2.2气体实验定律（Ⅱ）（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修三 2.2 气体实验定律（Ⅱ）
一、单选题
1．网上热卖的一科普小制作——斯特林发动机如图甲所示，它是通过汽缸内的气体经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力的，因此又被称为热气机。如图乙所示，在斯特林循环的p—V图像中，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，整个过程由两个等温过程和两个等容过程组成，状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图丙所示。则下列说法正确的是（　　）
A．状态B→状态C的过程中，单位体积中的气体分子数目增大
B．状态B气体的温度大于状态D气体的温度
C．状态A对应的是图丙中的图线①
D．状态C中每个气体分子的动能都比状态A中的大
2．如图所示是一定质量的气体做等容变化的等容线，下列说法中不正确的是（　　）
A．AB直线的斜率为
B．BA延长线与横轴交点K的坐标为（-273℃，0）
C．若在该坐标系再做另一条等容线，其延长线与横轴的交点就不在K点了
D．0℃时气体压强为p0
3．对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是（ ）
A．保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈
B．压强变大时，分子热运动必然变得剧烈
C．压强变大时，分子间的平均距离必然变小
D．压强变小时，分子间的平均距离不可能变小
4．一定质量的气体在等压变化中体积增大了，若气体原来的温度是27 ℃，则温度的变化是（　　）
A．升高到450K B．升高了150 ℃ C．升高到40.5 ℃ D．升高到450 ℃
5．如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的体积与热力学温度关系的V-T图像。则下列关于此过程的压强与热力学温度关系的p-T图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
6．新买的冰箱在第一次通电后一段时间，首次打开冰箱门会发现门比较紧，产生这种现象的原因是（　　）
A．冰箱工作后，随着温度下降，腔体内气体压强小于外界压强
B．冰箱工作后，随着温度下降，腔体内气体压强大于外界压强
C．腔体内气体分子平均动能变大
D．腔体内气体分子平均动能不变
7．两端封闭的绝热气缸，内有一绝热的活塞将气缸分为左、右两部分，当活塞左侧部分充入77℃的气体，右侧部分充入27℃的气体时，活塞恰好静止不动。现让两部分气体同时升高或降低相同温度，那么（　　）（取）
A．活塞均向右移动
B．活塞均向左移动
C．升高相同温度活塞向右移动，降低相同温度活塞向左移动
D．升高相同温度活塞向左移动，降低相同温度活塞向右移动
8．若室内生起炉子后温度从7℃升高到27℃，而室内气压不变，则此时室内的空气质量减少了（　　）
A．3.3% B．6.7% C．7.1% D．9.4%
9．如图所示，上端封闭的玻璃管，开口向下，斜插在水银槽内，管内的水银柱将一段空气柱封闭，现保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变，将玻璃管缓慢扶正至竖直方向，若水银槽内水银面的高度保持不变，待再度达到稳定时（　　）
A．管内空气柱的密度变大 B．管内空气柱的压强变大
C．管内水银柱产生的压强变大 D．管内水银柱的长度变大
10．若室内生起炉子后温度从7℃升高到47℃，而室内气压不变，则此时室内的空气质量减少了（　　）
A．11.5% B．12.5% C．14.3% D．16.8%
11．如图所示，10℃的氧气和20℃的氢气体积相同，汞柱在连通两容器的细管中央，下面的叙述中，正确的是（　　）
A．当氧气和氢气的温度都升高10℃时，汞柱不移动
B．当氧气和氢气的温度都升高10℃时，汞柱将向左移
C．当氧气温度升高10℃，氢气温度升高20℃时，汞柱向左移
D．当氧气温度升高10℃，氢气温度升高20℃时，汞柱不会移动
12．如图所示，圆柱形导热汽缸内有一光滑活塞，密封了一定质量的理想气体。用一弹簧测力计挂在活塞上，将整个汽缸悬挂在天花板上。测得此时弹簧测力计的示数为，汽缸内气体的压强为。若外界大气压始终保持不变，那么随着外界温度的升高（　　）
A．变大 变大 B．变大 不变 C．不变 变大 D．不变 不变
13．一定质量的理想气体状态发生变化，满足查理定律，若气体压强增大，下列说法正确的是（　　）
A．分子的平均动能增大 B．分子的平均动能减小
C．分子之间的平均距离变大 D．分子之间的平均距离变小
14．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
15．在某一带有活塞的密闭容器内质量为的理想气体在时的图线为图中的曲线乙。若为此容器内充满质量为的该理想气体在温度为时的曲线；为此容器内充满该理想气体在温度为时的曲线。分子平均动能与热力学温度关系为，是一个常数；理想气体状态方程，为气体物质的量，为理想气体常数。下列说法中哪些是正确的（　　）
A．、均为曲线丁
B．为曲线丙，为曲线丁
C．在同一体积时，气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，曲线代表的气体较曲线代表的气体多
D．曲线与曲线代表的气体在相同体积时，温度均加热至，则压强之比为
二、填空题
