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．如图，一定质量的理想气体从状态A沿直线变化到状态B的过程中，其体积（　　）
A．保持不变 B．逐渐变大
C．逐渐变小 D．先变小后变大
2．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
3．如下图所示，一圆柱形气缸直立在水平地面上，内有质量不计的可上下移动的活塞，在距缸底高为2H0的缸口处有固定的卡环；使活塞不会从气缸中顶出，气缸壁和活塞都是不导热的，它们之间没有摩擦；活塞下方距缸底高为H0处还有一固定的可导热的隔板，将容器分为A、B两部分，A、B中各封闭同种的理想气体，开始时A、B中气体的温度均为27℃，压强等于外界大气压强p0，活塞距气缸底的高度为1.6H0，现通过B中的电热丝缓慢加热，则下列说法正确的是（　　）
A．当B中气体的压强为1.5p0时，活塞距缸底的高度是2H0
B．当B中气体的压强为1.5p0时，活塞距缸底的高度是0.9H0
C．当A中气体的压强为1.2p0时，B中气体的温度是600K
D．当A中气体的压强为1.2p0时，B中气体的温度是450K
4．光滑绝热的活塞把密封的圆筒容器分成A、B两部分，这两部分充有温度相同的气体，平衡时，现将A中气体加热到127℃，B中气体降低到27℃，待重新平衡后，这两部分气体体积的比为（　　）
A．1∶1 B．2∶3 C．3∶4 D．2∶1
5．房间里气温升高3oC时，房间内的空气将有1%逸出到房间外，由此可计算出房间内原来的温度是（　　）
A．oC B．7oC C．27oC D．24oC
6．一定质量的理想气体的压强随温度变化的图像如图所示，该气体从状态a开始，经历a→b、b→c、c→a三个过程回到原状态，下列判断正确的是（　　）
A．状态a气体的温度最高
B．状态c气体的温度最低
C．状态a的体积小于状态b的体积
D．状态b的体积小于状态c的体积
7．如图所示，一定质量的理想气体经历了A→B→C→A的状态变化过程，则下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体分子间距减小 B．A→B过程中，气体内能增加
C．B→C过程中，气体压强减小 D．C→A过程中，气体压强增大
8．如图所示为一定质量的理想气体状态变化过程的p－t图像，直线ab通过坐标原点，Va、Vb表示在状态a、b的气体体积，则根据图像可以判定 （ ）
A．Va=Vb B．Va>Vb
C．Va9．1783年11月21日，蒙特哥菲尔兄弟完成了人类第一次热气球旅行，如今乘热气球飞行已成为人们喜爱的一种航空体育运动。要让热气球升空，必须加热气球里的空气，使气球体积变大，以增加空气浮力。现有一总质量为6×102kg热气球（不含球内空气），当加热其内空气，使其体积膨胀至3×103m3后，恰好升空，此时空气浮力等于热气球的总重量（含球内的空气）。已知外界气温为22℃，空气密度为1.2kg/m3，气球内、外的空气都视为理想气体，且加热时球外空气的温度、压强不变。则热气球内的空气温度为（ ）
A．81℃ B．72℃ C．57℃ D．42℃
10．2020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．
11．一定质量的理想气体，从一个状态变化到另一个状态，在如图所示的四个图中，描述的变化过程可能相同的是（　　）
A．①④ B．①③ C．②③ D．②④
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
13．一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度由0升高到10时，其压强的增加量为Δp1，当它由100升高到110时，其压强的增加量为Δp2，则Δp1与Δp2之比是（　　）
A．1∶1 B．1∶10 C．10∶110 D．110∶10
14．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
15．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．B→C气体内能变小
C．A→B气体分子平均速率变小
D．A→B体积变大，压强变大，内能不变
二、填空题
16．如图所示，容器A、B分别盛有氢气和氧气，用一段水平细玻璃管相通，管内有一段水银柱将两种气体隔开。当氢气的温度为0℃，氧气的温度为20℃时，水银柱保持静止。判断下列情况下，水银柱将怎样移动（填“A”或“B”）。
