2022-2023学年高二物理粤教版（2019）选择必修三 2.2气体实验定律（II) 课时作业 解析版

2.1 气体实验定律（II)
一、单选题
1．将一个乒乓球浸没在水中，当水温升高时，球内气体（　　）
A．分子热运动平均动能变小，压强变小
B．分子热运动平均动能变小，压强变大
C．分子热运动平均动能增大，压强变小
D．分子热运动平均动能增大，压强变大
2．对一定质量的气体,下列说法正确的是( )
A．压强增大,体积增大,分子的平均动能一定增大
B．压强减小,体积减小,分子的平均动能一定增大
C．压强减小,体积增大,分子的平均动能一定增大
D．压强增大,体积减小,分子的平均动能一定增大
3．一定质量的理想气体经过一系列变化过程，如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小
B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大
C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小
D．c→a过程中，气体内能增大，体积变小
4．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
5．一定质量的理想气体，经历一膨胀过程，这个过程可以用图上的直线ABC来表示，在A、B、C三个状态上，气体的温度TA、TB、TC相比较，大小关系为(　 　)
A．TB＝TA＝TC B．TA>TB>TC C．TB>TA＝TC D．TB6．如图所示为一定质量理想气体的三种变化过程，则下列说法正确的是（ ）
A．过程气体体积增加 B．过程气体体积增加
C．过程气体体积增加 D．过程气体体积不变
7．如图所示，两根粗细不同，两端开口的直玻璃管A和B竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量温度相同的理想气体，气柱长度，水银柱长度，现使封闭空气降低相同的温度（大气压保持不变），则两管中空气柱上方水银柱的移动情况是（　　）
A．均向下移动，A管移动较多
B．均向下移动，B管移动较多
C．均向下移动，两管移动的一样多
D．水银柱的移动距离与管的粗细有关
8．关于甲、乙、丙、丁四个图像，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中，微粒从A到B沿图中直线运动
B．乙图中，实线对应的分子平均动能更大
C．丙图中，当时，分子间作用力f随r增大而增大
D．丁图中，温度升高，封闭气体的压强增大，单位体积的分子数不变
二、多选题
9．如图所示为一定质量的理想气体在不同体积时的两条等容线，a、b、c、d表示四个不同状态，则（　　）
A．气体由状态a变到状态c，其内能减少
B．气体由状态a变到状态d，其内能增加
C．气体由状态d变到状态c，其内能增加
D．气体由状态b变到状态a，其内能减少
10．如图所示是一定质量的理想气体状态变化的过程中密度随热力学温度T变化的图线，由图线可知（　　）
A．A→B过程中气体的压强变大
B．B→C过程中气体的体积不变
C．A→B过程中气体体积没有变化
D．B→C过程中气体压强与其热力学温度平方成正比
11．下列各图中，能正确表示一定质量气体的等压变化的过程的图象是（　　）
A． B．C． D．
12．如图所示，两端封闭的U形管竖直倒置，管内水银柱将空气柱M和N隔开，当空气柱的温度相同时，空气柱M较长。现在使M、N的温度分别升高和，水银柱的位置却没有改变，则和可能分别为（　　）
A．30℃、20℃ B．20℃、30℃ C．40℃、30℃ D．30℃、40℃
三、解答题
13．如图所示，A汽缸截面积为500cm2，A、B两个汽缸中装有体积均为104cm3、压强均为105Pa、温度均为27℃的理想气体，中间用细管连接。细管中有一绝热活塞M，细管容积不计。现给左边的活塞N施加一个推力，使其缓慢向右移动，同时给B中气体加热，此过程中A汽缸中的气体温度保持不变，活塞M保持在原位置不动。不计活塞与器壁间的摩擦，周围大气压强为105Pa，当推力F=×103N时，求：
(1)活塞N向右移动的距离是多少？
(2)B汽缸中的气体升温到多少？
14．如图所示，劲度系数为k＝100N/m的轻质弹簧与完全相同的导热活塞A、B不拴接，一定质量的理想气体被活塞A、B分成两部分封闭在可导热的汽缸内。活塞A、B之间的距离与B到汽缸底部的距离均为l＝1.2m，初始时刻，气体Ⅰ与外界大气压强相同，温度为T1＝300K，将环境温度缓慢升高至T2＝440K，系统再次达到稳定，A已经与弹簧分离，已知活塞A、B的质量均为m＝1.0kg。横截面积为S＝10cm2；外界大气压强恒为p0＝1.0×105Pa。不计活塞与汽缸之间的摩擦且密封良好，g取10m/s2，求活塞A相对初始时刻上升的高度。
15．一个特殊的气体温度计由两个装有理想气体的导热容器组装而成，将两个导热容器分别放入甲、乙两个水槽中，如图所示。用水银压强计测量两容器的压强差。导热容器的体积恒定且远大于连接管的体积。当两个水槽的温度都为0 ℃（273 K）时，没有压强差。当水槽乙处于0 ℃而水槽甲处于100 ℃时，压强差为120 mmHg。
（1）0 ℃时导热容器内气体的压强多大；
（2）当水槽乙处于0 ℃而水槽甲处于未知的待测温度（高于0 ℃）时，压强差为90 mmHg，此未知待测温度是多少。
参考答案：
1．D
【详解】当水温升高时，球内气体的平均动能增大；乒乓球内体积不变，温度升高，根据理想气体状态方程可知，气体的压强变大。故ABC错误，D正确。
故选D。
2．A
【详解】根据可知：
A.压强增大,体积增大,温度升高，分子平均动能一定增大，A正确．
B.压强减小,体积减小,温度降低，分子的平均动能一定减小，B错误．
C.压强减小,体积增大,温度无法判断，分子平均动能无法判断，C错误．
D.压强增大,体积减小,温度无法判断，分子平均动能无法判断，D错误．
3．A
【详解】A．a→b过程气体温度不变，由
可知，随压强减小，体积增大，A正确；
B．b→c过程中，气体压强不变，随温度降低，体积减小，B错误；
CD．c→a过程中，由图可知，p与T成正比，则气体发生等容变化，体积不变，CD错误。
故选A。
4．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
5．C
【详解】由理想气体状态方程：=C可知：
则TB>TA=TC，故C正确，ABD错误；
故选C.
