第8章 气体测评（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 第8章 气体测评（Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 231.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-22 14:21:25 | ||
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文档简介
第八章测评
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。在每小题给出的选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.关于理想气体的下列说法正确的是( )
A.气体对容器的压强是由气体的重力产生的
B.气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的
C.一定质量的气体,分子的平均动能越大,气体压强也越大
D.压缩理想气体时要用力,是因为分子之间有斥力
2.已知离地面越高大气压强越小,温度也越低。现有一气球由地面向上缓慢升起,则大气压强与温度对此气球体积的影响如何( )
A.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积增大
B.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积减小
C.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积减小
D.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积增大
3.如图所示,元宵佳节,室外经常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛,若忽略空气分子间的作用力,大气压强不变,当点燃灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后,灯笼内的空气( )
A.分子总数减少
B.分子的平均动能不变
C.压强不变,体积增大
D.单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增大
4.
如图所示,玻璃管A和B同样粗细,A的上端封闭,两管下端用橡皮管连通,两管中水银柱高度差为h,若将B管慢慢地提起,则( )
A.A管内空气柱将变长
B.A管内空气柱将变短
C.两管内水银柱高度差不变
D.两管内水银柱高度差将减小
5.中学物理课上有一种演示气体定律的有趣仪器——哈勃瓶,它是一个底部开有圆孔,瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球,气球的吹气口反扣在瓶口上,瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中,瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体,在对气球缓慢吹气过程中,当瓶内气体体积减小ΔV时,压强增大20%。若使瓶内气体体积减小2ΔV,则其压强增大( )
A.20% B.30% C.40% D.50%
6.下列各图中,p表示压强,V表示体积,T表示热力学温度,t表示摄氏温度,各图中正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是( )
7.如图所示,两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体,这时管下端开口处内外水银面高度差为h2,若保持环境温度不变,当外界压强增大时,下列分析正确的是( )
A.h2变长 B.h2不变
C.h1上升 D.h1下降
8.有一压力锅,锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10-6 m2,限压阀重为0.7 N。使用该压力锅煮水杀菌,根据下列水的沸点与气压关系的表格,分析可知压力锅内的最高压强和最高水温分别约为(大气压强为1.01×105 Pa)( )
压力锅示意图
p/×105 Pa 1.01 1.43 1.54 1.63 1.73 1.82 1.91 2.01 2.12 2.21
t/℃ 100 110 112 114 116 118 120 122 124 126
A.1.01×105 Pa B.2.01×105 Pa
C.122 ℃ D.124 ℃
9.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
10.如图所示,质量为M、导热性能良好的汽缸由一根平行于斜面的细线系在光滑斜面上。汽缸内有一个质量为m的活塞,活塞与汽缸壁之间无摩擦且不漏气。汽缸内密封有一定质量的理想气体。如果大气压强增大(温度不变),则( )
A.气体的体积减小
B.细线的张力增大
C.气体的压强增大
D.斜面对汽缸的支持力增大
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
11.(7分)如图是医院用于静脉滴注的示意图,倒置的输液瓶上方有一段气体A,密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管,其中a管与大气相通,b管为输液软管,中间又有一气室B,而其c端则通过针头接入人体静脉。
(1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB,则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为 。
