2.3查理定律和盖-吕萨克定律 学科素养提升练-2021-2022学年高二下学期物理沪教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

2.3查理定律和盖-吕萨克定律 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．图示为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象，下列关于这两个图象的说法正确是（　　）
A．甲是等容线，乙是等压线
B．乙图中线与t轴交点对应的温度是273.15℃，而甲图中线与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
2．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．用手捏面包，面包体积会缩小，这是分子间有间隙的缘故
B．分子间的引力随着分子间距离的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距离的增大而减小
C．布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的
D．物体的温度升高，物体内可能存在部分分子热运动的速率减小
3．如图，a、b、c为一定质量的气体在p-t图中的三个状态，其中体积最小的是（ ）
A．a状态 B．b状态
C．c状态 D．无法确定
4．A、B两个气缸中都充有质量相同的氧气，其中V—T如图所示，从图中可得（　　）
A．A容器中氧气的压强较小
B．B容器中氧气的密度较大
C．两容器中气体的密度相同
D．两容器中气体的温度不同
5．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其图线如图所示，变化顺序由，图中线段延长线过坐标原点，线段与轴垂直，线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中（　　）
A．，压强减小、温度不变、体积减小
B．，压强增大、温度升高、体积增大
C．，压强不变、温度升高、体积减小
D．，压强减小、温度升高、体积不变
6．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．标准状况下气体的摩尔体积为22.4L，可知单个分子体积约为
B．物体间的扩散现象是分子永不停息做无规则运动的结果
C．气体温度越高，气体的压强越大
D．液体中的花粉颗粒不停地做无规则运动，这反映花粉分子运动的无规则性
7．如图所示是一定质量理想气体的三个状态变化过程，对于这三个过程，下列说法中正确的是（　　）
A．a→d过程中气体的密度增大
B．b→d过程中气体的体积减小
C．c→d过程中气体的密度增大
D．a→d过程中气体的分子动能减小
8．一个瓶子里装有空气，瓶上有一个小孔跟外面大气相通，原来瓶里气体的温度是7℃，如果把它加热到47℃，瓶里留下的空气的质量是原来质量的（　　）
A． B． C． D．
9．一定质量的理想气体由状态经过如图所示的过程变到状态，在此过程中气体的温度（　　）
A．一直变大 B．一直变小
C．先变小后变大 D．先变大后变小
10．学习了“流体压强与流速的关系”后，为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题，同学们设计了如下几种方案.如图所示，黑色部分为墙面凸出部分，“M”为安装在过道顶的换气扇，其中既有效又节能的是（　　）
A． B． C．D．
11．玻璃管开口向下竖直放置，管内用水银柱封闭一定质量的理想气体。在玻璃管绕顶端缓慢转到虚线所示位置的过程中，管内封闭气体状态变化可能是下图中的（　　）
A． B． C．D．
12．如图所示，两个容器A和B容积不同，内部装有气体，其间用细管相连，管中有一小段水银柱将两部分气体隔开。当A中气体温度为tA，B中气体温度为tB，且tA > tB，水银柱恰好在管的中央静止。若对两部分气体加热，使它们的温度都升高相同的温度，下列说法正确的是（ ）
A．水银柱保持不动 B．水银柱将向左移动
C．水银柱将向右移动 D．水银柱的移动情况无法判断
13．一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd、da这四段过程在P—T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，而cd平行于ab，由图可以判断（　　）
A．a b过程中气体体积不断减小 B．bc过程中气体体积不断增大
C．cd过程中气体体积不断增大 D．da过程中气体体积不断增大
14．下列说法正确的是（　　）
A．若两分子间距离增大，分子势能一定增大
B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
C．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关
D．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
15．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
二、解答题
16．如图，在一个气缸内用活塞封闭了一定质量的气体，活塞和柄的总质量为m，活塞的面积为S。当活塞自由放置时，气体体积为V，温度为T。现缓慢地用力向下推动活塞，使气体的体积减少为0.5V，已知大气压强为，重力加速度为g，求：
（1）活塞自由放置时，气体的压强？
（2）气体的体积减少为0.5V时，气体的压强？
（3）气体的体积减少为0.5V时，加在活塞手柄上的外力？
（4）使气体温度降低为，为保持气体的体积为0.5V，加在活塞手柄上的外力？
17．如图所示，用质量为、横截面积为的活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁之间的摩擦忽略不计。开始时活塞距汽缸底的高度为且汽缸足够高，气体温度为，外界大气压强为，收，绝对零度取。求：
（1）给汽缸缓慢加热，当活塞距汽缸底高度为时，求此时缸内气体的温度；
（2）给汽缸缓慢加热，同时给活塞施加一个竖直向下的作用力F（图中未画出），使活塞保持静止，当温度升高到时，求此时F的大小。
参考答案
1．D
【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错误；
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，即一定质量的气体，不是在任何情况下都是P与t成直线关系，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D。
