选修3 第2.1章 气体 知识问答式 学案（附章末测试）（有解析）

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▲3-3第二章　第1-3节 气体
问题1、气体压强产生的原因是什么？
答：由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.气体分子间距较大，分子斥力忽略为零。
问题2、气体压强决定因素有哪些？
答①宏观上：决定于气体的温度和体积.②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度.
问题3、什么是理想气体？
答(1)宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体三大定律的气体。
(2)微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间没有分子势能.
问题4、气体实验定律有哪些？
玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律
内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成 比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成反 比
表 达 式 p1V1＝p2V2 ＝或＝ ＝或＝
图象
问题5、四种图象的比较（填空）
类别 特点(其中C为常量) 举例
p－V pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远
p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高
p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小
▲.分析技巧：利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系.
练习1．对于一定质量的理想气体，以p、V、T三个状态参量中的两个为坐标轴建立直角坐标系，在坐标系上描点能直观地表示这两个参量的数值．如图7所示，三个坐标系中，两个点都表示相同质量某种理想气体的两个状态．根据坐标系中不同点的位置来比较第三个参量的大小．
(1)p－T图象(图甲)中A、B两个状态，____________状态体积小．
(2)V－T图象(图乙)中C、D两个状态，____________状态压强小．
(3)p－V图象(图丙)中E、F两个状态，________状态温度低．
练习1．答案　(1)A　(2)C　(3)F 解析　甲图画出的倾斜直线为等容线，斜率越小，体积越大，所以VB>VA.乙图画出的倾斜直线为等压线，斜率越小，压强越大，所以pD>pC.丙图画出的双曲线为等温线，离原点越远，温度越高，所以TE>TF.
←练习1图
练习2．一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．a→b过程中，气体体积变小，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，体积不变
练习2．答案．D【详解】A．a→b过程中，温度不变，压强减小，根据公式可知体积变大，A错误。
B．b→c过程中，压强不变，温度减小，根据公式可知体积减小，B错误。
C．c→a过程中，图像过原点，所以体积不变，温度升高，压强变大，C错误。
D．c→a过程中，图像过原点，所以体积不变，温度升高，所以内能增加，D正确。故选D。
问题6、什么是理想气体的状态方程？
答： 一定质量的理想气体的状态方程：压强与体积乘积与时间比值是恒定值：＝C或＝.
练习2、如图所示，在左端封闭右端开口的U形管中用水银柱封一段空气柱L，当空气柱的温度为14 ℃时，左臂水银柱的长度h1＝10 cm，右臂水银柱长度h2＝7 cm，气柱长度L＝15 cm；将U形管左臂放入100 ℃水中且状态稳定时，左臂水银柱的长度变为7 cm.求出当时的大气压强(单位用cmHg)．
←例题1
练习2、解析　对于封闭的空气柱(设大气压强为p0)
初态：p1＝p0＋ph2－ph1＝(p0－3)cmHg；V1＝LS＝15S cm3　T1＝287 K
末态：h1′＝7 cm，h2′＝10 cm，故压强p2＝p0＋ph2′－ph1′＝(p0＋3)cmHg
V2＝(L＋3)S＝18S cm3　T2＝373 K
由理想气体状态方程得：＝，解得：大气压强p0≈75.25 cmHg.
图1 图2 图3
问题7、活塞模型题怎么解决？
答：如图1所示是最常见的封闭气体的两种方式.对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.图甲中活塞的质量为m，活塞横截面积为S，外界大气压强为p0.由于活塞处于平衡状态，所以p0S＋mg＝pS.则气体的压强为p＝p0＋.图乙中的液柱也可以看成一“活塞”，由于液柱平衡状态，所以pS＋mg＝p0S.则气体压强为p＝p0－＝p0－ρgh。（因m=ρghs）
问题8、怎么解连通器模型题？
答：如图2所示，U形管竖直放置.根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体B和A的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来.则有pB＋ρgh2＝pA.而pA＝p0＋ρgh1，所以气体B的压强为pB＝p0＋ρg(h1－h2).