(2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下,药液滴注的速度 (选填“越滴越慢”“越滴越快”或“恒定”)。
12.(9分)如图所示为一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出气体的体积)的装置,A为开口薄壁圆筒,排尽其中的空气,倒扣在水中。测量时,被测者尽力吸进空气,再通过B管用力将气体吹入A中,使A浮起。设整个过程中呼出气体的温度保持不变。
(1)呼出气体的分子热运动的平均动能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)设圆筒A的横截面积为S,大气压强为p0,水的密度为ρ,桶底浮出水面的高度为h,桶内外水面的高度差为Δh,被测者的“肺活量”,即V0= 。
三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)如图所示,用U形管和细管连接的玻璃烧瓶A和橡胶气囊B内都充有理想气体,A浸泡在温度为27 ℃的水槽中,U形管右侧水银柱比左侧高h=40 cm。现挤压气囊B,使其体积变为原来的,此时U形管两侧的水银柱等高。已知挤压过程中气囊B温度保持不变,U形管和细管的体积远小于A、B的容积,变化过程中烧瓶A中气体体积可认为不变。(大气压强相当于75 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa)
(1)求烧瓶A中气体压强;
(2)将橡胶气囊B恢复原状,再将水槽缓慢加热至47 ℃,求U形管两侧水银柱的高度差。
14.(10分)一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强相当于75.0 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa。环境温度不变。
15.(14分)(2020全国卷Ⅰ)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐中气体的压强相等。求调配后
(1)两罐中气体的压强;
(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。
参考答案：
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。在每小题给出的选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.关于理想气体的下列说法正确的是( )
A.气体对容器的压强是由气体的重力产生的
B.气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的
C.一定质量的气体,分子的平均动能越大,气体压强也越大
D.压缩理想气体时要用力,是因为分子之间有斥力
解析气体对容器的压强是由气体分子对器壁的碰撞产生的,选项A错误,B正确;气体的压强与分子密集程度及分子的平均动能大小有关,平均动能越大则温度越高,但如果体积变为很大,压强可能减小,故选项C错误;压缩理想气体要用力,克服的是气体的压力(压强),而不是分子间的斥力,选项D错误。
答案B
2.已知离地面越高大气压强越小,温度也越低。现有一气球由地面向上缓慢升起,则大气压强与温度对此气球体积的影响如何( )
A.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积增大
B.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积减小
C.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积减小
D.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积增大
解析若温度不变,大气压强减小时,内部气体压强不变,则气体将要膨胀,体积增大,故大气压强减小有助于气球体积增大;若压强不变,温度降低时,根据理想气体状态方程=C得知,气体的体积将要减小,故温度降低有助于气球体积减小。选项A、B、D均错误,C正确。
答案C
3.如图所示,元宵佳节,室外经常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛,若忽略空气分子间的作用力,大气压强不变,当点燃灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后,灯笼内的空气( )
A.分子总数减少
B.分子的平均动能不变
C.压强不变,体积增大
D.单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增大
解析蜡烛燃烧后,灯笼内温度升高,部分气体分子将从灯笼内部跑到外部,所以灯笼内分子总数减少,故A正确;灯笼内温度升高,分子的平均动能增大,故B错误;灯笼始终与大气连通,压强不变,灯笼内气体体积也不变,故C错误;温度升高,气体分子的平均动能增大,每次与器壁碰撞的分子平均作用力增大,而气体压强不变,所以单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数减少,故D错误。
答案A
4.
如图所示,玻璃管A和B同样粗细,A的上端封闭,两管下端用橡皮管连通,两管中水银柱高度差为h,若将B管慢慢地提起,则( )
A.A管内空气柱将变长
B.A管内空气柱将变短
C.两管内水银柱高度差不变
D.两管内水银柱高度差将减小