点睛：由图象求出A、B、C三状态的压强与体积，然后由理想气体的状态方程求出各状态的温度，然后比较温度大小．
6．A
【详解】根据理想气体状态方程，可得
在p-T图像中，等容线是过原点的倾斜直线，且气体体积越大，直线的斜率越小。因此，a状态对应的体积最小，c状态对应的体积最大，b、d状态对应的体积相等。
A．过程气体体积增加，故A正确；
B．过程气体体积不变，故B错误；
C．过程气体体积减小，故C错误；
D．过程气体体积增加，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】对于管内封闭气体的压强可得
对气体2也可以有
因为
故
封闭气柱降低相同的温度，两部分气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律得
解得
同理
又因为
即
所以
故气柱上方水银柱均向下移动，B管移动较多。
故选B。
8．B
【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，运动方向和速率时刻改变且改变很快，图中微粒从A到B不是沿直线运动，故A错误；
B．图乙是不同温度下的分子速率分布曲线图，分子数百分率呈现“中间多，两头少”的统计规律，温度越高则分子速率大的占比越大，分子平均动能越大，实线对应的分子平均动能更大，故B正确；
C．当分子间的距离等于r2时分子势能最小，分子间距离大于r2时，随着分子间的距离减小势能减小，分子间表现为引力；分子间距离小于r2时，随着分子间的距离减小势能增加，分子间表现为斥力，当分子间的距离等于r2时分子间的作用力为零，当时，分子间作用力f随r增大而减小，故C错误；
D．丁图p-t图像描述的是理想气体压强随摄氏温度变化规律的图像，转化成等容变化的p-T图像，A、B两个状态的p-T图像如图。根据气体状态方程知，斜率代表气体的体积的倒数，从图中可以看出，由状态A变化到状态B气体的温度升高，压强增大，斜率增加，体积减小，气体质量一定，气体总分子数不变，单位体积的分子数增加，故D错误。
故选B。
9．ABD
【详解】A．气体由状态a变到状态c，温度降低，平均动能减少，内能减少，故A正确；
B．气体由状态a变到状态d，温度升高，平均动能增大，内能增加，故B正确；
C．气体由状态d变到状态c，温度降低，平均动能减少，内能减少，故C错误；
D．气体由状态b变到状态a，温度降低，平均动能减少，内能减少，故D正确。
故选ABD。
10．ACD
【详解】AC．理想气体状态方程为
又有，代入可得
从A→B过程中，密度不变，故温度升高，压强变大，由于质量一定，故体积不变，AC正确；
B．从B→C过程中，图线为过原点直线，即满足
温度降低，密度变小，故体积变大，B错误；
D．由理想气体状态方程可得
由满足
联立可得
由于C、k、m均为常数，故B→C过程中气体压强与其热力学温度平方成正比，D正确。
故选ACD。
11．ACD
【详解】A．由图知：不变，根据气体状态方程，则知p不变，所以气体作等压变化。故A正确。
B．由图知：不变，而T=t+273K，根据气体状态方程，得
V是变化的，所以p也是变化，因此气体作的不是等压变化。故B错误。
C．由图看出气体的压强不变，作等压变化，故C正确。
D．根据数学知识可知：图线的斜率不变，对照选项B的结果
不变，所以气体作等压变化。故D正确。
故选ACD。
12．AC
【详解】对于M气体，有
对于N气体，有
解得
由于TM=TN，，pM故选AC。
13．（1）5cm；（2）127℃（或400K）
【详解】(1)当推力F=×103N时，A中气体压强
pA′=p0＋=×105Pa
对A中气体：由玻意耳定律有
pAVA=pA′VA′
得
VA′==VA
活塞N运动前后A的长度分别为
LA==20cm
LA′==15cm
故活塞N移动的距离
Δx=LA-LA′=5cm
(2)对B中气体
pB′=pA′=×105Pa
由查理定律得出
TB′=TB=400K
即
t=127℃
14．0.96m
【详解】对气体Ⅰ，初态：
T1＝300K，p1＝1.0×105Pa，V1＝lS
末态：
T2＝440K，p2＝p0＋＝1.1×105Pa，V2＝l′S
根据理想气体状态方程：＝，解得末态气体Ⅰ的长度为
l′＝1.6m
对气体Ⅱ，初态：
T3＝300K，p3＝p0＋＝1.2×105Pa，V3＝lS
末态：
T4＝440K，p4＝p2＋＝1.2×105Pa，V4＝l″S
根据理想气体状态方程：＝，解得末态气体Ⅱ的长度为
l″＝1.76m
故活塞A上升的高度为
Δh＝(l′－l)＋(l″－l)＝(1.6m－1.2m)＋(1.76m－1.2m)＝0.96m
15．（1）327.6 mmHg；（2）348 K（或75 ℃）
【详解】（1）设0 ℃时，水槽甲中导热容器内气体的压强为p0，T0＝273 K。
100 ℃即T1＝（273＋100） K＝373 K时，水槽甲中导热容器内气体的压强为
p1＝p0＋120 mmHg
水槽甲中导热容器内气体做等容变化，有
＝
解得
p0＝327.6 mmHg
（2）设未知待测温度为T2，p2＝p0＋90 mmHg
有
解得
T2＝348 K（或t2＝75 ℃）