1.5气体实验定律 同步训练（Word版含答案）

1.5气体实验定律
一、选择题（共15题）
1．在水瓶中装入半瓶热水盖紧瓶盖，一段时间后发现瓶盖变紧，由此可推断瓶内气体分子单位时间内对瓶盖的撞击次数、气体分子平均动能的变化情况分别是（　　）
A．减少，减小 B．减少，增大 C．增多，减小 D．增多，增大
2．在两端开口的弯管内用两段水柱封闭了一段空气柱，A、B、C、D四个液面的位置关系如图所示．现将左侧试管底部的阀门K打开，释放掉少量水后立刻关闭阀门，C、D液面相对各自原来的位置上升或下降的长度hB、hC和hD之间的大小关系为（ ）
A．ΔhB=ΔhC=ΔhD
B．ΔhB>ΔhC>ΔhD
C．ΔhB=ΔhC<ΔhD
D．ΔhB>ΔhC=ΔhD
3．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C为等压过程，D→A为等容过程。关于该循环过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体密度减小
B．B→C过程中，气体分子的平均动能减小
C．C→D过程中，气体分子间平均距离增大
D．D→A过程中，气体分子的热运动更剧烈
4．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是
A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变
B．若气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大
C．气体经过等容过程温度升高1 K所吸收的热量一定大于经过等压过程温度升高1 K所吸收的热量
D．在完全失重状态下，气体的压强为零
5．如图所示，一导热性良好的汽缸内用活塞封住一定量的气体（不计活塞与缸壁摩擦），温度升高时，下列物理量发生变化的是（　　）
A．活塞高度h B．汽缸高度H
C．气体压强p D．弹簧长度L
6．如图所示，一定质量的理想气体经历了A→B→C→A的状态变化过程，则下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体分子间距减小 B．A→B过程中，气体内能增加
C．B→C过程中，气体压强减小 D．C→A过程中，气体压强增大
7．一定质量的理想气体经过一系列变化过程，如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A．b→c过程中，气体压强不变，体积增大
B．a→b过程中，气体体积增大，压强减小
C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小
D．c→a过程中，气体内能增大，体积变小
8．如图，两端封闭的玻璃管水平放置，一段水银将管内气体分隔为左右两部分A和B，已知两部分气体初始温度相等。若A、B两部分气体同时升高相同的温度，则（　　）
A．若气体A、B的初始体积VA>VB，则水银柱向右移动
B．若气体A、B的初始体积VA>VB，则水银柱向左移动
C．只有A、B的初始体积VA=VB，水银柱才静止不动
D．水银柱将保持不动，与A、B的初始体积无关
9．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
10．如图所示为一导热汽缸，内封有一定质量理想气体，活塞与汽缸壁的接触面光滑，活塞上方用弹簧悬挂。活塞质量与汽缸质量，大气压，活塞横截面积均为已知，则缸内压强为多少；另当周围环境温度不变，大气压缓慢增大后，下列说法正确的是（　　）
A．，弹簧长度不变
B．，气体内能将增加
C．，气体向外放出热量
D．，单位时间碰撞汽缸壁单位面积的分子数不变
11．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
12．小楷同学在做“用DIS研究温度不变时气体的压强与体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐变小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。下列说法中正确的是（　　）
A．实验过程中在注射器内壁涂油主要是为了减小摩擦
B．现有5mL和20mL的注射器，要使注射器在较小的推力时传感器示数能有明显的变化，应该选用20mL的注射器
C．在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和外界的大气压
D．现有20mL和50mL的注射器，作出的图像不过原点，选用50mL的注射器可以减小误差
13．对一定质量的理想气体，以下状态变化中可以实现的是（　　）
A．降低温度时，压强不变，体积增大
B．升高温度时，压强增大，体积减小