解析将B管慢慢提起,可以认为气体温度不变。在气体的压强增大时,体积减小,所以气柱将变短,而pA=p0+ph,所以高度差增大。
答案B
5.中学物理课上有一种演示气体定律的有趣仪器——哈勃瓶,它是一个底部开有圆孔,瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球,气球的吹气口反扣在瓶口上,瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中,瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体,在对气球缓慢吹气过程中,当瓶内气体体积减小ΔV时,压强增大20%。若使瓶内气体体积减小2ΔV,则其压强增大( )
A.20% B.30% C.40% D.50%
解析此过程可以看作等温过程,设原来气体压强为p,1.2p(V-ΔV)=pV,p2(V-2ΔV)=pV,解得:p2=1.5p,所以选D。
答案D
6.下列各图中,p表示压强,V表示体积,T表示热力学温度,t表示摄氏温度,各图中正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是( )
解析气体做等压变化,A图象中压强不变,B、D图象中的压强变化,故A正确,B、D错误;根据查理定律,则=C(常数),有V=CT,因此V-T图象为过原点的直线,故C正确。
答案AC
7.如图所示,两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体,这时管下端开口处内外水银面高度差为h2,若保持环境温度不变,当外界压强增大时,下列分析正确的是( )
A.h2变长 B.h2不变
C.h1上升 D.h1下降
解析被封闭气体的压强为p=p0+ph1,或p=p0+ph2,则始终有h1=h2;当p0增大时,被封闭气体的压强增大,由玻意耳定律知,封闭气体的体积应减小。
答案BD
8.有一压力锅,锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10-6 m2,限压阀重为0.7 N。使用该压力锅煮水杀菌,根据下列水的沸点与气压关系的表格,分析可知压力锅内的最高压强和最高水温分别约为(大气压强为1.01×105 Pa)( )
压力锅示意图
p/×105 Pa 1.01 1.43 1.54 1.63 1.73 1.82 1.91 2.01 2.12 2.21
t/℃ 100 110 112 114 116 118 120 122 124 126
A.1.01×105 Pa B.2.01×105 Pa
C.122 ℃ D.124 ℃
解析限压阀产生的压强p1=Pa=105Pa,锅内压强为p=p1+p0=2.01×105Pa,选项B正确。由表中对应的温度,可知选项C正确。
答案BC
9.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
解析在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k=变小。由题图可确定pa答案AC
10.如图所示,质量为M、导热性能良好的汽缸由一根平行于斜面的细线系在光滑斜面上。汽缸内有一个质量为m的活塞,活塞与汽缸壁之间无摩擦且不漏气。汽缸内密封有一定质量的理想气体。如果大气压强增大(温度不变),则( )
A.气体的体积减小
B.细线的张力增大
C.气体的压强增大
D.斜面对汽缸的支持力增大
解析设大气压强为p0,封闭气体压强为p,活塞面积为S,斜面倾角为θ,对活塞列受力平衡方程得pS=p0S-mgsinθ,故当p0增大时,p增大,由玻意耳定律得,气体体积减小,故选项A、C正确;由封闭气体和汽缸及活塞整体受力平衡,则细线拉力、斜面对汽缸的支持力与大气压强的改变没有关系,即细线的张力、斜面对汽缸的支持力不变,故选项B、D错误。
答案AC
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
11.(7分)如图是医院用于静脉滴注的示意图,倒置的输液瓶上方有一段气体A,密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管,其中a管与大气相通,b管为输液软管,中间又有一气室B,而其c端则通过针头接入人体静脉。
(1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB,则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为 。
(2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下,药液滴注的速度 (选填“越滴越慢”“越滴越快”或“恒定”)。
解析(1)由于a管与大气相通,气室A中的气体压强pA加上输液瓶中液体的压强等于大气压强,故pAp0。
综合比较:pA(2)只要瓶中有液体,b管上端压强恒定不变,B气室中气体压强pB也恒定不变,那么药液滴注的速度就恒定。
答案(1)pA12.(9分)如图所示为一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出气体的体积)的装置,A为开口薄壁圆筒,排尽其中的空气,倒扣在水中。测量时,被测者尽力吸进空气,再通过B管用力将气体吹入A中,使A浮起。设整个过程中呼出气体的温度保持不变。
(1)呼出气体的分子热运动的平均动能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)设圆筒A的横截面积为S,大气压强为p0,水的密度为ρ,桶底浮出水面的高度为h,桶内外水面的高度差为Δh,被测者的“肺活量”,即V0= 。
解析(1)由于温度是分子平均动能大小的标志,因为气体温度不变,所以分子平均动能不变。
