第二章 气体定律与人类生活 综合训练（Word版含答案）

第2章气体定律与人类生活
一、选择题（共15题）
1．2020年12月8日，中国和尼泊尔共同宣布了珠穆朗玛峰海拔的最新测定数据：8848.86米，这展示了我国测绘技术的发展成果，对于珠峰地区的生态环境保护等具有重大意义．登山队员在禁登高峰的时候必须带上专业的登山装备，某队员戴了登山手表攀登珠穆朗玛峰，手表是密封的，表内温度27℃时气体压强为（常温下的大气压强值），当他登上峰顶时，峰顶气压为，表内温度为℃；则此登山手表表面玻璃可以承受的内外压强差至少为（ ）
A． B． C． D．
2．研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56℃时，30分钟就可以灭活。如图所示，含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在粗细均匀的绝热汽缸下部a内，汽缸顶端有一绝热阀门K，汽缸底部接有电热丝E，汽缸的总高度。a缸内被封闭气体初始温度℃，活塞与底部的距离，活塞和汽缸间的摩擦不计。若阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离，关于上述变化过程，下列说法正确的是（　　）
A．b汽缸中逸出的气体占原b汽缸中气体的
B．a汽缸中的气体吸收热量，压强增大
C．稳定后，a汽缸内的气体温度为50℃
D．稳定后，保持该温度不变再持续30分钟，a汽缸内新冠病毒能够被灭活
3．对一定质量的气体，通过一定的方法得到了单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比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Ⅱ对应的气体分子平均速率较大
C．曲线Ⅰ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大
4．以下说法正确的是（　　）
A．当两个分子间的距离为（平衡位置）时，分子势能最小
B．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动
C．一滴油酸酒精溶液体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径
D．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大
5．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中表示处单位。速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为、、，则（　　）
A． B．
C．， D．
6．如图所示，两端开口的玻璃管插入汞槽内，在管中有一段空气柱被汞柱封住。当管内气体温度升高时，图中所示的高度h1和h2变化情况是（　　）
A．h1不变，h2变大 B．h1不变，h2变小
C．h1变大，h2不变 D．h1变小，h2不变
7．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．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做负功
D．由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力先减小后增大
8．关于分子动理论的规律，下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力，是气体分子间存在斥力的缘故
C．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是内能
D．已知某种气体的密度为ρ（kg/m3），摩尔质量为M（kg/mol），阿伏加德罗常数为NA（mol-1），则该气体分子之间的平均距离可以表示为
9．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．
10．一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
11．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
12．如图所示，水平固定的由两段粗细不同的细玻璃管组成的封闭容器中，一段水银柱将气体分成A、B两部分，当水银柱静止时，下列判断错误的是（　　）
A．水银柱两侧受到的气体压力大小不相等
B．A、B两部分气体的压强相同
C．若两部分气体温度相同，现同时升高10℃，则水银柱不动
D．若两部分气体温度相同，现同时降低10℃，则水银柱向右移
13．如图，竖直放置、开口向上的长试管内用水银密闭一段理想气体，若大气压强不变，管内气体(　　)
A．温度升高，则体积增大
B．温度升高，则压强可能减小
C．温度降低，则压强可能增大
D．温度降低，则压强可能不变
14．如图是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知( )
A．①状态的温度比②状态的温度低
B．同一温度下，速率大的氧气分子数所占的比例大
C．气体分子速率分布呈现“中间多，两头少”的规律
D．如果气体温度升高，分子平均动能会增大，且所有分子的速率都增大