C．温度不变时，压强体积都增大
D．升高温度时，体积不变，压强增大
14．一定质量的理想气体在A状态的内能一定大于B状态的内能的图线是（ ）
A． B．
C． D．
15．一定质量的理想气体经过一系列变化过程，如图所示，下列说法中正确的是 （　　）
A．a→b过程中，气体体积变小，温度降低
B．b→c过程中，气体温度不变，体积变小
C．c→a过程中，气体体积变小，压强增大
D．c→a过程中，气体压强增大，温度升高
二、填空题
16．等压变化：一定质量的某种气体，在______不变时，体积随温度变化的过程。
17．有组同学设计了一个如图所示的测温装置，C为测温泡，用玻璃管与水银气压计相连，气压计A．B两管内的水银面在同一水平面上，气压计A．B两管的下端通过软管相连且充满水银（图中涂黑部分）．在A管上画上刻度．测温时调节B管的高度使A管中的液面位置保持在a处，此时根据A．B两管水银面的高度差就能知道测温泡所处环境的温度．假设该测温装置在制定刻度时候的大气压为76cmHg，测温泡所处环境的温度为30℃．
（1）当测温泡放入较低温度的液体中，即测温泡中气体温度降低时，为使水银气压计A管中的液面位置保持在a处，则水银气压计的B管应向_______（填“上”或“下”）移动；
（2）该温度计的刻度是__________（填“均匀”或“不均匀”，及“温度上高下低”或，“温度上低下高”
（3）该温度计存在的缺陷之一，当天气变化引起大气压强变大，而环境温度仍为30℃，温度计上30℃的刻度应该如何调整_______________________
18．如图所示，A、B为某一定质量理想气体两次等容变化中得到的两条等容线，由图可知， 时，气体B的压强是________。
19．一端封闭的圆筒内用活塞封闭着一定质量的理想气体，它分别处在如图所示的三种状态时的温度、和的大小关系是_________
三、综合题
20．如图所示，是一定质量的气体从状态A经状态B、C到状态D的图象，已知气体在状态C时的体积是6L，则：
（1）求状态D时的体积VD；
（2）求状态A时的气体体积VA。
21．如图所示，一端封闭的直玻璃管开口向上竖直放置，玻璃管总长度L=100cm，管的下端用长为h=20cm的水银柱封闭了一段长度L0=40cm的空气柱，初始时气体温度为300K，大气压强恒为p0=76cmHg，封闭气体可视为理想气体，温度对水银和玻璃管体积的影响可忽略不计，现缓慢升高气体温度。求∶
（1）水银开始从管口溢出时气体的温度；
（2）水银开始溢出后控制封闭气体温度缓慢变化，使水银始终缓慢溢出直到全部溢完，此过程中封闭气体的最高温度。
22．如图甲所示，质量M=10kg的导热气缸置于水平地面，用质量和厚度均不计的水平导热活塞密封一定质量的理想气体，气体温度为300K。一质量m=1kg的重物用轻绳经滑轮与缸中活塞竖直相连接，重物和活塞均处于静止状态，这时活塞离缸底的高度L0=10cm，不计活塞与气缸间的摩擦，且气缸不漏气。已知大气压强p0=1×105Pa，活塞的横截面积为 S=10－2m2，下列两种情况中，活塞均未脱离气缸。则：
(1)若将图甲中气缸内气体温度缓慢降低至240K，求此时活塞离缸底的高度；
(2)若保持图甲中气缸温度为300K不变，将气缸从甲图状态变为乙图状态，用轻绳将气缸和活塞竖直悬挂在天花板，稳定后处于静止状态，求稳定后活塞离缸底的高度。
23．如图所示的圆柱形气缸是一“拔火罐”器皿，气缸（横截面积为S）固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与质量为m的重物相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸底的开关K处扔到气缸内，酒精棉球熄灭时（此时缸内温度为t℃）闭合开关K，此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零，而这时活塞距缸底为L．由于气缸传热良好，随后重物会被吸起，最后重物稳定在距地面L/10处．已知环境温度为t0℃不变， ，P0为大气压强，气缸内的气体可看做理想气体，求：
（1）酒精棉球熄灭时的温度t与t0满足的关系式；
（2）气缸内温度降低到重新平衡的过程中外界对气体做的功．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
一段时间后，瓶内气体温度降低，根据查理定律可知，体积不变，故其压强变小。可推断瓶内气体分子单位时间内对瓶盖的撞击次数减少，气体分子平均动能对应宏观上的温度，故减小。
故选A。
2．D
【详解】
解：释放掉少量水后立刻关闭阀门,空气柱长度增大,压强减小,C液面上升,B液面下降,A液面下降,AB之间液面高度差减小,A相对于底面压强最大,所以A下降的最大,其次是B,上升最小的是C液面,与D液面下降的高度相同,故 所以D选项是正确的.
