2.2气体实验定律 专项测试（Word版含答案）

2.2、气体实验定律
一、选择题（共16题）
1．对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是
A．若气体的体积不变，其内能一定不变
B．若气体的内能不变，其状态一定不变
C．若气体温度升高时，其内能一定增大
D．若气体的温度升高，其压强一定增大
2．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
3．如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管相连，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为0℃，B中气体温度为20℃，如果将它们的温度都降低10℃，那么水银柱将（　　）
A．向A移动 B．向B移动 C．不动 D．不能确定
4．将一定质量的空气封闭在气瓶内，并对它进行等压变化。把这些空气看成理想气体，则下列四幅图中能正确表示变化过程中空气的体积V和温度T的关系是________
A．B．
C．D．
5．如图所示，竖直放置的两端开口的U形管，一段空气柱被水银柱a和水银柱b封闭在右管内，水银柱b的两个水银面的高度差为h。现将U形管放入热水槽中，则系统再度达到平衡的过程中（水银没有溢出，外界大气压保持不变）（ ）
A．空气柱的压强变大
B．空气柱的长度不变
C．水银柱b左边液面要上升
D．水银柱b的两个水银面的高度差h不变
6．一定质量的某种理想气体的压强为，热力学温度为，单位体积内的气体分子数为，则（　　）
A．增大，一定增大
B．减小，一定增大
C．增大时，一定增大
D．增大时，一定减小
7．下列叙述中正确的是（　　）
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增加而减小
C．对于一定质量的理想气体，温度升高时，压强可能减小
D．已知水的密度和水的摩尔质量，则可以计算出阿伏加德罗常数
8．封闭在玻璃瓶中一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当玻璃瓶所处的环境温度升高时，以下说法正确的是（不计玻璃瓶体积的变化）（　　）
A．玻璃瓶中每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
B．玻璃瓶中每个气体分子的动能增大
C．玻璃瓶中气体的压强减小
D．玻璃瓶中气体的密度减小
9．如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是(　　)
A．D→A是一个等温过程
B．A→B是一个等温过程
C．A与B的状态参量相同
D．B→C体积减小，压强减小，温度不变
10．如图所示，为0.5mol的某种气体的压强和温度关系的p﹣t图线．p0表示1个标准大气压，则在状态B时气体的体积为（　 ）
A．11.2 L B．14L
C．2.4 L D．6.4 L
11．如图所示，竖直放置的两端封闭的U形管内有一段水银柱将空气隔成两部分，初始温度相同的情况下，对两端气体同时降低相同的温度，则（　　）
A．两管内水银面高度差增大 B．两管内水银面高度差减小
C．两管内水银面高度差不变 D．无法判断
12．一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的（温度不变，水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2）（　　）
A．3倍 B．2倍
C．1.5倍 D．
13．如图所示是一定质量理想气体的两条变化图线a和b，下列说法中错误的是（ ）．
A．a、b图线表示的都是等容变化
B．
C．如果初始温度和温度增量都相同，则沿a变化时气体压强增量较大
D．相同温度时
14．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．若气体的内能不变，其状态也一定不变
C．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小
D．盛气体的容器作减速运动时，气体的内能一定随之减小
E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大
15．如图所示，足够长U型管内竖直放置，左右两侧分别用水银封有L1、L2两部分气体，则下列陈述中正确是（　　）
A．只对气柱L1加热，则气柱L1变大，气柱L2长度不变
B．只对气柱L2加热，则h不变，气柱L2长度减小
C．若在右管中注入一些水银，气柱L1将增大
D．对气柱L1、L2同时加热，则气柱L1、L2均增大
16．一定质量我理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在p—T图上都是直线段，ab和cd的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，由图可以判断（　　）
A．ab过程中气体体积不断减小 B．bc过程中气体体积不断减小
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
二、填空题
17．如图，气缸固定于水平面，用截面积为20cm2的活塞封闭一定量的气体，活塞与缸壁间摩擦不计．当大气压强为1.0×105Pa、气体温度为87℃时，活塞在大小为40N、方向向左的力F作用下保持静止，气体压强为____Pa．若保持活塞不动，将气体温度降至27℃，则F变为______N．