2．D
【详解】
A．用手捏面包，面包体积会缩小，这是物体的形变。A错误；
B．分子间的引力和分子间的斥力均随着分子间距离的增大而减小。B错误；
C．布朗运动是由悬浮在液体中的微粒受到液体分子撞击的不平衡引起的。C错误；
D．物体的温度升高，物体内可能存在部分分子热运动的速率减小。D正确；
故选D。
3．A
【详解】
等容变化过程中，压强与热力学温度成正比，在p与t图象中，等容线的反向延长线都过（-273，0）坐标，过a、b、c三点作出等容线如图所示
根据理想气体状态方程
解得
由此可知体积越小，斜率越大，而由图可知a状态的斜率最大，故a状态的体积最小。
故选A。
4．A
【详解】
A．由V—T图象可知，当两者的温度相同时，有
由玻意耳定律
可知
故A正确；
BC．由于两气缸中气体的物质的量相同，在不同状态下，气体体积不同，在无法确定气体的体积关系的情况下，无法确定两气体的密度关系，故BC错误；
D．气体在不同状态下的参量不同，由于不知气体所处的状态，无法比较气体的的温度，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】
A．由图像可知，过程，气体压强减小而体积增大，故A错误；
B．由图示可知，过程，压强变大、体积增大，由理想气体状态方程知，温度一定升高，故B正确；
C．由图像可知，过程，气体压强不变而体积变小，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，故C错误；
D．由图像可知，过程，气体体积不变，压强变小，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】
A．由于分子之间有间隔，所以在标准状况下气体的摩尔体积为22.4L，可知单个分子体积不是，A错误；
B．物体间的扩散现象是分子永不停息做无规则运动的结果，B正确；
C．由可知，如果气体温度升高，体积变大，气体的压强不一定变大，C错误；
D．液体中的花粉颗粒不停地做无规则运动，这反映液体分子运动的无规则性，D错误。
故选B。
7．C
【详解】
p-T图像中，等容线是过原点的一条直线，并且图像上的点与原点连线的斜率表示体积的倒数。所以a→d过程中与原点的连线的斜率逐渐变小，因此气体体积变大，密度减小；b→d过程中气体的体积不变；c→d过程中与原点的连线的斜率逐渐变大，气体的体积减小，密度变大；a→d过程中气体的温度升高，则气体分子平均动能增加。
故选C。
8．D
【详解】
取原来瓶中气体为研究对象，初态时
V1=V，T1=280K
末态时
V2=V＋ΔV，T2=320K
由盖-吕萨克定律得
又
联立解得
D正确。
故选D。
9．D
【详解】
由理想气体态方程可知
将图中压强及体积数据代入可知AB两点的温度相同，故AB应在同一条等温线上，而等温线为双曲线的一支，如图所示
则由图可知，从A到B温度应先变大后变小，故D正确，ABC错误。
故选D。
10．C
【详解】
A．要想让风经过过道，过道左右两端的气压应该不同，所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度不同，A图中，过道左右两端的通风道相同，所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同，A错误；
B．B图中，过道左右两端的通风道相同，所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同，B错误；
C．C图中，过道右端的通风道有凸起，所以相同时间风经过过道右端的通风道时路程长，则风速较快，所以过道右端的气压小于左端的气压，所以空气会从过道的左端流向右端，过道中有风通过，此方案不需要消耗其他能量，既有效又节能，此方案合理，C正确；
D．图D中，过道中有电动机，电动机工作时过道中空气流动速度加快，气压减小，空气会从过道口流进来而通风，但需要消耗电能，故此方案虽有效但不节能，不合理，D错误。
故选C。
11．D
【详解】
设水银柱长度在竖直方向的分量为h，大气压强为p0，水银密度为ρ，则管内气体的压强为
当玻璃管绕顶端缓慢转到虚线所示位置的过程中，h减小，则p增大。
A．V-T图像是一条延长线过原点的直线，说明气体经历等压过程，不符合上面分析，故A错误；
B．气体经历等温膨胀过程，根据玻意耳定律可知气体压强减小，不符合上面分析，故B错误；
C．气体压强减小，不符合上面分析，故C错误；
D．气体压强增大，符合上面分析，故D正确。
故选D。
12．B
【详解】
本题涉及到两部分气体，水银柱的移动由两部分气体的压强差决定。可以先假设水银柱不动，A、B两部分气体都做等容变化，分别研究它们的压强变化。对A有
=
得
pA′ = pA
对B有
=
得
pB′ = pB
由于开始时水银柱恰好在管的中央静止，则开始有
pA = pB，tA > tB
则有
<
所以pA′ < pB′，则水银柱将向左移动。
故选B。
13．CD
【详解】
由理想气体状态方程
整理得
P=T
可以判断P-T图象上的各点与坐标原点连线的斜率，即为，在P-T图象中a到b过程斜率不变，则得气体的体积不变；bc过程中斜率变大，则气体体积不断减小；cd过程中斜率减小，则气体体积不断增大；da过程中，斜率减小，则气体的体积变大。
故选CD。
14．BCD
【详解】
A．若分子间距大于平衡位置时，分子力表现为引力，分子间距离增大，分子力做负功，分子势能一定增大，反之，分子间距小于平衡位置时，分子力表现为斥力，分子间距离增大，分子力做正功，分子势能一定减大，故A错误；
B．在一定气温条件下，大气中相对湿度越小，水汽蒸发也就越快，人就越感到干燥，故当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小，故B正确；
C．根据分子运动的规律知，物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关，故C正确；
D．根据理想气体的状态方程可知一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，气体的温度升高，则内能一定增加，故D正确；
故选BCD。
15．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。
16．(1)；(2)；(3)，方向向下；(4)，方向向上
【详解】
(1)由平衡条件得
解得
(2)由玻意耳定律得
解得
(3)由平衡条件得
解得
方向向下。
(4)由理想气体状态方程得
由平衡条件得
联立解得
方向向上。
17．（1）360K；（2）22N
【详解】
（1）以缸内气体为研究对象，由题可知
缸内气体做等圧変化，根据
可得
代入数据解得
（2）由题意可知，缸内气体初始压强
气体做等体积变化，根据
由平衡条件得
联立解得