第一章 分子动理论与气体实验定律 综合训练 （word版含答案）

第1章分子动理论与气体实验定律
一、选择题（共15题）
1．在“油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，数出油膜共占140个小方格，每格边长是0.5cm，由此估算出油酸分子直径为（　　）
A．7×10-8m B．1×10-8m C．7×10-10m D．1×10-10m
2．小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动．他把小颗粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上，如图所示，下列判断正确的是(　　)
A．图中的折线就是粉笔末的运动轨迹
B．图中的折线就是水分子的运动轨迹
C．从整体上看粉笔末的运动是无规则的
D．图中折线表明水分子在短时间内运动是有规则的
3．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．增大压强，气体内能增大
B．压强减小，降低温度，气体分子间的平均距离一定减小
C．保持体积不变，降低温度，气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数可能增大
D．降低温度，减小体积，气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数可能增大
4．某气体的摩尔质量为 ，摩尔体积为 ，密度为 ，每个分子的质量和体积分别为m和 ，则阿伏加德罗常数 可表示为(　　)
A． B． C． D．
5．如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长 的空气柱，中间有一段长 的水银柱，上部空气柱的长度 。已知大气压强为 。现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为 。假设活塞下推过程中没有漏气，则活塞下推的距离为（　　）
A． B． C． D．
6．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲统如图所示，三条曲线所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则（　　）
A．TⅠ>TⅡ>TⅢ B．TⅠC．TⅠ=TⅡ=TⅢ D．TⅠTⅢ
7．下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的理想气体不可能吸收热量对外做功，内能不变
B．违反能量守恒定律的热现象一定不能发生
C．一定质量的理想气体体积变小，单位体积内的分子数增多，气体的压强一定增大
D．热传递一定是热量从内能大的物体向内能小的物体转移
8．某气体的摩尔质量是M，标准状态下的摩尔体积为V，阿伏伽德罗常数为，下列叙述中正确的是（　　）
A．该气体在标准状态下的密度为
B．该气体每个分子的质量为
C．每个气体分子在标准状态下的体积为
D．该气体单位体积内的分子数为
9．气体初始温度为27℃，升高了20℃。用热力学温标表示，气体初始温度为：（　　）
A．300K，升高了20K B．27K，升高了20K
C．300K，升高了293K D．27K，升高了293K
10．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，所对应的温度分别为 ，则(　　)
A． B．
C． D．
11．关于布朗运动，下列说法中正确的是（　　）
A．布朗运动的剧烈程度与温度无关
B．悬浮颗粒质量越大布朗运动越剧烈
C．布朗运动是液体或者气体分子的无规则运动
D．布朗运动是悬浮在液体或者气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动
12．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．温度升高，所有分子运动速率都变大
B．温度升高，分子平均动能变大
C．气体分子无论在什么温度下，其分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点
D．温度升高，气体的压强一定增大
E．外界对气体做功，气体的温度可能降低
13．下列说法正确的有（　　）
A．温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大
B．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大
C．在绝热过程中，外界对一定质量的理想气体做功，气体的内能必然增加
D．降低温度可以使未饱和汽变成饱和汽
14．以下说法正确的是（　　）
A．当一定量气体吸热时，其内能可能减小
B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体都没有固定的熔点