18．一定质量的气体，其状态变化的图像如图所示，则从状态A→B是________变化，符合________定律；从B→C是________变化，符合________定律；A、B、C、D四个状态中压强最大的是________，体积最大的是________，温度最高的是________。
19．如图所示，绝热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。两气缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V0、温度均为T0。缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍。设环境温度始终保持不变，则气缸B中气体的体积VB=________；气缸A中气体温度TA=________。
20．如图，直线AB为一定质量的理想气体作等容变化过程的p–t图线。将图线沿BA方向延长，交横轴上于一点，该点状态的温度为___________；现在先使该气体从状态A出发，经过等温压缩过程，体积变为原来的倍，然后保持体积不变，缓慢加热气体，使之到达某一状态C，此时其温度等于状态B的温度。试在所给的p-t图上画出状态C的位置___________。
综合题
21．如图所示，在两端封闭、导热良好、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气，U形管两端竖直朝上。环境温度为240K时，左、右两边空气柱的长度分别为l1=24cm和l2=16cm，左边气体的压强为20cmHg。现改变环境温度，使左侧竖直管内水银液面下降1cm（左侧竖直管内仍有水银）。求此时的环境温度。
22．如图所示，一细U型管两端均开口，用两段水银柱封闭了一段空气柱在管的底部，初始状态气体温度为T1=280K，各段的长度分别为L1=20cm，L2＝15 cm，L3＝10 cm，h1＝4 cm，h2＝20 cm。现使气体温度缓慢升高，大气压强为P0＝76 cm不变。
(1)若当气体温度升高到T2时，右侧水银柱开始全部进入竖直管，求此时的温度T2；
(2)在T2的基础上继续升温至T3时，右侧水银柱变成与管口相平，求温度T3。
23．开口玻璃瓶内装有理想气体，当温度由升高到时，瓶内失去的气体质量为，认为大气压强为不变，求瓶内原有的气体质量？
24．一定质量的气体，在状态变化过程中的p T图像如图所示，在A状态时的体积为V0，试画出对应的V T图像和p V图像（标注字母和箭头）。
参考答案：
1．C
【详解】
A、改变内能的方式有两种：做功和热传递，所以当气体的体积不变，其内能可能变化，故A错；
B、若气体的内能不变，则可能存在对外做功并吸收热量，而状态发生变化的，故B错；
C、温度是平均动能的标志，而理想气体的内能仅仅与温度有关，所以若气体温度升高时，其内能一定增大，故C正确；
D、若气体的温度升高，根据理想气体方程可知其压强不一定增大，故D错；
故选C
2．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。
3．A
【详解】
假定两个容器的体积不变，即V1，V2不变，所装气体温度分别为273K和293K，当温度降低△T时，左边的压强由p1降至p'1，
△p1=p1-p'1
右边的压强由p2降至p′2
△p2=p2-p′2
由查理定律得
因为p2=p1，所以
△p1＜△p2
即水银柱应向A移动，故A正确，BCD错误。
4．B
【详解】
等压变化中有则
即图象为过原点的直线，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【详解】
AB．外界大气压不变，被封闭气体压强始终不变，气体做等压变化，温度升高，则气体体积增大，故AB错误；
CD．被封闭气体压强始终不变，水银柱b两液面高度差h不变，则液面位置也不会发生变化，故C错误，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．当P增大时，根据气态方程
可知气体的体积不一定减小，还与温度的变化情况有关，所以单位体积内的分子数不一定增大，故A错误；
B．当T减小时，根据气态方程
可知气体的体积不一定减小，还与压强的变化情况有关，所以单位体积内的分子数不一定增大，故B错误；
CD．当增大时，根据气态方程
可知气体的体积一定减小，所以单位体积内的分子数一定增大，故C正确，D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．布朗运动是固体小颗粒在液体中，各个方向受液体分子撞击的力不同而产生的运动，不是液体分子的运动，但能说明液体分子在做不规则的运动，故A错误；
B．当分子力表现为引力时，分子间距离的增加，分子力做负功，则分子势能随分子间距离的增加而增加，故B错误；
C．对于一定质量的理想气体，温度升高时，如果体积也增大，则压强可能增大、减小或不变，故C正确；
D．知道水分子质量和水的摩尔质量，才可以计算出阿伏加德罗常数，故D错误。
故选C。
8．A
【详解】
A．变化为等容变化，温度升高，分子密度不变但分子平均动能增大，故每秒撞击单位面积的器壁的分子数增多，故A正确；
B．温度升高，气体的平均动能增加，但不是每个分子的动能都增加，故B错误；
C．温度升高，根据理想气体状态方程
则气体压强p增大，故C错误；
D．质量一定，体积一定，所以气体的密度不变，故D错误。
故选A。
9．A
【详解】
A.图线D→A的斜率不变，由数学知识可知图线的斜率等于pV，斜率不变，则pV不变由气态方程
分析可知温度不变，所以D→A是一个等温过程，故选项A正确；
B.由图可知A→B过程中气体的体积不变，是等容过程，故选项B错误；