(2)设A中气体压强为p,该部分气体在标准大气压下的体积为V0,由于整个过程中温度不变,由玻意耳定律可得:p0V0=pV,即p0V0=(p0+ρgΔh)(h+Δh)S
被测者的肺活量V0=
答案(1)不变 (2)
三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)如图所示,用U形管和细管连接的玻璃烧瓶A和橡胶气囊B内都充有理想气体,A浸泡在温度为27 ℃的水槽中,U形管右侧水银柱比左侧高h=40 cm。现挤压气囊B,使其体积变为原来的,此时U形管两侧的水银柱等高。已知挤压过程中气囊B温度保持不变,U形管和细管的体积远小于A、B的容积,变化过程中烧瓶A中气体体积可认为不变。(大气压强相当于75 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa)
(1)求烧瓶A中气体压强;
(2)将橡胶气囊B恢复原状,再将水槽缓慢加热至47 ℃,求U形管两侧水银柱的高度差。
解析(1)由题意知:A中气体压强pA不变,且与B中气体末态压强pB'相等,即pA=pB',初态压强满足pB=pA-ph,对B中气体由玻意耳定律可知pBVB=pB'·VB,代入数据解得烧瓶A中气体的压强pA=160kPa。
(2)A中的气体发生等容变化,由查理定律得,代入数据解得pA'=kPa,
橡胶气囊B恢复原状,其压强为pB=pA-ph=kPa,U形管两侧水银柱的高度差为pΔh,
则pA'=pΔh+pB,解得pΔh=64kPa
解得Δh=×75cm=48cm。
答案(1)160 kPa (2)48 cm
14.(10分)一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强相当于75.0 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa。环境温度不变。
解析设初始时,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2=p0,长度为l2。活塞被下推h后,右管中空气柱的压强为p1',长度为l1';左管中空气柱的压强为p2',长度为l2'。由题给条件得
p1=p0+×100kPa①
l1'=20.0-cm②
由玻意耳定律得p1l1=p1'l1'③
联立①②③式和题给条件得p1'=×100kPa=192kPa④
依题意p2'=p1'⑤
l2'=4.00cm+cm-h⑥
由玻意耳定律得p2l2=p2'l2'⑦
联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h=9.42cm。⑧
答案192 kPa 9.42 cm
15.(14分)(2020全国卷Ⅰ)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐中气体的压强相等。求调配后
(1)两罐中气体的压强;
(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。
解析(1)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p,其体积变为V1,由玻意耳定律有
p(2V)=pV1①
现两罐气体压强均为p,总体积为(V+V1)。设调配后两罐中气体的压强为p',由玻意耳定律有
p(V+V1)=p'(V+2V)②
联立①②式可得
p'=p。③
(2)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p时,体积为V2,由玻意耳定律
p'V=pV2④
设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k,由密度的定义有
k=⑤
联立③④⑤式可得
k=。⑥
答案(1) (2)
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。在每小题给出的选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.关于理想气体的下列说法正确的是( )
A.气体对容器的压强是由气体的重力产生的
B.气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的
C.一定质量的气体,分子的平均动能越大,气体压强也越大
D.压缩理想气体时要用力,是因为分子之间有斥力
2.已知离地面越高大气压强越小,温度也越低。现有一气球由地面向上缓慢升起,则大气压强与温度对此气球体积的影响如何( )
A.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积增大
B.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积减小
C.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积减小
D.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积增大
3.如图所示,元宵佳节,室外经常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛,若忽略空气分子间的作用力,大气压强不变,当点燃灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后,灯笼内的空气( )
A.分子总数减少
B.分子的平均动能不变
C.压强不变,体积增大
D.单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增大
4.