16．一个开着窗户的房间，温度为7℃时房间内空气质量为m千克，当温度升高到27℃时，房间内空气的质量为_____千克。
17．密闭容器内一定质量的理想气体，从状态a出发，经历ab和bc两个过程，其V-T图像如图1所示。ab的反向延长线过原点O，bc与横轴T平行，状态a和状态b的气体分子热运动速率的统计分布图像如图2所示。则状态a对应的是_______（选填“①”或“②”），从b到c过程，气体的内能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”），状态a与状态c相比，单位体积中的气体分子数目_______（选填“较多”、“较少”或“相等”）。
18．如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、cd过程到达状态d，ab过程气体温度不变，bc过程气体压强不变。bc过程中气体对外界做______（选填“正功”或“负功”），状态d的体积______（选填“大于”“等于”或“小于”）状态b的体积。
三、解答题
19．如图所示，导热良好的汽缸放在粗糙水平面上，汽缸与水平面的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，用横截面积为S的光滑轻活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，汽缸与气体的总质量为M，轻活塞杆的一端与活塞连接，另一端固定在墙上。若气体初态压强为大气压强、温度为，气体的体积为V，重力加速度为g。若通过升温使，汽缸发生运动，求汽缸刚要发生滑动时：
（1）缸内气体的压强；
（2）气体的温度。
20．中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见两种拔罐如图所示：左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450K，最终降到300K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。
21．如图所示，U形管右管横截面积为左管横截面积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为26 cm、温度为280 K的空气柱，左右两管水银面高度差为36 cm，外界大气压为76 cmHg。若给左管的封闭气体加热，使管内气柱长度为30 cm，则此时左管内气体的温度为多少。
22．如今很多汽车都配备胎压检测，可以通过APP或汽车仪表实时监测轮胎的气压及温度。上车前，车主通过APP查看车况，显示胎压为230kpa，温度为27℃。汽车开出一段时间后，仪表上显示胎压为250kpa，温度为42℃。车上的一乘客认为胎压升高，轮胎应该会膨胀，而另一乘客则认为，车上多了几位乘客，轮胎会被压扁一些。请你计算此时轮胎内气体体积是上车前的多少倍。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
本题考查理想气体状态方程、分子动理论，目的是考查学生的理解能力。
【详解】
A．由题图知状态B→状态C的过程中气体的体积不变，所以密度不变，即单位体积中的气体分子数目不变，选项A错误；
B．由状态B→状态C的过程为等容变化，状态C的气体压强大于状态B的气体压强，TC>TB，而，所以TD>TB，选项B错误；
C．因当温度升高、分子热运动加剧时，速率较大的分子所占百分比增高，分布曲线的峰值向速率大的方动移动即向高速区扩展，峰值变低，曲线变宽、变平坦，由题图知状态A的温度低，所以对应的是图线①，选项C正确；
D．温度是分子平均动能的标志，不代表每个分子的动能，选项D错误。故选C。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．一定质量的气体做等容变化的等容线与温度的交点是绝对零度，故C错误，B正确，所以AB直线的斜率为，故A正确；
D．由图可知，0℃时气体压强为p0；故D正确；
故选C。
3．A
【解析】
【详解】
A．保持压强不变，若温度升高，分子热运动将变得剧烈，若温度下降，则相反，故A正确；
B．根据理想气体状态方程
可知，压强变大时，温度不一定升高，所以分子热运动不一定变得剧烈，故B错误；
CD．根据理想气体状态方程
可知，压强变大时，体积不一定变大，压强变小时，体积可以变小，故CD错误。
故选A。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
由盖-吕萨克定律
可得
则温度变化了
故ACD错误，B正确。
故选B。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
由V-T图像可知，从A到B体积不变，温度升高，压强变大；从B到C，温度不变，体积减小，压强变大；在p-T图像中，过原点的直线为等容线，则结合给定的四个p-T可知，只有D符合。
故选D。
6．A
【解析】
【详解】
AB．根据一定质量的理想气体状态方程
可知随着温度下降，腔体内气体压强小于外界压强。故A正确；B错误；
CD．由于温度下降，故腔体内气体分子平均动能变小。故CD错误。
故选A。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
开始时两边压强相等设为p，若活塞不发生移动，据查理定律对左边气体有
则
对右边气体有
则
若升高相同温度，则
活塞向左移动，若降低相同温度，则
活塞向右移动。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