3．C
【详解】
A．A→B过程中，气体体积减小，质量不变，所以密度增大，故A错误；
B．B→C过程中，气体经历等压过程，体积增大，根据盖—吕萨克定律可知气体温度升高，分子的平均动能增大，故B错误；
C．C→D过程中，气体体积增大，分子间平均距离增大，故C正确；
D．D→A过程中，气体经历等容过程，压强减小，根据查理定律可知气体温度降低，分子的热运动更平和，故D错误。
故选C。
4．A
【详解】
试题分析：理想气体的压强和体积都不变，则温度不变，内能不变，A正确；由理想气体状态方程,气体的温度不断升高,只能说明P与V的乘积增大，而不能确定P和V中哪个量增大，B错误；理想气体的内能决定于温度，不论等容过程还是等压过程，温度升高1 K，增加的内能相同，但等压过程对外界做功，所以吸收的热量多，C错误；气体的压强是气体分子对器壁的频繁碰撞产生的，即使在完全失重状态下，气体的压强也不为零，D错误．
5．B
【详解】
AD．根据整体法分析可知，弹簧的拉力大小等于活塞、汽缸以及气体重力之和，所以当温度升高时，弹簧拉力大小不变，根据胡克定律可知弹簧伸长量不变，即弹簧长度L不变，根据长度关系分析可知，活塞高度h也不变，故AD不符合题意；
C．对活塞单独进行受力分析，由题意及上述分析可知活塞受力情况不变，则气体压强p不变，故C不符合题意；
B．根据理想气体状态方程=C可知，当T增大且p不变时，气体体积V增大，所以汽缸将向下运动，则汽缸高度H减小，故B符合题意。
故选B。
6．B
【详解】
AB．A→B过程中，气体体积不变，温度升高，气体分子间距不变，气体分子的平均动能增大，气体内能增加，故A错误，B正确；
C．根据理想气体的状态方程=C可得V=T，可知B→C过程是等压变化过程，故C错误；
D．C→A过程中，气体温度降低，体积增大，由=C可知压强减小，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．由图可知b→c过程中，气体压强不变，温度降低即Tb > Tc，根据
=
可得Vb > Vc，即体积减小，A错误；
B．由图可知a→b过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化，由图可知Pa > Pb，根据玻意耳定律
PaVa = PbVb
可得Va < Vb，即压强减小，体积增大，B正确；
CD．根据
C =
可得
=
可知c→a过程中气体的体积保持不变，即发生等容变化，CD错误。
故选B。
8．D
【详解】
玻璃管水平放置时，两部分气体压强相等有p=pA=PB，设气体初状态温度为T，加热时气体升高的温度为ΔT，假设对气体加热过程中气体体积不变，由查理定律得
气体压强的增加量
由于T、ΔT、p都相等，因此ΔP也相等，两边气体对水银增加的压力相等，原来两边气体对水银的压力相等，因此水银柱所示的合力仍然为零，水银柱不动，与A、B部分气体初始体积无关。
故选D。
9．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。
10．A
【详解】
对汽缸受力分析有
得
对活塞及汽缸整体受力分析，内部气体对活塞向上的压力和对汽缸向下的压力为内力，可以不予考虑，活塞上表面和汽缸下表面外部大气压力相等，相当于整体只受竖直向下的重力与向上的弹簧弹力，二力平衡，弹簧长度不变， BCD错误，A正确。
故选A。
11．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。
12．D
【详解】
．在实验中，要保证气体的质量不变，所以实验过程中在注射器内壁涂油主要是为了防止漏气，故A错误；
B．根据压强的计算公式可得
容积越大的注射器截面积越大，在施加相同压力的情况下，压强变化较小，要使注射器在较小的推力时传感器示数能有明显的变化，应该选用的注射器，故B错误；