15．某民航客机在高空飞行时，需利用空气压缩机来保持机舱内外气压之比为。机舱内有一导热气缸，活塞质量、横截面积，活塞与气缸壁之间密封良好且无摩擦。客机在地面静止时，气缸如图（a）所示竖直放置，平衡时活塞与缸底相距；客机在高度h处匀速飞行时，气缸如图（b）所示水平放置，平衡时活塞与缸底相距。气缸内气体可视为理想气体，机舱内温度可认为不变。已知大气压强随高度的变化规律如图（c）所示，地面大气压强，地面重力加速度。下列说法正确的是（　　）
A．气缸内气体由图（a）状态到图（b）状态的过程中放热
B．气缸内气体由图（a）状态到图（b）状态的过程中吸热
C．高度h处的大气压强为
D．根据图（c）估测出此时客机的飞行高度为
二、填空题
16．一个圆柱形汽缸，缸内有一个可以无摩擦滑动的活塞。已知活塞的横截面积为S，活塞所受重力为G，大气压强为。当按图中三种方式放置时，活塞均保持平衡，则缸内气体的压强分别为：_________；___________；___________。
17．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度为TⅠ、TⅡ、TⅢ，它们的大小关系为__________。
18．如图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C．设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则TA______TB，TB______TC（均选填“＞”“＜”或“＝”）。
19．一气球内封闭了体积为V0的理想气体（认为气体内气体的压强等于外界大气压），已知环境温度为T0，外界大气压强为P0，气球导热性能良好．若该气球内气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为NA．则该气球内气体分子数为___________；若环境温度缓慢升高到T1时，该气体的密度又为___________．
三、综合题
20．如图所示，一汽缸开口竖直向下吊在天花板上，汽缸内质量为M、横截面积为S的水平活塞与汽缸内壁紧密接触并且可以在缸内无摩擦地自由滑动，活塞下通过轻绳吊一质量为m的重物，此时活塞上表面到缸底的距离为d，现去掉重物。大气压强恒为p0，重力加速度大小为g，环境温度保持不变，气缸的导热性能良好。求：
(1)去掉重物前系统平衡时，气缸内气体的压强p；
(2)去掉重物后系统重新平衡时，活塞上表面到缸底的距离x。
21．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。
22．如图所示为一粗细均匀的倒立U形管，左管下端封闭，右管开口且足够长，管的截面积为S，内装有密度为的液体。右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上，卡口与左管下端等高，活塞与管壁间无摩擦且不漏气。温度为T0时，左、右管内液面等高，两管内空气柱长度均为L，压强均为大气压强p0，重力加速度为g。现使左右两管温度同时缓慢降温，在活塞离开卡口上升前，左右两管液面保持不动。求：
（1）温度降低到多少时，右管活塞开始离开卡口上升；
（2）温度降低到多少时，左右两管液面高度差为L。
23．如图所示，气缸内用两个活塞密闭两段质量、长度相同的气柱AB，活塞可以在气缸内无摩擦地移动，活塞的厚度不计，截面积为S，每段气柱的长为L，大气压强恒为，温度为T0。
①在活塞M缓慢推动 到虚线PQ位置时，若推力F做功为W，则A部分气体对活塞N做功为多少？
②若要保持N板不动，需要将B部分的气体温度持续升高到多少
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
根据
则此登山手表表面玻璃可以承受的内外压强差至少为
故选C。
2．D
【详解】
由题意可知，原b汽缸的高度
当a汽缸稳定后活塞与底部的距离
此时b汽缸的高度
设S为活塞的面积，那么b汽缸中逸出的气体占原b汽缸中气体为
故A错误；
BCD．由于K始终打开，a汽缸中的气体的压强不变，可得
代值求得
B错误，C错误，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
AB．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Ⅰ时温度较低，曲线Ⅱ对应的气体温度较高，故A错误B正确；
CD．在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。
4．A
【详解】
A．时表现出引力，距离减小做正功，时表现出斥力，距离增大做正功，因而分子势能均减小，故A正确；
B．布朗运动不是花粉小颗粒内部分子的运动，故B错误；
C．油酸分子的直径中的体积应是油酸的体积，而不是油酸酒精溶液的体积，故C错误；
D．气体的温度升高时，体积变化情况未知，故无法判断出压强一定增大，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】
温度越高分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，图Ⅲ腰最粗，速率大的分子比例最大，温度最高；图Ⅰ虽有更大速率分子，但所占比例最小，温度最低。
故选B。
6．C
【详解】
设封闭气体上方水银柱高度为h，由图示可知，封闭气体的压强为
温度升高时与h不变，则封闭气体压强不变，h2不变，气体发生等压变化，则有