以温度为7℃时室内的所有气体为研究对象，发生等压变化时，根据盖—吕萨克定律有
得出气体在27℃时的体积
则室内的空气质量减少了
故选B。
【点睛】
处理变质量问题的方法：
（1）取所有气体为研究对象，应用气体实验定律求解；
（2）放气、漏气问题中，末状态的总体积对应气体的总质量；末状态留在容器中的是剩余气体，可以求出对应的剩余质量。
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．管内气体压强为
假设扶正过程管内水银位置不变，则水银柱高度h增大，气体压强减小，该过程可看成等温变化，由
可知，气体体积增大，管内空气柱的密度变小，管内空气柱的压强变小，AB错误；
C．由于气体压强减小，故管内水银柱产生的压强变大，C正确；
D．由于槽内水银面上玻璃管的长度l不变，但气体体积增大，故管内水银柱的长度变小，D错误。
故选C。
10．B
【解析】
【分析】
【详解】
根据盖吕萨克定理可知
室内的空气质量减少了
故选B。
11．C
【解析】
【详解】
AB．假设两部分气体的体积不变，设气体初始状态的参量为p1、T1，末状态参量为p2、T2，变化温度为ΔT、变化压强为Δp，由查理定律有
可得
开始时两部分气体的压强p相同，若变化过程中ΔT相同，因为
T氧由
得
Δp氧>Δp氢
所以汞柱向右移动，故AB错误。
CD．开始时两部分气体的压强p相同，T氧=283K，T氢=293K，若ΔT氧=10K，ΔT氢=20K，由
得
Δp氧<Δp氢
所以汞柱向左移，故C正确，D错误。
故选C。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
弹簧测力计上的拉力跟汽缸和活塞总重力相等，当气温升高时，不影响弹簧弹力大小，所以示数不变；以汽缸为研究对象可知，最终达到平衡时，汽缸重力与汽缸内压力之和等于大气压力，因为重力和大气压力均不变，所以汽缸内压力不变，即汽缸内气体压强不变。
故选D。
13．A
【解析】
【分析】
【详解】
一定质量的理想气体状态发生变化，满足查理定律，则气体的体积不变，若气体压强增大，则温度升高，分子的平均动能增大；因气体的体积不变，则分子间的平均距离不变。
故选A。
14．A
【解析】
【分析】
【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。
15．D
【解析】
【详解】
AB．X理想气体的热力学温度为600K，Y理想气体的热力学温度为300K，原有理想气体的热力学温度为300K，原有理想气体、X、Y的物质的量之比为1：1：2，根据可知，X、Y理想气体乘积为原有理想气体的2倍，由图像可知，、均为曲线丙，故AB错误；
C．由于X、Y理想气体的物质的量之比为1：2，则在同一体积时，X理想气体的分子数是Y理想气体的一半，气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，曲线代表的气体较曲线代表的气体少，故C错误；
D．根据可知，由于X、Y理想气体的物质的量之比为1：2，则曲线与曲线代表的气体在相同体积时，温度均加热至，则压强之比为，故D正确。
故选D。
16．
【解析】
【详解】
由题意知这个过程压强不变，则两个系统的三个状态参量分别为：
p1=p，ρ1，T1=280 K
p2=p，ρ2，T2=300 K
由气体密度方程
得
ρ2=ρ1
设房间的容积为V，则有
ρ1V=m
所以
17． ① 增大 较多
【解析】
【详解】
[1]由图1可知，状态a的温度小于状态b的温度，温度越高，分子运动越剧烈，速率大的分子所占百分比越大，则状态a对应的是图2中的①曲线。
[2]从b到c过程，由图1可知，温度升高，理想气体的内能随气体温度升高而增大，则气体的内能增大。
[3]由题意可知，密闭容器内气体的质量不变，则气体分子总数不变，由图1可知，状态a的气体体积小于状态c的气体体积，则状态a单位体积中的气体分子数目较多。
18． 正功 大于
【解析】
【分析】
【详解】
[1] bc过程中，气体的压强不变，温度升高，则体积变压，故对外界做正功；
[2]由理想气体的状态方程
可知状态c的体积大于状态b的体积，故状态d的体积大于状态b的体积。
19．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）要使汽缸发生滑动，设此时缸内气体的压强为，必有
得
（2）汽缸在滑动前气体为等容变化，有
解得
20．
【解析】
【详解】
火罐状态1
p1=p0，T1=450 K，V1=V0
状态2
p2=？，T2=300 K，
由理想气体状态方程
代入数据得
抽气罐内温度不变，由玻意耳定律得
联立代入数据得
设抽出的气体的体积为，由题意知
故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为
代入数据得
21．371.5 K
【解析】
【详解】
设U形管左管的横截面积为S，当左管内封闭的气柱长度变为30 cm时，左管水银柱下降4 cm，右管水银柱上升2 cm，即左右两端水银柱高度差变为h′=30 cm，对左管内封闭的气体，初态有
p1=p0－ph=40 cmHg；V1=l1S=26S；T1=280 K
末态有
p2=p0－ph′=46 cmHg；V2=l′S=30S；T2=？
由理想气体状态方程
可得
即时左管内气体的温度为多少371.5 K。
22．0.966
【解析】
【详解】
由理想气体状态方程
可得
代入数据解得
所以此时轮胎内气体体积是上车前的0.966倍
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