①两气体均升高20℃时，水银柱将向_________端移动；
②两气体均降低20℃，水银柱将向________端移动；
③氢气升高10℃，氧气升高20℃，水银柱将___________向端移动；
④若初状态如图所示，且气体的初温度相同，则两气体均降低10℃时，水银柱怎样移动，水银柱将向___________端移动。
17．一个瓶里装有一定质量的空气，瓶上有孔与外界相通，原来瓶里的气体温度是，现在把瓶加热到。这时瓶中气体的质量是原有质量的_______；
18．一定质量的空气，27℃时的体积为3升，在压强不变的情况下，它在127℃时的体积为________升。
三、解答题
19．如图所示，横截面积分别为S和2S的两个导热汽缸接在一起竖直放置，汽缸内分别有活塞A、B封闭一定质量的理想气体，两光滑活塞质量分别为m、2m，由轻质硬杆连接，活塞B与汽缸间对称连接两根劲度系数为k的相同的轻质弹簧。当缸内气体温度为T0，外界大气压强为p0时处于平衡状态，此时两活塞到汽缸连接处的距离均为l，轻质弹簧恰好处于原长。两汽缸足够长，弹簧与轻质硬杆体积忽略不计，重力加速度为g。求：
①此时缸内压强p1的大小；
②若弹簧的最大形变量为，缓慢改变气体温度，要使装置不被破坏，缸内气体的最高温度是多少。
20．如图所示，光滑水平地面上有一个薄壁导热气缸，气缸中一横截面积为S的活塞封闭着一定量的理想气体，活塞和气缸底部之间由一条弹性绳连接，连接活塞和气缸底部的部分水平，弹性绳的劲度系数，L为此时活塞到气缸底部的距离，p0为大气压强。初始时封闭气体的压强，环境温度为77℃，弹性绳始终处于弹性限度内。
（ⅰ）求弹性绳的拉力大小；
（ⅱ）将环境温度缓慢变为7℃，求此时封闭气体的压强。
21．如图所示，一足够长的均匀导热玻璃管开口向上竖直放置，管内有两段水银柱A和B，上段水银柱的长度。水银柱封闭着上下两段空气柱，长度分别为和。已知环境温度为，大气压强为。
①对整个玻璃管缓慢加热，使其温度升高，若上段空气柱长度增加，则下段空气柱长度变为多少？
②保持①问温度升高后不变，再将整个玻璃管绕底部顺时针旋转，则上段空气柱长度变为多少？（计算结果保留两位有效数字）
22．2021年11月7日“神十三”宇航员王亚平，身穿厚厚的航天服出舱活动，成为我国首位太空行走的的女宇航员。航天服由6层组成，其中的一层是“气密限制层”，在层内封闭一定质量的气体。可以使宇航员的身体周围保持一定压力。气密限制层外面是“隔热层”，可以防止温度过冷或者过热。假如在地面时航天服内气压为一个标准大气压，气体体积为2L，温度为27℃，进入太空后，宇航员穿着航天服出舱后，由于外部气压低，航天服急剧膨胀，气体体积变为4L，温度降为7℃，航天服可视为封闭系统，内部气体可视为理想气体（T=t+273K）。
（1）求航天员进入太空，出舱较长时间后，航天服内的气体压强。（结果保留2位有效数字）
（2）若在地面上开启航天服封闭系统向航天服内充气，使航天服内气压达到标准大气压的90%，体积变为4L，则需补充温度为27℃、一个标准大气压的气体多少升 （结果保留2位有效数字）
（3）已知气体在0℃、1105Pa时的摩尔体积为22.4L/mol，阿伏伽德罗常数，求气密限制层内气体的分子数。（结果保留1位有效数字）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
将t轴上绝对零度（即-273℃）点D与AB连接起来，AD与BD均表示气体的等容变化，由数学知识得知：
等容线斜率越大，越大，由气态方程得知，体积越小。由图知：AD斜率较大，BD斜率较小，则AD线对应的气体体积较小，BD线对应的体积较大，故气体由A变化到B，体积逐渐增大。
故选B。
2．A
【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。
3．C
【详解】
AB．对于B中气体，变化过程为等容变化，由查理定律得：
其中
T0＝（273+27）K＝300K
解得
TB＝450K
假设活塞没有到达缸口，A中气体做等压变化，由于隔板导热，A、B中气体温度相等，由盖﹣吕萨克定律得：
其中TA＝TB＝450K，S为气缸横截面积，解得
HA＝0.9H0
活塞距离缸底的高度为
H＝HA+H0＝1.9H0
因1.9H0＜2H0，故假设合理，活塞没有到达缸口，故AB错误；
CD．当A中气体压强为1.2p0时，因此压强大于大气压，故活塞将顶在卡环处，对A中气体，由理想气体状态方程得
解得
TA′＝600K
因A气体与气体B的温度相同，故B中气体温度为600K，故C正确，D错误。
故选C。
4．B
【详解】
对A部分气体有
对B部分气体有
因为
，，
联立解得
则