气体温度升高，气体的体积增大，则空气柱的高度h1增大，所以C正确；ABD错误；
故选C。
7．A
【详解】
A．由图可知，①中速率大的分子占据的比例较大，说明①对应的平均动能较大，故①对应的温度较高，A正确；
B．直线AB的斜率
则直线AB的方程为
有
所以在 处温度最高，在A和B状态时，PV乘积相等，说明在AB处的温度相等，所以从A到B的过程中，温度先升高，后又减小到初始温度，温度是分子平均动能的标志，所以在这个过程中，气体分子的平均动能先增大后减小，B错误；
C．当在r由r1变到r2的过程中，分子势能减小，分子间的作用力做正功，C错误；
D．由图丙可知，当分子间的距离 时，分子间的作用力先增大后减小，D错误。
故选A。
8．D
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则的热运动，即不是液体分子的运动也不是固体分子的运动，它反映了液体分子的无规则的热运动。A错误；
B．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力，是由于气体压强的存在，B错误；
C．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是温度，C错误；
D．把该气体分子所占空间看成立方体模型，则有
又有
则该气体分子之间的平均距离
D正确。
故选D。
9．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。
10．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。
11．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。
12．D
【详解】
AB．同一水平面内液体内部的压强处处相等，所以A、B两部分气体的压强相同，A与B的截面积不同，所以它们给液体的压力不同，故AB正确；
CD．两部分气体的压强相同，同时升高10℃，根据查理定律
可得
气体的压强的变化也是相等的，所以末态压强相同，所以水银柱不动，故C正确，D错误。
由于本题选择错误的，故选D。
13．AD
【详解】
因为大气压不变，所以 水银柱的长度也不变，所以封闭的气体的压强不变，气体做等压变化，与温度无关，故C错误，D正确；根据可知，温度升高，则体积增大，故A正确，B错误．所以AD正确，BC错误．
14．AC
【详解】
A、由图可知，②中速率大分子占据的比例较大，则说明②对应的平均动能较大，故②对应的温度较高，故A正确.
B、C、同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，即氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律，故B错误，C正确；
D、温度升高使得氧气分子的平均速率增大，不一定每一个氧气分子的速率都增大，D错误；
故选AC.
15．BD
【详解】
AB．图（a）所示平衡时活塞与缸底相距，图（b）所示平衡时活塞与缸底相距，气缸内气体由图（a）到图（b）状态的过程气体体积变大，对外做功，,气体的温度不变，由热力学第一定律
可知,气体需要从外界吸热，故B正确，A错误；
CD．设气体初状态压强为,对活塞，由平衡条件得
带入数据解得
气体温度不变，由玻意耳定律得
带入解得
机舱内外气体压强之比是，因此舱外气体
由图（c）出此时客机的飞行高度为，故D正确，C错误。
故选BD。
16． p0
【详解】
当按图中a方式放置时，活塞保持平衡，根据平衡条件可知封闭气体压强等于大气压强
pA=p0
当按图中b方式放置时，活塞保持平衡，根据平衡条件可知
封闭气体压强
当按图中c方式放置时，活塞保持平衡，根据平衡条件可知
封闭气体压强
17．TⅠ【详解】
温度越高、分子热运动越剧烈，分子平均动能越大，故分子平均速率越大，温度越高，速率大的分子所占比例越多，气体分子速率“中间多”的部分在f(v)- v图像上向右移动。所以由图中可看出TⅢ＞TⅡ＞TⅠ。
18． ＞ ＜
【详解】
A到B为等容变化，故
由图可知
则
B到C为等压变化，则
由图可知
则
19．
【详解】
分子数： ，若环境温度缓慢升高到T1时，体积变为，该气体的密度变为
故答案为，
20．(1)p0 ；(2)
【详解】
(1)去掉重物前系统平衡时，对活塞受力分析，有
pS+Mg+mg= p0S
解得
p = p0
(2)去掉重物后系统重新平衡时，缸内气体的压强
由玻意耳定律有
pSd=p' Sx
解得
21．①；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
22．（1）；（2）
【详解】
（1）设活塞开始离开卡口上升时，右管内气体的压强为p1，对活塞有
得
两侧气体体积不变，对右管气体有
得
（2）设温度下降到T2时，左右两管液面高度差为L
则左管中气体压强
由理想气体状态方程得
得
23．①；②2T0
【详解】
①在用力缓慢推活塞M的过程中，活塞M移动的距离为，由于两段气体完全相同，且都发生等温变化，因此最终两段气体的长度均为，大气压及推力对M做的总功
由于气体对活塞的压力总是等于F+p0S，且N活塞移动的位移只是M移动距离的一半，因此A部分气体对活塞N做的功为
②如果保持N板不动，则A中气体发生等温变化，由玻意耳定律得
解得
B中气体发生等容变化，由查理定律得
解得
T1=2T0答案第1页，共2页