2.2气体实验定律（Ⅱ）综合训练 （word版含答案）

2.2气体实验定律（Ⅱ）
一、选择题（共15题）
1．一定质量的理想气体状态变化的P--T图，如图所示，若用和Va、Vb、Vc分别表示气体在a、b、c三种状态下的气体的密度和体积则（ ）

A． B．
C． D．
2．下列说法正确的是( )
A．温度是分子平均动能的标志
B．温度升高，物体的每个分子动能都增加
C．一定质量的理想气体，温度越高压强越小
D．一定质量的理想气体，温度越高体积越小
3．如图，竖直放置、开口向上的试管内用水银封闭一段理想气体，若大气压强不变，管内气体________（填选项前的字母）
A．温度升高，则体积增大 B．温度升高，则体积减小
C．温度降低，则压强增大 D．温度降低，则压强减小
4．对于一定质量的气体，取，以下说法正确的是（　　）
A．气体做等容变化时，气体的压强和温度成正比
B．气体做等容变化时，温度升高1℃，增加的压强是原来压强的1/273
C．气体做等容变化时，气体压强的变化量与温度的变化量成正比
D．由查理定律可知，等容变化中，气体温度从升高到时，气体压强由增加到，且
5．如图所示，一水平放置两端封口的玻璃管，内部封有水银柱处于静止状态，水银柱左右两边分别封有一定质量的空气，空气可视为理想气体，左侧空气柱长度小于右侧空气柱长度，现在缓慢加热，使环境温度升高至某温度，在这一过程中，下列关于水银柱的位置变化描述正确的是（　　）
A．向左移动 B．向右移动
C．位置不变 D．无法判断
6．如图所示，一横截面积为S的试管水平固定，管中有一厚度不计的活塞，活塞两侧的气体压强均为大气压强、热力学温度均为，现对试管缓慢加热，当管内气体（视为理想气体）的温度缓慢升至时，活塞恰好开始移动。大气压强保持不变。活塞与管壁间的最大静摩擦力的大小为（　　）
A． B． C． D．
7．某同学利用如图所示的装置做“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验，先后测得5组数据列于下表。如果读数和计算无误，分析数据发现随着实验的进行（　　）
序号 1 2 3 4 5
p 1.05 1.12 1.23 1.40 1.63
V 3.8 3.6 3.3 2.9 2.2
pV 3.99 4.03 4.06 4.06 3.59
A．有气体泄露 B．有空气进入
C．气体温度升高 D．气体不再近似遵守气体实验定律
8．图示为竖直放置、上细下粗、两端封闭的玻璃细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同．缓缓加热气体，使A、B升高相同温度，系统稳定后，A、B两部分气体对液面压力的变化量分别为△FA和△FB，压强变化量分别为△pA和△pB．则（　　）
A．水银柱向下移动了一段距离
B．水银柱不发生移动
C．△FA＜△FB
D．△pA=△pB
9．如图，各实线分别表示一定质量的理想气体经历的不同状态变化过程，其中气体体积减小的过程为　　
A．
B．
C．
D．
10．如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空而静止。设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好，使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，则下列结论正确的是（　　）
A．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小
B．若气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大
C．若外界的大气压增大，则气缸的上底面距地面的高度将增大
D．若外界的大气压增大，则活塞距地面的高度将减小
11．如图所示，两个直立气缸由管道相通．具有一定质量的活塞a、b用钢性杆固连，可在气缸内无摩擦地移动．缸内及管中封有一定质量的气体．整个系统处于平衡状态．大气压强不变．现令缸内气体的温度缓慢升高一点，则系统再次达到平衡状态时 （ ）
A．活塞向下移动了一点，缸内气体压强不变
B．活塞向下移动了一点，缸内气体压强增大
C．活塞向上移动了一点，缸内气体压强减小
D．活塞的位置没有改变，缸内气体压强增大
12．如图所示是一定质量的理想气体的三种升温过程，那么，以下四种解释中正确的是(　　)
A．a→d的过程气体体积增加
B．b→d的过程气体体积增加
C．c→d的过程气体体积增加
D．a→d的过程气体体积减小
13．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是( )
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，是因为气体分子之间存在势能的缘故
B．一定量100°C的水变成100°C的水蒸汽，其分子之间的势能增加
C．气体温度越高，气体分子的热运动越剧烈
D．如果气体分子总数不变，当气体分子的平均动能增大时，气体压强必然增大
14．如图所示，甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是（ ）
A．甲是等压线，乙是等容线