C．一定量的理想气体在等温变化的过程中，随着体积减小，气体压强增大
D．已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可估算出该气体分于间的平均距离
E．给自行车打气时越往下压，需要用的力越大，是因为压缩气体使得分子间距减小，分子间作用力表现为斥力导致的
15．如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同 使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为 、 ，压强变化量为 、 ，对液面压力的变化量为 、 ，则
A．水银柱向上移动了一段距离 B．
C． D．
二、填空题
16．如（甲）和（乙）图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知：若炭粒大小相同，　 　（选填“甲”或“乙”）中水分子的热运动较剧烈；若水温相同，　 　（选填“甲”或“乙”）中炭粒的颗粒较大。
17．如图所示，水平放置的一根玻璃管和几个竖直放置的U形管内都有一段水银柱，封闭端里有一定质量的气体，图(a)中的水银柱长度和图(b)、(c)、(d)中U形管两臂内水银柱高度差均为h=10cm，外界大气压强p0＝76cmHg，则四部分气体的压强分别为pa=　 　cmHg，pb=　 　cmHg，pc=　 　cmHg，pd=　 　cmHg．
18．用水银血压计测量血压时，先向袖带内充气，然后缓慢放气，假设温度保持不变，某次测量充入袖带内气体的压强为1.5P0，体积为V，已知阿伏加德罗常数为NA，此温度下该气体在标准大气压P0下的摩尔体积为V0，则充气后袖带内气体的分子数为　 　；缓慢放气过程中，袖带内气体的内能变化情况是：　 　。
19．如图为“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验装置，传感器的名称是　 　传感器；实验中　 　（选填“必须”或“不需要”）测量环境的温度值。
三、综合题
20．图甲中，竖直放置“ ”形状的均匀导热气缸，一端横截面积为S，另一端横截面积为2S，AB=h，气缸内有一个可自由移动的活塞（厚度不计），重力大小为p0S，横截面积为2S，初始时活塞水平静止于C位置，把缸内密闭气体与外界大气隔开，BC=4h。已知大气压强为p0，环境温度为T0，现把该装置缓慢倒置放置，稳定后。（不计一切摩擦）
（1）求缸内封闭气体的体积；
（2）若环境温度降低至 T0时，求内部封闭气体的压强。
21．如图所示，两端开口内壁光滑的绝热气缸竖直固定放置在桌面上，气缸下端不密封。质量分别为m和2m的活塞A和B之间封闭了一定质量的理想气体。两活塞在劲度系数为k的轻质弹簧拉力作用下处于平衡状态。活塞A、B的面积分别为S和2S，缸内气体温度为T1，大气压强为，重力加速度为g。
（1）求弹簧的形变量；
（2）现通过电阻丝对缸内气体缓慢加热，同时固定活塞A，当缸内气体温度为T2时，弹簧恰好恢复到原长，求此时缸内气体的体积。
22．如图，一端封闭而另端开口的玻璃管总长L=50cm，初始时玻璃管开口向下竖直静止放置，管中有段高h=15cm的水银柱封闭了一段长L1=30cm空气柱。现将玻璃管缓慢施转至开口向上的竖直位置，此过程没有发生气体及水银泄漏，已知大气压强为75cmHg，外界温度为27℃。
（1） 求旋转后稳定时管中封闭空气柱的长度；
（2） 此后对管中封闭气柱缓慢加热，同时从开口处缓慢注入水银，使得封闭气柱的长度保持不变，求当水很刚好注满到管口时封闭气柱的温度。
23．如图所示，一端封闭的U型玻璃管竖直放置，封闭端空气柱的长度L=40cm，管两侧水银面的高度差为h=19cm，大气压强恒为76cmHg。
（1）若初始温度27℃，给封闭气体缓慢加热，当管两侧水银面齐平时，求气体的温度；
（2）若保持温度27℃不变，缓慢向开口端注入水银，当管两侧水银面齐平时，求注入水银柱的长度。
答案部分
1．C
【解答】1滴油酸酒精溶液中油酸的体积为
油膜的面积为
油酸分子直径为
故答案为：C。
2．C
【解答】A、B项：图中的折线是粉笔末在不同时刻的位置的连线，既不是固体颗粒的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，AB不符合题意；
C、D项：图中的折线没有规则，说明粉笔末的运动是无规则的，分子的运动是无规则的，C符合题意，D不符合题意．
故答案为：C
3．D
【解答】A．理想气体的内能只由温度决定，根据理想气体状态方程 可知，增大压强时，若温度不变，则内能不变， A不符合题意；
B．根据 可知，当压强减小，降低温度时，气体的体积有可能增大，也有可能减小，此时气体分子间的平均距离可能增大，也可能减小，B不符合题意；
C．保持体积不变，单位体积内的分子数不变，降低温度，根据 可知，压强减小，气体分子的平均动能减小，气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数减小，C不符合题意；