如图所示,玻璃管A和B同样粗细,A的上端封闭,两管下端用橡皮管连通,两管中水银柱高度差为h,若将B管慢慢地提起,则( )
A.A管内空气柱将变长
B.A管内空气柱将变短
C.两管内水银柱高度差不变
D.两管内水银柱高度差将减小
5.中学物理课上有一种演示气体定律的有趣仪器——哈勃瓶,它是一个底部开有圆孔,瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球,气球的吹气口反扣在瓶口上,瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中,瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体,在对气球缓慢吹气过程中,当瓶内气体体积减小ΔV时,压强增大20%。若使瓶内气体体积减小2ΔV,则其压强增大( )
A.20% B.30% C.40% D.50%
6.下列各图中,p表示压强,V表示体积,T表示热力学温度,t表示摄氏温度,各图中正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是( )
7.如图所示,两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体,这时管下端开口处内外水银面高度差为h2,若保持环境温度不变,当外界压强增大时,下列分析正确的是( )
A.h2变长 B.h2不变
C.h1上升 D.h1下降
8.有一压力锅,锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10-6 m2,限压阀重为0.7 N。使用该压力锅煮水杀菌,根据下列水的沸点与气压关系的表格,分析可知压力锅内的最高压强和最高水温分别约为(大气压强为1.01×105 Pa)( )
压力锅示意图
p/×105 Pa 1.01 1.43 1.54 1.63 1.73 1.82 1.91 2.01 2.12 2.21
t/℃ 100 110 112 114 116 118 120 122 124 126
A.1.01×105 Pa B.2.01×105 Pa
C.122 ℃ D.124 ℃
9.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
10.如图所示,质量为M、导热性能良好的汽缸由一根平行于斜面的细线系在光滑斜面上。汽缸内有一个质量为m的活塞,活塞与汽缸壁之间无摩擦且不漏气。汽缸内密封有一定质量的理想气体。如果大气压强增大(温度不变),则( )
A.气体的体积减小
B.细线的张力增大
C.气体的压强增大
D.斜面对汽缸的支持力增大
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
11.(7分)如图是医院用于静脉滴注的示意图,倒置的输液瓶上方有一段气体A,密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管,其中a管与大气相通,b管为输液软管,中间又有一气室B,而其c端则通过针头接入人体静脉。
(1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB,则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为 。
(2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下,药液滴注的速度 (选填“越滴越慢”“越滴越快”或“恒定”)。
12.(9分)如图所示为一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出气体的体积)的装置,A为开口薄壁圆筒,排尽其中的空气,倒扣在水中。测量时,被测者尽力吸进空气,再通过B管用力将气体吹入A中,使A浮起。设整个过程中呼出气体的温度保持不变。
(1)呼出气体的分子热运动的平均动能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)设圆筒A的横截面积为S,大气压强为p0,水的密度为ρ,桶底浮出水面的高度为h,桶内外水面的高度差为Δh,被测者的“肺活量”,即V0= 。
三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)如图所示,用U形管和细管连接的玻璃烧瓶A和橡胶气囊B内都充有理想气体,A浸泡在温度为27 ℃的水槽中,U形管右侧水银柱比左侧高h=40 cm。现挤压气囊B,使其体积变为原来的,此时U形管两侧的水银柱等高。已知挤压过程中气囊B温度保持不变,U形管和细管的体积远小于A、B的容积,变化过程中烧瓶A中气体体积可认为不变。(大气压强相当于75 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa)
(1)求烧瓶A中气体压强;
(2)将橡胶气囊B恢复原状,再将水槽缓慢加热至47 ℃,求U形管两侧水银柱的高度差。
14.(10分)一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强相当于75.0 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa。环境温度不变。
15.(14分)(2020全国卷Ⅰ)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐中气体的压强相等。求调配后
(1)两罐中气体的压强;
(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。
参考答案：
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。在每小题给出的选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.关于理想气体的下列说法正确的是( )
A.气体对容器的压强是由气体的重力产生的
B.气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的
C.一定质量的气体,分子的平均动能越大,气体压强也越大
D.压缩理想气体时要用力,是因为分子之间有斥力
解析气体对容器的压强是由气体分子对器壁的碰撞产生的,选项A错误,B正确;气体的压强与分子密集程度及分子的平均动能大小有关,平均动能越大则温度越高,但如果体积变为很大,压强可能减小,故选项C错误;压缩理想气体要用力,克服的是气体的压力(压强),而不是分子间的斥力,选项D错误。
答案B
2.已知离地面越高大气压强越小,温度也越低。现有一气球由地面向上缓慢升起,则大气压强与温度对此气球体积的影响如何( )
A.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积增大
B.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积减小
C.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积减小
D.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积增大
解析若温度不变,大气压强减小时,内部气体压强不变,则气体将要膨胀,体积增大,故大气压强减小有助于气球体积增大;若压强不变,温度降低时,根据理想气体状态方程=C得知,气体的体积将要减小,故温度降低有助于气球体积减小。选项A、B、D均错误,C正确。
答案C
3.如图所示,元宵佳节,室外经常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛,若忽略空气分子间的作用力,大气压强不变,当点燃灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后,灯笼内的空气( )
A.分子总数减少
B.分子的平均动能不变
C.压强不变,体积增大
D.单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增大
解析蜡烛燃烧后,灯笼内温度升高,部分气体分子将从灯笼内部跑到外部,所以灯笼内分子总数减少,故A正确;灯笼内温度升高,分子的平均动能增大,故B错误;灯笼始终与大气连通,压强不变,灯笼内气体体积也不变,故C错误;温度升高,气体分子的平均动能增大,每次与器壁碰撞的分子平均作用力增大,而气体压强不变,所以单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数减少,故D错误。
答案A
4.