所以B正确；ACD错误；
故选B。
5．D
【详解】
充气、抽气与漏气问题中往往以所有的气体为研究对象。以升温前房间里的气体为研究对象，由盖吕萨克定律得
解得
故
℃
所以D正确；ABC错误；
故选D。
6．D
【详解】
AB．由图可知，状态c气体的温度最高，选项AB错误；
C．状态ab温度相同，状态a压强小，根据
pV=C
则状态a的体积大于状态b的体积，选项C错误；
D．状态bc压强相同，状态b的温度低，则根据
状态b的体积小于状态c的体积，选项D正确。
故选D。
7．B
【详解】
AB．A→B过程中，气体体积不变，温度升高，气体分子间距不变，气体分子的平均动能增大，气体内能增加，故A错误，B正确；
C．根据理想气体的状态方程=C可得V=T，可知B→C过程是等压变化过程，故C错误；
D．C→A过程中，气体温度降低，体积增大，由=C可知压强减小，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
如图所示，pa与pb为等容线，斜率越小说明体积越大，故可判断Va>Vb。
故选B。
9．A
【详解】
由题意可知，热气球总重量与其所受浮力大小相等，而总重量为
浮力为
由
可得
解得
加热气球内的气体是等压过程，有
，
解得
，
而
可得
，
故选A。
10．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。
11．B
【详解】
根据理想气体状态方程，可知题图①描述的是等容变化过程，题图②描述的可能是等温变化过程，题图③描述的是等容变化过程，题图④描述的是等压变化过程，故B正确，ACD错误。
故选B。
12．D
【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
【详解】
等容变化中，这四个状态在同一条等容线上，因ΔT相同，所以Δp也相同。
故选A。
14．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。
15．A
【详解】
AB．根据玻意耳定律可知，当理想气体经历等温变化时，其p-图像应为延长线过原点的倾斜直线，则由题图可知D→A和B→C均为等温过程，则B→C气体内能不变，故A正确，B错误；
CD．根据理想气体状态方程可知，p-图像斜率越大，所表示的等温线温度越高，所以TB>TA，则A→B气体分子平均速率变大，且气体的体积、压强和内能均变大，故CD错误。
故选A。
16． B A A A
【详解】
①[1]假设图中A和B内气体发生的是等容变化，初始状态两种气体的压强p相同，根据
可得
解得
如果图中两气体均升高20℃，则△pA>△pB，水银柱向B端移动。
②[2]同理，根据①中的分析可知，两气体均降低20℃，水银柱将向A端移动。
③[3]由①分析可知，图中氢气升高10℃，氧气升高 20℃，则△pA＜△pB，水银柱将向A侧移动。
④[4]假设图中A和B内气体发生的是等容变化，初始状态两种气体的压强p相同，根据
可得
解得
其中pA>pB，图中两气体均降低10℃，则压强减少量△pA>△pB，水银柱将向A侧移动。
17．
【详解】
[1]加热时，空气会从瓶子中逸出，瓶子中气体的质量变小，但是容器中气体的压强不变。以瓶子中原来的气体为研究对象，由盖—吕萨克定律可得
代入数据解得
由于在相同状态下气体的质量比等于体积比，所以瓶子中剩下的空气质量是原来质量的
18．4
【详解】
一定质量的空气发生等压变化，有
其中，，，解得
19．①；②
【详解】
①对整体受力分析有
解得
②当B活塞下移时，缸内有最大温度，设缸内压强为p2，对整体受力分析有
解得

由理想气体状态方程，有
解得
20．（ⅰ）；（ⅱ）
【详解】
（ⅰ）设弹性绳的拉力大小为，对活塞受力分析有
①
解得
②
（ⅱ）设末态时弹性绳的拉力大小为，此时对活塞受力分析有
③
封闭气体的初态温度
K ④
末态温度
K ⑤
设末态时活塞到气缸底部的距离为，以封闭气体为研究对象，由理想气体状态方程有
⑥
由胡克定律有
⑦
联立②~⑥式解得
⑧
21．①6.4cm；②3.3cm
【详解】
①两段空气柱均发生等压变化，对上段气体柱
下段气体
联立可得
得
则下段空气柱长度变为
②上段空气柱等温变化
得
代入数据可得
22．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）根据理想气体状态方程得
其中
解得
（2）设补充气体的体积为ΔV，根据玻意耳定律得
解得
（3）气密限制层内气体的分子数为
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