D．降低温度,分子的平均动能减小,减小体积,单位体积内的分子数增多, 根据 可知,压强有可能增大, 气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数可能增大，D符合题意。
故答案为：D。
4．A
【解答】某气体的摩尔质量为Mmol，则阿伏伽德罗常数 ，A符合题意，B不符合题意。由于气体分子间有间距，则分子的体积并不是所占空间的体积，所以NA不等于摩尔体积与一个分子体积的比值，C不符合题意。气体的密度与分子体积的乘积不等于分子质量，则 ，D不符合题意。
故答案为：A
5．A
【解答】活塞未下推之前，液柱下端封闭气体的压强
液柱下端封闭气体，根据玻意耳定律可知
其中
联立解得
活塞下推后，管上部分气体的压强
解得
管上部分气体，根据玻意耳定律
其中
联立解得，管上部分气体的长度
活塞下推的距离为
故答案为：A。
6．B
【解答】根据麦克斯韦分布律，气体的温度越高，速率大的分子所占的比例越大，所以Ⅰ的温度最低，Ⅲ的温度最高，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
7．B
【解答】A．一定质量的理想气体等温膨胀，吸收热量对外做功，内能不变，A不符合题意；
B．违反能量守恒定律的热现象一定不能发生，B符合题意；
C．气体的压强与气体的密度和温度都有关，气体体积变小，单位体积内的分子数增多，气体的压强不一定增大，C不符合题意；
D．热传递一定是热量从温度高的物体向温度低的物体转移，D不符合题意。
故答案为：B。
8．B
【解答】A．摩尔质量除以摩尔体积等于密度，该气体在标准状态下的密度为 ，A不符合题意；
B．每个气体分子的质量为摩尔质量与阿伏伽德罗常数的比值，即 ，B符合题意；
C．由于分子间距的存在，每个气体分子的体积远小于 ，C不符合题意；
D．分子数密度等于物质的量乘以阿伏伽德罗常数再除以标准状态的体积V，即 ，D不符合题意。
故答案为：B
9．A
【解答】摄氏度与热力学温度的关系是T=t+273K
气体初始温度为27°，气体初始温度用热力学温标表示为T=t+273K=300K
温度升高了△t=20℃=20K
故答案为：A。
10．B
【解答】因为对于给定的气体，当温度升高，分子热运动加剧，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向移动即向高速区扩展，峰值变低，曲线变宽，变平坦，B符合题意。
故答案为：B
11．D
【解答】A．温度越高，液体或气体分子运动的越剧烈，对固体颗粒撞击的力越大，也就是布朗运动的剧烈程度与温度有关，A不符合题意；
B．悬浮颗粒质量越大越不容易被撞动，因此布朗运动越不剧烈，B不符合题意。
CD．布朗运动是悬浮在液体或者气体中的微粒在液体分子或气体分子撞击下所做的永不停息的无规则运动，C不符合题意，D符合题意；
故答案为：D。
12．B,C,E
【解答】A、分子运动是杂乱无章的，温度升高，并不是所有分子运动的速率都增大，A不符合题意．
B、温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能变大，B符合题意．
C、气体分子无论在什么温度下，根据统计规律知道气体的分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点，C符合题意．
D、根据气态方程 =c知，温度升高，气体的压强不一定增大，还与气体的体积是否变化有关，D不符合题意．
E、外界对气体做功，若气体放热，而且放热更多，由热力学第一定律可知气体的内能减小，温度降低，E符合题意．
故答案为：BCE
13．C,D
【解答】A. 温度升高，物体分子的平均动能增加，但并非每个分子的动能都增加，A不符合题意；
B. 温度是气体分子平均动能的标志，气体压强越大，温度不一定越大，故分子的平均动能不一定越大，B不符合题意；
C. 在绝热过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律得气体的内能增大，C符合题意；
D. 饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，温度越高，饱和气压越大，则降低温度可使使未饱和汽变成饱和汽，D符合题意；
故答案为：CD。
14．A,C,D
【解答】当一定量气体吸热时，若气体对外做功大于吸收的热量，则其内能减小，A符合题意；单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，B不符合题意；根据PV/T=C可知，一定量的理想气体在等温变化的过程中，随着体积减小，气体压强增大，C符合题意；已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，用气体的摩尔质量除以密度可得摩尔体积，再除以阿伏加德罗常数，可得一个分子运动占据的空间的体积，把每个分子占据的空间的体积看做是立方体，从而可估算出该气体分于间的平均距离，D符合题意；给自行车打气时越往下压，需要用的力越大，是因为压缩气体时体积减小，压强变大，从而感觉越费力；与分子间的斥力无关，选项E错误；
故答案为：ACD.