C．在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和封闭气体的质量，与外界气体的压强无关，故C错误；
D．现有和的注射器，作出的图像不过原点，在绝对误差一定的情况下，体积越大、相对误差越小，故选用的注射器可以减小误差，故D正确。
故选D。
13．BD
【详解】
A．降低温度时，压强不变，根据=C知V减小，故A错误；
B．升高温度时，压强增大，根据=C知V可能减小也可能增大，故B正确；
C．温度不变时，压强增大，根据=C知V减小，故C错误；
D．升高温度时，体积不变，根据=C知压强增大，故D正确。
故选BD。
14．BD
【详解】
试题分析：根据公式可得A中体积增大，但也有可能是对外做功，释放能量，所以内能不一定增大，A错误；
B中是等体积变化，根据可得T增大，所以内能一定增大，B正确
C中根据可得T增大，V增大，有可能是对外做功，释放能量，所以内能不一定增大，C错误；
D中为等压变化，外界对气体做功，故内能增大，D正确；
故选BD
15．AD
【详解】
A．a→b过程中，气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律
=C
可知气体温度降低，体积变小，故A正确；
B．b→c过程中，气体发生等温变化，根据玻意耳定律
pV=C
可知压强减小，体积增大，故B错误；
CD．c→a过程中，由题图可知p与T成正比，则气体发生等容变化，根据查理定律
=C
可知压强增大，温度升高，故C错误，D正确。
故选AD。
16．压强
17． 下 均匀的，温度上高下低 的刻度应向上平移
【详解】
试题分析：（1）液面位置保持在处，测温泡中气体作等容变化，当测温泡放入较低温度的液体中，气体的温度降低，根据查理定律可知，气体的压强要减小，应将B管向下移动；（2）时右边水银面与左边水银面高度差为，温度为时，右边水银面与左边水银面高度差为，则根据查理定律得：，由数学知识得：，
即得，得：，可见与正比，故该温度计的刻度是均匀的．温度越高，越大，故该温度计的刻度值温度上高下低．
（3）由②得知，当大气压升高时，温度计的读数偏小，为温度计上的刻度应向上平移．
18．0.4
【详解】
p-t图像中，A、B图像反向延长如图所示
气体在B过程中当温度为时压强为p，则有
解得
19．
【详解】
状态A和状态C的压强相等，根据盖—吕萨克定律得
由于得
状态A和状态B体积相等，根据查理定律
由于得
综合可得
20．（1）8L；（2）3L
【详解】
（1）C到D过程，属于等压变化，由等压变化规律可知
即
解得
VD=8L
（2）由图可知，B到C过程属于等容变化，所以
VB=VC=6L
A到B过程为等温变化，压强与体积成反比，即
代入数据，有
2VA=VB=6L
解得
VA=3L
21．（1）；（2）
【详解】
（1）因为缓慢加热，所以理想气体等压变化，由盖-吕萨克定律得
设玻璃管横截面积为，水银开始溢出时封闭气体的体积为
初始时封闭气体的体积为
代入数据得
（2）初始时封闭气体的压强
当封闭气体的长度为时，气体压强为
气体体积为
因为气体始终缓慢溢出，由理想气体状态方程得
代入数据得
通过数学关系求极值可知，温度最高为
22．(1)8cm；(2)11cm
【详解】
(1)由等压变化，代入数据解得
(2)由题意可知
由等温变化，解得
23．（1）（2）
【详解】
试题分析：（1）气缸内封闭气体的初始状态：P1=P0，V1=LS，T1=（273+t）K
末状态：，；T2=（273+t0）K
由理想气体的状态变化方程：
解得：
（2）气缸内封闭气体的温度降低的过程中，开始时气体的压强变化，但气体的体积没有变化，故此过程外界对气体不做功
活塞向上运动时，气体的压强为P2，活塞上移的距离为
故外界对气体做的功为
答案第1页，共2页