第二章 气体专题练习1 章末检测
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分)
1．在一定温度下，当一定质量气体的体积增大时，气体的压强减小，这是由于(　　)
A．单位体积内的分子数变少，单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少
B．气体分子的密集程度变小，分子的平均动能也变小
C．每个分子对器壁的平均撞击力变小
D．气体分子的密集程度变小，分子势能变小
2．(多选)一定质量的理想气体发生状态变化时，其状态参量p、V、T的变化情况可能是(　　)
A．p、V、T都增大 B．p减小，V和T都增大
C．p和V减小，T增大 D．p和T增大，V减小
3．(多选)两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种理想气体，已知容器中气体的压强不相同，则下列判断中正确的是(　　)
A．压强小的容器中气体的温度比较高
B．压强大的容器中气体单位体积内的分子数比较少
C．压强小的容器中气体分子的平均动能比较小
D．压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大
4．已知湖水深度为20 m，湖底水温为4 ℃，水面温度为17 ℃，大气压强为1.0×105 Pa.当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g＝10 m/s2，ρ水＝1.0×103 kg/m3)(　　)
A．12.8倍 B．8.5倍 C．3.1倍 D．2.1倍
5．如图1，一定质量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强(　　)
A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．始终不变 D．先增大后减小
←图1←图2←图4←图5
6．如图2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
7．图4为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是(　　)
A．温度降低，压强增大 B．温度升高，压强不变 C．温度升高，压强减小 D．温度不变，压强减小
8．(多选)如图5所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则(　　)
A．弯管左管内外水银面的高度差为h B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大
C．若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升 D．若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升
二、填空题(本题共2小题，每小题5分，共10分)
9．一定质量的理想气体，当体积保持不变时，其压强随温度升高而增大，用分子动理论来解释，当气体的温度升高时，其分子的热运动加剧，因此(1)________________________________；(2)________________________________________，
从而导致气体的压强增大．
10．对于一定质量的理想气体，以p、V、T三个状态参量中的两个为坐标轴建立直角坐标系，在坐标系上描点能直观地表示这两个参量的数值．如图7所示，三个坐标系中，两个点都表示相同质量某种理想气体的两个状态．根据坐标系中不同点的位置来比较第三个参量的大小．
(1)p－T图象(图甲)中A、B两个状态，____________状态体积小．
(2)V－T图象(图乙)中C、D两个状态，____________状态压强小．
(3)p－V图象(图丙)中E、F两个状态，________状态温度低．
←图7←图8←图10
三、计算题(本题共4小题，共40分)
11．(8分)如图8所示，长31 cm内径均匀的细玻璃管，开口向上竖直放置，齐口水银柱封住10 cm长的空气柱，若把玻璃管在竖直平面内缓慢转动180°后，发现水银柱长度变为15 cm，继续缓慢转动180°至开口端向上．求：
(1)大气压强的值；
(2)末状态时空气柱的长度．
12．(10分)如图10所示，在左端封闭右端开口的U形管中用水银柱封一段空气柱L，当空气柱的温度为14 ℃时，左臂水银柱的长度h1＝10 cm，右臂水银柱长度h2＝7 cm，气柱长度L＝15 cm；将U形管左臂放入100 ℃水中且状态稳定时，左臂水银柱的长度变为7 cm.求出当时的大气压强(单位用cmHg)．
第二章 气体专题1 章末检测答案
1．答案　A解析　气体温度不变，分子的平均动能不变，气体分子对器壁的平均撞击力不变，当气体的体积增大时，气体分子的密集程度减小，气体压强减小，A正确，B、C错误；气体的体积增大，分子势能增大，D错误．
2．答案　ABD解析　由＝C可知，A、B、D正确，C错误．
3．答案　CD解析　相同的容器分别装有等质量的同种气体，说明它们所含的分子总数相同，即分子数密度相同，B错；压强不同，一定是因为两容器气体分子平均动能不同造成的，压强小的容器中分子的平均动能一定较小，温度较低，故A错，C对；压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大，故D项正确．
4．答案　C解析　湖底压强大约为p0＋ρ水gh，即3个大气压，由气体状态方程，＝，当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的3.1倍，选项C正确．
5．答案　A解析　气体从a到b的变化过程中，体积V减小，温度T升高，由理想气体状态方程＝C可知，气体压强逐渐增大，本题只有选项A正确．
6．答案　A
7．答案　A解析　对于一定质量的理想气体＝C，得出V＝C.当温度降低，压强增大时，体积减小，故A正确；当温度升高，压强不变时，体积增大，故B错；当温度升高，压强减小时，体积增大，故C错；当温度不变，压强减小时，体积增大，故D错．
8．答案　ACD
解析　封闭气体的压强p＝p0＋ph，A项正确；把弯管向上移动少许，封闭气体做等压变化，由于温度不变，则气体体积不变，B项错误；若把弯管向下移动少许，则左管内气体体积减小，由于封闭气体体积不变，则右管内的水银柱沿管壁上升，C正确；若环境温度升高，由盖—吕萨克定律可知，封闭气体的体积变大，右管内的水银柱沿管壁上升，D项正确．
9．答案　(1)每个分子每次碰撞器壁的平均作用力增大　(2)单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数增多。
10．答案　(1)A　(2)C　(3)F
解析　甲图画出的倾斜直线为等容线，斜率越小，体积越大，所以VB>VA.乙图画出的倾斜直线为等压线，斜率越小，压强越大，所以pD>pC.丙图画出的双曲线为等温线，离原点越远，温度越高，所以TE>TF.
11．答案　(1)75 cmHg　(2)10.67 cm
解析　(1)等温变化p1V1＝p2V2 ， p1＝p0＋21 cmHg　p2＝p0－15 cmHg
(p0＋21)×10×S＝(p0－15)×16×S， 解得：p0＝75 cmHg.
(2)由玻意耳定律得p1V1＝p3V3， p3＝p0＋15 cmHg l3＝＝≈10.67 cm.
12.答案　75.25 cmHg 解析　对于封闭的空气柱(设大气压强为p0)
初态：p1＝p0＋ph2－ph1＝(p0－3)cmHg；V1＝LS＝15S cm3　T1＝287 K
末态：h1′＝7 cm，h2′＝10 cm，故压强p2＝p0＋ph2′－ph1′＝(p0＋3)cmHg
V2＝(L＋3)S＝18S cm3　T2＝373 K
由理想气体状态方程得：＝，解得：大气压强p0≈75.25 cmHg.