如图所示,玻璃管A和B同样粗细,A的上端封闭,两管下端用橡皮管连通,两管中水银柱高度差为h,若将B管慢慢地提起,则( )
A.A管内空气柱将变长
B.A管内空气柱将变短
C.两管内水银柱高度差不变
D.两管内水银柱高度差将减小
解析将B管慢慢提起,可以认为气体温度不变。在气体的压强增大时,体积减小,所以气柱将变短,而pA=p0+ph,所以高度差增大。
答案B
5.中学物理课上有一种演示气体定律的有趣仪器——哈勃瓶,它是一个底部开有圆孔,瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球,气球的吹气口反扣在瓶口上,瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中,瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体,在对气球缓慢吹气过程中,当瓶内气体体积减小ΔV时,压强增大20%。若使瓶内气体体积减小2ΔV,则其压强增大( )
A.20% B.30% C.40% D.50%
解析此过程可以看作等温过程,设原来气体压强为p,1.2p(V-ΔV)=pV,p2(V-2ΔV)=pV,解得:p2=1.5p,所以选D。
答案D
6.下列各图中,p表示压强,V表示体积,T表示热力学温度,t表示摄氏温度,各图中正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是( )
解析气体做等压变化,A图象中压强不变,B、D图象中的压强变化,故A正确,B、D错误;根据查理定律,则=C(常数),有V=CT,因此V-T图象为过原点的直线,故C正确。
答案AC
7.如图所示,两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体,这时管下端开口处内外水银面高度差为h2,若保持环境温度不变,当外界压强增大时,下列分析正确的是( )
A.h2变长 B.h2不变
C.h1上升 D.h1下降
解析被封闭气体的压强为p=p0+ph1,或p=p0+ph2,则始终有h1=h2;当p0增大时,被封闭气体的压强增大,由玻意耳定律知,封闭气体的体积应减小。
答案BD
8.有一压力锅,锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10-6 m2,限压阀重为0.7 N。使用该压力锅煮水杀菌,根据下列水的沸点与气压关系的表格,分析可知压力锅内的最高压强和最高水温分别约为(大气压强为1.01×105 Pa)( )
压力锅示意图
p/×105 Pa 1.01 1.43 1.54 1.63 1.73 1.82 1.91 2.01 2.12 2.21
t/℃ 100 110 112 114 116 118 120 122 124 126
A.1.01×105 Pa B.2.01×105 Pa
C.122 ℃ D.124 ℃
解析限压阀产生的压强p1=Pa=105Pa,锅内压强为p=p1+p0=2.01×105Pa,选项B正确。由表中对应的温度,可知选项C正确。
答案BC
9.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
解析在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k=变小。由题图可确定pa
10.如图所示,质量为M、导热性能良好的汽缸由一根平行于斜面的细线系在光滑斜面上。汽缸内有一个质量为m的活塞,活塞与汽缸壁之间无摩擦且不漏气。汽缸内密封有一定质量的理想气体。如果大气压强增大(温度不变),则( )
A.气体的体积减小
B.细线的张力增大
C.气体的压强增大
D.斜面对汽缸的支持力增大
解析设大气压强为p0,封闭气体压强为p,活塞面积为S,斜面倾角为θ,对活塞列受力平衡方程得pS=p0S-mgsinθ,故当p0增大时,p增大,由玻意耳定律得,气体体积减小,故选项A、C正确;由封闭气体和汽缸及活塞整体受力平衡,则细线拉力、斜面对汽缸的支持力与大气压强的改变没有关系,即细线的张力、斜面对汽缸的支持力不变,故选项B、D错误。
答案AC
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
11.(7分)如图是医院用于静脉滴注的示意图,倒置的输液瓶上方有一段气体A,密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管,其中a管与大气相通,b管为输液软管,中间又有一气室B,而其c端则通过针头接入人体静脉。
(1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB,则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为 。