B．乙图中p -t线与t轴交点对应的温度是-273.15℃，而甲图中V- t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
15．一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的a→b、b→c、c→d、d→a四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在(　　)
A．a→b过程中不断增加
B．b→c过程中保持不变
C．c→d过程中不断增加
D．d→a过程中保持不变
E．d→a过程中不断增大
二、综合题
16．如图，上端带卡环、底部有加热装置的圆柱形气缸竖直放置在水平地面上，质量为m、横截面积为S、厚度不计的活塞到气缸底部的距离为气缸高度的一半，活塞下部封闭有温度为T的理想气体。已知重力加速度为g，外界大气压强恒为，忽略一切摩擦。现对封闭气体缓慢加热，则活塞恰好到达气缸上端卡口时气体温度T1=_______；保持封闭气体的温度T1不变，在活塞上表面缓慢倒入沙子，使活塞到气缸底部的距离为气缸高度的三分之一，则倒入沙子的总质量m1=________。
17．如图所示，圆柱形绝热气缸固定在水平地面上，内有一个不漏气的绝热活塞可以无摩擦地移动，活塞质量为m，气缸内封闭了一部分理想气体，活塞的面积为S，在活塞正上方用细线悬挂了一质量为m的重物，初始时活塞距气缸底和重物下端的距离均为L，气缸内气体温度，外界大气压强，重力加速度为g，各量均为国际单位，现接通电源（图中未画出）通过电阻丝给气体缓慢加热，，求：
（i）活塞缸接触重物时，气缸内的温度为多少？
（ii）重物刚开始上升时，气缸内的温度为多少？
（iii）若从开始加热到重物刚要上升，电阻丝散发的热量为Q，则气体内能变化了多少？
18．如图所示，上端封闭、下端开口、足够长且粗细均匀的玻璃管，竖直插在一足够深的水银槽中，玻璃管中的水银面比水银槽中的水银面高h1= 30 cm。玻璃管内水银面上方空气柱的高度为h2=20 cm，环境的热力学温度T0=300 K，保持环境温度不变，缓慢竖直向上提玻璃管使玻璃管中水银面上方空气柱高度h3=30 cm。已知外界大气压强P0=75 cmHg。忽略水银槽内液面高度的变化。
(1)求玻璃管向上提起的高度 h；
(2)缓慢升高环境温度。求玻璃管内外水银面的高度差回到h1时环境的热力学温度T。
19．趣味运动“充气碰碰球”如图所示，用完全封闭的薄膜充气膨胀成型，人钻入洞中，进行碰撞游戏。充气之后碰碰球内气体体积为，压强为。碰撞时气体最大压缩量为（不考虑碰撞时气体温度变化），外界大气压。求
(ⅰ)压缩量最大时，球内气体的压强；
(ⅱ)为保障游戏安全，球内气体压强不能超过。那么，在早晨17℃环境下充完气的碰碰球（），是否可以安全地在中午37℃的环境下游戏碰撞，请通过计算判断（忽略升温引起的球内容积变化）
20．如图甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧汽缸的容积为V0，A、B之间容积为0.1V0，开始时活塞在A处，缸内气体压强为0.9p0（p0为大气压强），温度为297K，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B，求：
(1)活塞移动到B时，缸内气体温度TB；
(2)在图乙中画出整个过程的p-V图线。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
根据理想气体状态方程：，可知从a到b体积不变即，根据可知，密度不变，即，从b到c温度不变，压强增大，根据理想气体状态方程：，可知体积减小，所以有：，根据可知，，由此可得：，，故B正确，ACD错误．
2．A
【详解】
试题分析：温度是分子平均动能的标志，选项A正确；但不是温度升高，物体的每个分子动能都增加，选项B错误；由可知选项CD错误；故选A
3．A
【详解】
试题分析：根据气体的状态变化方程可知，因气体的压强不变，故温度升高，则体积增大；温度降低，体积减小；故选A.
4．C
【详解】
A．一定质量的气体做等容变化，气体的压强跟热力学温度成正比，跟摄氏温度不是正比关系，A错误；
B．根据查理定律可知，则B错误；
C．根据知，气体做等容变化时，气体压强的变化量总是跟温度的变化量成正比，无论是摄氏温度，还是热力学温度，C正确；
D．由查理定律
解得
故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
假设气体体积不变，均做等容变化。由于原来左右两边气体温度相同、压强相等，所以其P-T图是重合的，如图所示，则当环境温度升高至某温度过程中，气体压强增加同样的数值，故压强仍然相等，所以水银柱位置不变，C正确。
故选C。
6．D
【详解】
设活塞开始移动时管内气体的压强为，根据物体的平衡条件有
活塞移动前，对管内气体，根据查理定律有
解得
故选D。
7．A
【详解】
因为对于一定质量的理想气体满足气体状态方程
其中M为相对原子质量，由表格数据可知PV的乘积变小，则可能的原因是气体质量减小或是温度降低。
故选A。
8．C
【详解】
AB：假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化．对气体A：；则得 即；对气体B，同理可得：．据题意初始温度相同，，升高相同的温度， 且，则，液柱将向上移动．故AB两项错误．