15．A,C
【解答】首先假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体A： ；对气体B： ，又初始状态满足 ，可见使A、B升高相同温度， ， ，因此 ，因此 液柱将向上移动，A符合题意，C符合题意；由于气体的总体积不变，因此 ，所以BD不符合题意．
故答案为：AC．
16．乙；甲
【解答】布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，布朗运动是由于液体分子对小颗粒的撞击不平衡造成的；颗粒越小，液体分子对颗粒的撞击越不平衡，布朗运动越明显。由图可知，乙图中颗粒的布朗运动更明显，温度越高，布朗运动越激烈，所以若炭粒大小相同，乙中水分子的热运动较剧烈；若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大。
17．76；86；66；86
【解答】由平衡条件可知，封闭气体的压强：
如图a所示，玻璃管水平，水银柱平衡,其两侧压强相等，
则p1=p0=76cmHg；
如图b所示,水银柱自由端比封闭端高,封闭气体的压强比大气压大,
则p2=p0+h=76+10=86cmHg;
如图c所示：水银柱自由端比封闭端低，封闭气体的压强比大气压小，
则p3=p0-h=76-10=66cmHg；
如图d所示：水银柱自由端比封闭端高，封闭气体的压强比大气压大，
则p4=p0+h=76+10=86cmHg．
18．；减小
【解答】根据玻意耳定律
解得气体的分子数为
温度保持不变，气体的平均动能不变，而气体的分子势能为零，缓慢放气过程中，袖带内气体的质量减少，袖带内气体的内能减小。
19．压强；不需要
【解答】该实验装置用于研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系，因此注射器中应封闭一定质量的气体，气体的体积可由注射器的刻度读出，而压强则需要由与注射器相连的传感器测出，并由数据采集器输入计算机，所以，传感器是压强传感器；而根据等温方程 得，只需保证环境温度不变，不需要知道温度具体数值，不需要测量温度。
20．（1）解：初始时活塞水平静止于C位置，对活塞受力分析（如图）
活塞平衡
求得
体积
倒置稳定后，对活塞受力分析
活塞平衡
求得
由玻意耳定律
得
（2）解：初状态
环境温度降低至 T0时，假设活塞未至 B，压强不变，则有
由盖-吕萨克定律
得
假设不成立，活塞已至 B，则体积为
由理想气体状态方程
得
21．（1）解：设未加热前缸内气体压强为，对活塞A、B整体根据平衡条件可得
对活塞A单独根据平衡条件可得
解得
（2）解：设弹簧恢复原长时缸内气体的压强为，对活塞B根据平衡条件可得解得
设此时缸内气体的体积为V2，由理想气体状态方程得
解得
22．（1）设水银密度为ρ，重力加速度大小为g．初始时封闭气柱的压强
开口向上时封闭气柱的压强
由玻意耳定律得：
代入数据解得：L2＝20cm
（2）水银刚好注满到管口时封闭气柱的压强
根据查理定律有：
解得： =350K或 =77℃
23．（1）解：开始和终了状态下被封空气柱的压强分别为
空气柱末态长
设管的横截面积为S，最终被封空气柱长度为 ，根据理想气体状态方程
代入数据解得
（2）解：最终被封空气柱长度为y，根据玻意耳定律
应加入的水银柱长度为
联立解得