(2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下,药液滴注的速度 (选填“越滴越慢”“越滴越快”或“恒定”)。
解析(1)由于a管与大气相通,气室A中的气体压强pA加上输液瓶中液体的压强等于大气压强,故pA
综合比较:pA
答案(1)pA
(1)呼出气体的分子热运动的平均动能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)设圆筒A的横截面积为S,大气压强为p0,水的密度为ρ,桶底浮出水面的高度为h,桶内外水面的高度差为Δh,被测者的“肺活量”,即V0= 。
解析(1)由于温度是分子平均动能大小的标志,因为气体温度不变,所以分子平均动能不变。
(2)设A中气体压强为p,该部分气体在标准大气压下的体积为V0,由于整个过程中温度不变,由玻意耳定律可得:p0V0=pV,即p0V0=(p0+ρgΔh)(h+Δh)S
被测者的肺活量V0=
答案(1)不变 (2)
三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)如图所示,用U形管和细管连接的玻璃烧瓶A和橡胶气囊B内都充有理想气体,A浸泡在温度为27 ℃的水槽中,U形管右侧水银柱比左侧高h=40 cm。现挤压气囊B,使其体积变为原来的,此时U形管两侧的水银柱等高。已知挤压过程中气囊B温度保持不变,U形管和细管的体积远小于A、B的容积,变化过程中烧瓶A中气体体积可认为不变。(大气压强相当于75 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa)
(1)求烧瓶A中气体压强;
(2)将橡胶气囊B恢复原状,再将水槽缓慢加热至47 ℃,求U形管两侧水银柱的高度差。
解析(1)由题意知:A中气体压强pA不变,且与B中气体末态压强pB'相等,即pA=pB',初态压强满足pB=pA-ph,对B中气体由玻意耳定律可知pBVB=pB'·VB,代入数据解得烧瓶A中气体的压强pA=160kPa。
(2)A中的气体发生等容变化,由查理定律得,代入数据解得pA'=kPa,
橡胶气囊B恢复原状,其压强为pB=pA-ph=kPa,U形管两侧水银柱的高度差为pΔh,
则pA'=pΔh+pB,解得pΔh=64kPa
解得Δh=×75cm=48cm。
答案(1)160 kPa (2)48 cm
14.(10分)一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强相当于75.0 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa。环境温度不变。
解析设初始时,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2=p0,长度为l2。活塞被下推h后,右管中空气柱的压强为p1',长度为l1';左管中空气柱的压强为p2',长度为l2'。由题给条件得
p1=p0+×100kPa①
l1'=20.0-cm②
由玻意耳定律得p1l1=p1'l1'③
联立①②③式和题给条件得p1'=×100kPa=192kPa④
依题意p2'=p1'⑤
l2'=4.00cm+cm-h⑥
由玻意耳定律得p2l2=p2'l2'⑦
联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h=9.42cm。⑧
答案192 kPa 9.42 cm
15.(14分)(2020全国卷Ⅰ)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐中气体的压强相等。求调配后
(1)两罐中气体的压强;
(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。
解析(1)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p,其体积变为V1,由玻意耳定律有
p(2V)=pV1①
现两罐气体压强均为p,总体积为(V+V1)。设调配后两罐中气体的压强为p',由玻意耳定律有
p(V+V1)=p'(V+2V)②
联立①②式可得
p'=p。③
(2)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p时,体积为V2,由玻意耳定律
p'V=pV2④
设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k,由密度的定义有
k=⑤
联立③④⑤式可得
k=。⑥
答案(1) (2)