力形成压强的重要因素
B．大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁各部分压强相等
C．温度升高，分子对器壁碰撞频繁，压强增大
D．温度一定时，体积变小，单位体积内分子数增多，对器壁碰撞更加频繁，压强增大
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．如图所示，竖直放置的绝热圆形气缸内有两组固定于气缸壁的卡环。质量为m的活塞CD放置在体积可忽略的下卡环上，与位于上卡环下方的轻质活塞AB通过轻质弹簧相连。圆形气缸右壁离AB不远处有一小狭缝与外界大气相通，活塞CD下方封闭了长度为L的一定质量的理想气体。初始时刻，封闭气体的温度为，压强为，两个活塞都静止，且AB与上卡环接触但无挤压。现对封闭气体缓慢加热，若上卡环所能承受的最大竖直压力为，外界大气压强为，弹簧的劲度系数，活塞CD的运动可视为缓慢的，且最终不会到达小狭缝所在位置，重力加速度为g，两个活塞的横截面积均为S，则要使上卡环能安全使用。求：
（1）气缸内封闭气体的最高温度；
（2）若封闭气体的温度达到了最高温度，求全过程外界对封闭气体所做的功。
14．目前，很多高端轿车的悬挂系统采用了空气悬架，相较传统的弹簧悬架，能大幅提高轿车的舒适性。对于空气悬架，其工作原理可简化为如图所示装置，一个气缸通过阀门连接气泵，气缸内部横截面积为，上方用一个活塞封住，活塞质量，可沿气缸无摩擦地上下滑动，且不漏气，并与一劲度系数为，原长为的轻弹簧相连。活塞上方放置质量为的重物，开始时弹簧恰好处于原长状态，已知大气压强，重力加速度。
（1）求初始状态气缸内气体压强；
（2）若气缸突然上升，要保持重物静止，则需在气缸上升过程中抽出部分气体，试计算所抽出气体在标准大气压下的体积，变化过程中不计温度变化。
15．如图所示，玻璃管长lo=100cm，一端开口，另一端封闭，内有一段长度h=25cm的水银柱封闭着一定质量的理想气体，当玻璃管开口向下竖直放置时，气柱长l1=70cm，这时大气压强po=75cmHg
，气体温度为T=280K。
（1）保持气体温度不变，将玻璃管缓慢转动到开口向上，求此时气柱的长度；
（2）在玻璃管开口向上时对气体加热，当玻璃管中水银恰好不溢出时，求此时玻璃管中气体的温度。
16．如图所示，上端开口带有卡环、内壁光滑、竖直放置的绝热容器内，有两个厚度不计的活塞，封闭了上、下两部分气体，其中小活塞质量为，导热性能良好，大活塞质量为，绝热，两活塞密封性均良好。细管道横截面积为，粗管道横截面积为，下部分气体中有电阻丝可以通电对封闭气体进行加热。若下部分封闭气体初始温度为，此时各部分长度。已知大气压强，外界环境温度保持不变，重力加速度g取，取现对电阻丝通电以缓慢升高气体温度。
（1）求当小活塞刚好移至顶部时，下部分气体的温度；
（2）求当下部分封闭气体的温度为时，上部分气体的压强。
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】
已知油酸分子体积，根据V=NAV0可以计算出油酸的摩尔体积；但由于不知道密度，故无法求解油酸的摩尔质量，更不能求解一滴油的质量；故C正确，ABD错误。
故选C。
3．B
【详解】
以试管内水银柱为研究对象，则有
现保持温度不变，将玻璃管缓慢下压一小段距离，则管内水银柱上方的空气体积减小，气体压强增大，而此时外界大气压强不变，因此，管内水银柱的高度减小。
故选B。
4．C
【详解】
当活塞被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为，对气缸根据平衡条件有
当气缸被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为，对活塞根据平衡条件有
缸内气体做等温变化，根据玻意耳定律有
解得
所以C正确；ABD错误；
故选C。
5．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。
6．B
【详解】
AB．由图可知图中实线对应的速率较大，由于温度越高，速率大的分子占的比例越大，则实线对应的气体分子温度较高，温度是平均动能的标志，图中实线对应的温度高，则分子平均动能大，故B正确，A错误；
C．由理想气体状态方程
可得相同体积下，实线对应的气体压强大，故C错误；
D．由
联立可得
可得质量相同，压强相同，温度越高，密度越小，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
AD．图中的折线只是每隔一定的时间，小颗粒的位置的连线，也许在这一小段时间内，小颗粒又移动到了其他的位置，并不规则运动，故图中的折线不是小颗粒的运动轨迹，AD错误；