C.A与B的体积相同，压强不变，则温度也不同，所以状态参量不相同，故选项C错误；
D.同理，B→C过程气体的温度不变，而压强减小，根据玻意耳定律
可知体积增大，故选项D错误。
故选A。
10．B
【详解】
1mol任何气体在标准状况下的体积都是22.4L，0.5mol气体在标准状况下的体积是11.2L．
根据气体状态方程知：在图象中等容线为过原点的直线，其中T为热力学温度温度．所以在图中，虚线及延长线为等容线，A点的体积为11.2L．A到B，压强不变，根据理想气体状态方程可得，B正确．
11．B
【详解】
由图示可知
假设气体体积不变，由查理定律得压强变化量
初状态时p右>p左，T相等，如果同时使两边空气柱降低相同的温度，则左边减小的压强小于右边减小的压强，水银柱向右流动，两水银面高度差减小，故B正确，ACD错误。
故选B。
12．C
【详解】
气泡在上升过程中经历了一个等温过程，大气压强为，20 m深处的湖水压强为
10 m深处的湖水压强为
根据玻意耳定律有
故选C。
13．B
【详解】
A．理想气体的状态方程为： ，通过图像可知，为常数，所以体积不变，是等容变化，A正确；
B．有A选项可知，，则，所以，B错误；
C．由理想气体的状态方程得：，由于A的斜率大，所以沿A变化时气体压强增量较大，C正确；
D．相同温度时，由玻意耳定律得：，可得：，D正确；
故选B。
14．ACE
【详解】
A、若气体的压强和体积都不变，由理想气体状态方程：Pv/T=C可知，气体温度不变，其内能也一定不变，故A正确；
B、如果气体内能不变，则气体的温度不变，气体的压强与体积可能变化，故B错误；
C、气体温度不变压降减小，由玻意耳定律pV=C可知，其体积V增大，气体质量不变而体积变大，气体的密度减小，故C正确；
D、盛气体的容器做减速运动时，气体的温度可能保持不变，气体的内能将保持不变，故D错误；
E、理想气体内能由温度决定，气体温度升高，则气体内能增大，故E正确；
故选ACE．
15．AD
【详解】
A．只对L1加热，假设体积不变，则压强增大，所以L1增大、h减小，气柱L2长度不变，因为此部分气体做等温变化，故A正确；
B．只对L2加热，气体L2做等压变化，压强不变，温度升高，体积增大，故气柱L2长度增大，由于L2的压强不变，则h不变，故B错误；
C．若在右管中注入一些水银，L2压强增大，假设L1的体积不变，L1的压强与h长度的水银柱产生的压强之和随之增大，L1的压强增大，根据玻意耳定律得L1将减小，故C错误；
D．对气柱L1、L2同时加热，同时升高了相同的温度，假设气体体积不变，L1的压强增大，L2压强不变，则L1增大、h减小，故D正确。
故选AD。
16．BD
【详解】
由理想气体状态方程可得
AC．在p—T图上都是直线段，ab和cd的延长线通过坐标原点O，说明ab过程和cd过程是等容变化，故AC错误；
B．由图可知，bc过程中，直线上的点与原点连线的直线斜率越来越大，则气体体积不断减小，故B正确；
D．由图可知，da过程中是等温变化，温度不变，压强减小，气体体积不断增大，故D正确。
故选BD。
17． 0
【详解】
对活塞： ，解得
若保持活塞不动，将气体温度降至27℃，则根据 ；解得 ；因此时内外气压相等，故F=0.
18． 等容 查理 等压 盖-吕萨克 B、C C、D C
【详解】
由图可知，从状态A→B压强与温度成正比，则从状态A→B是等容变化，符合查理定律；
由图可知，从状态B→C压强不变，即为等压变化，符合盖-吕萨克定律；
由图可知，A、B、C、D四个状态中压强最大的是B、C；
[6]由图可知，为等容变化，且A、B、C、D四个状态中C、D的体积最大；
[7]由图可知，状态C的温度最高。
19． V0 1.4T0
【详解】
设初始压强为，膨胀后A、B压强相等，即
B中气体始末状态温度相等，根据波意耳定律可得
联立以上等式解得
则A中气体体积
根据理想气体状态方程可得
联立以上等式可得
20．
【详解】
热力学温度
一定质量的理想气体发生等容变化时p与T成正比，图像的延长线过坐标原点，即延长线与T轴交点
则
气体从状态A经过等温压缩过程，体积变为原来的倍，根据玻意耳定律
压强变为原来的3倍，让后保持体积不变，气体发生等容变化，由查理定律
可知，随温度T的升高，其压强p增大，p与T成正比，到达某一状态C，此时其温度等于状态B的温度，则C的位置在p-t图像上，如图所示
21．
【详解】
对于左侧气体
初状态：　　
末状态：　
根据理想气体状态方程
对于右侧气体
初状态：　　
末状态：　　
根据理想气体状态方程
联立可得
22．(1)630K；(2)787.5K
【详解】
(1)设U型管的横截面积是S，以封闭气体为研究对象，其初状态压强
p1=p0+h1=（76+4）cmHg=80cmHg ①
V1=L1S=20S，T1=280K
末状态是：
p2=p0+h=（76+14）cmHg=90cmHg ②
V2=L1′S=L1S+2L3S=20S+2×10S=40S ③
由理想气体的状态方程得：
④
代入数据得：
T2=630K ⑤
(2)水银柱全部进入右管后，压强不再增大，管底气体做等变化，所以左侧的水银柱不动，右侧水银柱与管口相平时，气体的体积：
V3=（L1+h1+h2+L3-h1）S=（L1+L3+h2）S=50S ⑥
由盖一吕萨克定律：
⑦
代入数据得：
T3=787.5K ⑧
23．
【详解】
瓶子开口，瓶内外压强相等，都等于大气压强，瓶内气体做等压变化，则有
设瓶内理想气体在压强为，温度为时密度为，则根据题意有
则瓶内原有的气体质量为
24．
【详解】
根据理想气体状态方程，有
解得
A到B是等温变化，B到C是等压变化，C到A是等容变化，作出对应的V T图像和p V图像如图所示。