CD：系统稳定后，液注的上下表面的高度差将变大，液注上下表面的压强差变大，即系统稳定后，；又，所以．故C项正确，D项错误．
9．A
【详解】
理想气体状态方程
①
其中
②
联立得
③
所以直线bc为等容变化的曲线；同时，过a点做等温线如图
由理想气体状态方程
可知在相等的温度下，压强越大，则体积越小．所以a点的体积最大，d点的体积最小．a→b的过程体积减小，b→a的过程体积增大，b→c的过程是等容过程，d→b的过程体积增大，A正确，BCD错误。
故选A。
10．B
【详解】
A．对活塞与缸壁受力分析有
则弹簧的弹力保持不变，所以若气温升高，则活塞距地面的高度将不变，则A错误；
B．对气缸受力分析有
则气缸内气体的压强保持不变，根据
若气温升高，则气缸内气体的体积增大，所以气缸的上底面距地面的高度将增大，则B正确；
C．对气缸受力分析有
若外界的大气压增大，则气缸内气体的压强增大，由温度变化可知，气体的体积减小，所以气缸的上底面距地面的高度将减小，则C错误；
D ．A对活塞与缸壁受力分析有
则弹簧的弹力保持不变，若外界的大气压增大，则活塞距地面的高度也不变，所以D错误；
故选B。
11．A
【详解】
设活塞a的面积为Sa，活塞b的面积为Sb，缸内气体初状态压强为P1，末状态压强为P2对两活塞受力分析，可得
解得
可知，缸内气体压强只与两活塞重力和面积有关。根据理想气体状态方程，有
其中
解得
两气缸的截面积不同，当活塞下移时，会使气缸内体积增加。
故选A。
12．A
【详解】
由可得
可见，在p-t图线中，b→d过程是定容过程，体积不变，且图像的点与-273.15连线，斜率越大则体积越小，因此a→d斜率变小，体积增大，c→d过程斜率增大体积变小。
故选A。
13．BC
【详解】
气体如果失去了容器的约束就会散开，是因为分子间距较大，相互的作用力很微弱，而且分子永不停息地做无规则运动，所以气体分子可以自由扩散．不是由于气体分子存在势能，故A错误；一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，温度没有变化，分子的平均动能不变，分子总动能不变．在这个过程中水要吸热，内能增大，所以分子之间的势能必定增加，故B正确；温度是分子热运动平均动能的标志，故气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高，故C正确；温度是分子的平均动能的标志，当气体分子的平均动能增大，气体温度升高，根据理想气体的状态方程，可知气体温度升高时，若同时体积增大，掌握气体压强不一定增大，故D错误．
14．AD
【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正确；
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，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AD。
15．ABE
【详解】
A.由题图可知a→b温度不变，压强减小，所以体积不断增大，故A正确；
B.bc的延长线通过原点，则b→c是等容变化，体积不变，故B正确；
C.c→d压强不变，温度减小，则体积不断减小，故C错误；
DE.一定质量的理想气体，由=R（常数）知，V=，从图线知逐渐减小，所以气体体积不断增大，故D错误，E正确．
16． 2T； 4m
【详解】
对封闭气体缓慢加热，则活塞恰好到达气缸上端卡口，对封闭气体处于等压过程，由盖-吕萨克定律可知
其中
解得
未在活塞上表面缓慢倒入沙子前，对活塞列受力平衡
保持封闭气体的温度T1不变,对封闭气体处于等温过程，由玻意耳定律可知
对活塞列受力平衡
其中
联立可解
17．（i）（ii）（iii）增加
【详解】
（i）初状态：，，活塞刚接触重物时，气体的体积；
气体刚接触重物前做等压变化，由由盖吕萨克定律知，
代入数据解得；
（ii）重物刚开始上升时，，
活塞刚接触重物到中午刚开始上升，气体做等容变化，
由查理定律知：，即，
解得；
（iii）在等压变化过程中，气体对外做功，
在等容变化过程中，气体对外做功；
由热力学第一定律，
即气体内能增加．
18．(1)25cm；(2)675K
【详解】
(1)设玻璃管的横截面积为S，由玻意耳定律可知
（p0-p1）Sh2=pSh3
其中p1=30cmHg
解得：
p=30cmHg
分析可知
h1+h2+Δh-h3=75cm-30cm
解得：
Δh=25cm
(2)由理想气体状态方程可知
分析可知
h4=h2+Δh=45cm
解得：
T=675K
19．（ⅰ）；（ⅱ）可以，分析见解析
【详解】
(ⅰ)碰撞游戏被压缩到最大的过程，气体等温变化，有
①
其中：，
解得
(ⅱ)从早晨充好气，到中午碰撞游戏前，气体等容变化，有
②
其中
中午碰撞游戏，气体被压缩到最大的过程，等温变化，有
③
联立②③式，代入数据，解得：
因，即可以安全地在中午37℃的环境下游戏碰撞。
20．(1)363K；(2)
【详解】
(1)活塞离开A处前缸内气体发生等容变化，初态
，
末态
根据查理定律得
代入数据解得，活塞刚离开A处时的温度
活塞由A移动到B的过程中，缸内气体作等压变化，由气态方程得
代入数据解得
(2)P V图线如图。
答案第1页，共2页