BC．该图能够说明小颗粒的运动是无规则的，但不能说明组成小颗粒的分子的运动是无规则的。该图也能够说明水分子的无规则运动。正是水分子的无规则运动，从而对小颗粒的碰撞是无规则的，使得小颗粒的受力方向不同，从而呈现了这种小颗粒的无规则运动，B错误，C正确。
故选C。
8．ABD
【详解】
A．金属块经过锻打后能改变它原来的形状而不断裂，说明分子间有引力，故A正确；
B．拉断一根钢绳需要用一定的外力，说明分子间有引力，故B正确；
C．食盐能溶于水而石蜡却不溶于水，这是由物质的溶解特性所决定的，与分子间的相互作用力无关，故C错误；
D．液体一般很难压缩，说明分子间有斥力，故D正确。
故选ABD。
9．ABD
【详解】
AB．图像的横截距为-273℃，即K点的坐标为，所以图像的斜率为，AB正确；
C．由图可知，K点的气体压强为0。C错误；
D．由图可知，0℃时气体压强为。D正确。
故选ABD。
10．AC
【详解】
A．由理想气体状态方程
＝C
可知V缓慢增大时，当pV不变时，则温度不变，A正确。
B．同理p增大时如果V减小且pV不变，则T不变，内能U不变，外界对系统做正功W，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0，知Q为负，放出热量，B错误。
C．由
＝C
分析知V减小时T可能减小，即内能可能减小，C正确。
D．由
知，当Q＝0时，如果W≠0，则，即温度变化，分子平均动能变化，D错误。
故选AC。
11．ACD
【详解】
A．当温度升高时分子的平均动能增大，则分子的平均速率也将增大，题图甲中状态①的温度比状态②的温度高，故A正确；
B．一定质量的理想气体由状态A变化到B的过程中，由题图乙知状态A与状态B的pV相等，则状态A与状态B的温度相同，由p－V图线的特点可知，温度升高，pV增大，所以气体由状态A到状态B温度先升高再降低到原来温度，所以气体分子平均动能先增大后减小，故B错误；
C．由题图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子力表现为引力，分子间的作用力先增大后减小，故C正确；
D．题图丁为分子势能图线，r2对应的分子势能最小，则r2对应分子间的平衡距离r0，当分子间的距离r故选ACD。
12．ABD
【详解】
A．气体分子频繁地碰撞器壁是产生压力形成压强的重要因素，A正确；
B．大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁各部分压强相等，B正确；
C．气体的体积一定时，温度升高，分子的平均动能增大，分子对器壁的撞击力增大，压强增大，
C错误；
D．温度一定时，体积变小，单位体积内分子数增多，对器壁碰撞更加频繁，压强增大，D正确。
故选ABD。
13．（1）；（2）
【详解】
（1）当弹簧对AB竖直向上的压力大小为时，CD已经离开下卡环，弹簧设形变量为，满足关系
代入数据，则有
则此时封闭气体的压强为，由CD的受力可知
则有
对封闭气体，设温度为T，则由气体状态方程为
可得
（2）由题可知，弹簧初始状态为原长。设CD恰好上升时气体压强为，对CD由受力分析可知
则有
外界对封闭气体做功为
14．（1）；（2）
【详解】
（1）设开始时气缸内气体压强为，对重物和活塞，由平衡条件可知
代入数据得
（2）气缸上升，活塞位置不变，则弹簧弹力
设气缸内压强为，则
代入数据得
设气缸内原有气体在压强下体积为V，由
知
所以抽出气体在标准大气压下的体积为
15．（1）
l2=35
cm（2）600
K
【详解】
（1）设气体柱横截面积为s，对封闭气体柱，
管口向下时
p1=p0-ρgh=50
cmHg
V1=sl1
T1=280
K
管口向上时
p2=p0+ρgh=100
cmHg
V2=sl2
T2=280
K
由玻意耳定律
p1V1=p2V2
解得
l2=35
cm
（2）设玻璃管中气体的温度升高到T3时，水银恰好不溢出，对封闭气体柱
p3=p2=100
cmHg
V3=s（l0-h）
由盖-吕萨克定律
解得
T3=600
K
16．（1）；（2）
【详解】
（1）在小活塞刚好移至顶部前，上部分气体的压强和温度均不变，所以体积保持不变。小活塞向上移动了
大活塞向上移动
对于下部分气体，压强不变，初态体积
温度
此时体积
设此时温度为，根据盖-吕萨克定律得
解得
（2）设当大活塞刚好移至粗细管道连接处时，下部分封闭气体的温度为，对上部分气体，初态
体积为
末态
由玻意耳定律得
代入数据解得
对下部分气体，初态时对大活塞受力分析，根据平衡条件得
体积
温度
末态
体积
根据理想气体状态方程得
代入数据解得
当下部分封闭气体的温度为时，末态体积仍为
所以上部分气体压强为