第一、二、三章 阶段检测试题
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共 24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.第19届亚运会于2023年9月23日晚在杭州盛大开幕。此次亚运会开幕式将实体烟花燃放改成电子烟花表演展示,通过数字技术、光学投影等展现烟花绽放场景,传递出中国绿色低碳环保且负责任的发展中大国形象。以下说法正确的是( B )
A.能量在使用过程中总量保持不变,故无须节约用电,可尽情燃放电子烟花
B.不断开发新能源,发展新技术,是缓解能源危机、加强环境保护的重要手段
C.电子烟花技术将电能全部转化为光能和内能,此过程不存在能量
耗散
D.相比于传统烟花,使用电子烟花完全无污染
解析:能量在使用过程中虽然总量保持不变,但品质越来越差,即可利用率越来越低,所以必须节约能源,故A错误;不断开发新能源,发展新技术,是缓解能源危机、加强环境保护的重要手段,选项B正确;电子烟花技术不能将电能全部转化为光能和内能,过程中也存在能量耗散,选项C错误;相比于传统烟花,使用电子烟花污染较少,但也不是完全无污染,选项D错误。
2.关于液体和固体的一些现象,下列说法正确的是( B )
A.图甲中水黾停在水面上是因为浮力作用
B.图乙中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃
C.图丙中固体薄片上涂蜡,用烧热的针接触薄片背面上一点,蜡熔化的范围如图中空白所示,说明固体薄片是多晶体
D.图丁中食盐晶体的原子是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性,因此每个原子都是静止不动的
解析:题图甲中水黾停在水面上是因为表面张力的作用,故A错误;题图乙中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银与玻璃的接触面具有收缩趋势,水银不浸润玻璃,故B正确;题图丙中固体薄片上涂蜡,用烧热的针接触薄片背面上一点,蜡熔化的范围是椭圆形,说明固体薄片是单晶体,故C错误;题图丁中食盐晶体的原子是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性,每个原子都在平衡位置附近振动,故D错误。
3.关于对分子间的作用力、分子势能以及内能的理解,下列说法正确的是( D )
A.随着分子间距离的减小,分子间的作用力一定增大
B.随着分子间距离的减小,分子势能一定增大
C.物体的内能越大,温度一定越高
D.温度越高,物体分子热运动的平均动能一定越大
解析:分子间距离r>r0时,分子间作用力表现为引力,随着分子间距离的减小,分子间的作用力可能先增大后减小,可能一直减小,分子力做正功,分子势能减小,当r
4.关于热力学定律,下列说法正确的是( C )
A.气体吸热后温度一定升高
B.热量不可能从低温物体传到高温物体
C.若系统A和系统B之间达到热平衡,则它们的温度一定相同
D.只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的内能全部转化为机械能
解析:由热力学第一定律可知,如果气体吸热的同时对外做功,且做功的数值大于吸收的热量,则温度降低,故A错误;热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,像冰箱等电器可以把热量从低温物体传到高温物体,但不是自发的,需第三者的介入,故B错误;若系统A和系统B之间达到热平衡,则它们的温度一定相同,故C正确;不管对内燃机如何改进,也不可能把内燃机得到的内能全部转化为机械能,故D错误。
5.自主学习活动中,同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论,下列说法正确的是( D )
A.体积增大时,氢气分子的密集程度保持不变
B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
C.因为氢气分子很小,所以氢气在任何情况下均可看成理想气体
D.温度变化时,氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
解析:密闭容器中的氢气质量不变,分子个数不变,根据n=可知,当体积增大时,单位体积内分子数变少,分子的密集程度变小,故A错误;气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续无规则撞击,压强增大并不是因为分子间斥力增大,故B错误;普通气体在温度不太低,压强不太大的情况下才能看作理想气体,故C错误;温度是气体分子平均动能的标志,大量气体分子的速率呈现“中间多,两头少”的规律,温度变化时,大量分子的平均速率会变化,即分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化,故D正确。
6.如图,玻璃管开口向下置于水银槽内,管内封闭了一段气体,在槽内缓慢加入水银的过程中,环境温度保持不变,管内封闭气体状态变化可能是下图中的( B )
A B
C D
解析:玻璃管内封闭气体的温度不变,根据pV=C可知,在槽内缓慢加入水银过程中压强增大,气体的体积减小,由数学知识可知,pV图像为双曲线,pT图像为平行于y轴的一条直线。故选B。
7.一个足球的容积是2.5 L。用打气筒给这个足球打气,每打一次都把体积为 125 mL、压强与大气压相同的气体打进球内。如果在打气前足球就已经是球形并且里面的压强与大气压相同,设打气过程中温度不变,打了10次后,足球内部空气的压强是大气压的( A )
A.1.5倍 B.2倍 C.2.5倍 D.3倍
解析:设大气压强为p0,打了10次,共打进的气体体积为ΔV=10×
0.125 L=1.25 L,设足球体积为V,由玻意耳定律得p0(V+ΔV)=pV,代入数据解得p=1.5p0,则足球内部空气的压强是大气压的1.5倍,故A正确,B、C、D错误。
8.如图所示,竖直放置的、内径粗细均匀的U形玻璃管左端开口,右端封闭,管内通过水银柱封闭有一段可视为理想气体的空气柱。已知空气柱长度为d=20 cm,两侧水银柱液面的高度差为h=10 cm,大气压强为p0=76 cmHg,环境温度为t0=27 ℃,热力学温度与摄氏温度之间的关系为T=(t+273)K。下列说法正确的是( B )
A.封闭气体的压强为86 cmHg
B.若将该U形玻璃管以OO′为轴由竖直位置缓慢旋转至水平位置
(此过程中水银未溢出),则最终空气柱的长度约为17.4 cm
C.若使封闭气体温度降低,则h不变,d减小
D.若将U形玻璃管竖直置于非密闭的恒温箱中,当恒温箱温度为432 ℃时U形管两侧水银面相平
解析:封闭气体的压强为p1=p0-ph=66 cmHg,A错误;U形玻璃管以OO′为轴由竖直位置缓慢旋转至水平位置时,封闭气体发生等温变化,初状态为p1=66 cmHg,V1=dS,末状态为p2=76 cmHg,V2=d′S,根据玻意耳定律p1V1=p2V2,代入数据得d′≈17.4 cm,B正确;若使封闭气体温度降低,气体体积减小,d减小,则h增大,C错误;如果U形玻璃管置于非密闭的恒温箱中,则初状态为p1=66 cmHg,V1=dS,T1=(t0+273)K=300 K,末状态时假设两侧水银面相平,则有p3=76 cmHg,V3=(d+)S,根据理想气体状态方程可得=,代入数据得T3≈432 K,D错误。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.图甲是三颗微粒做布朗运动的位置连线图,图乙是氧气分子速率分布图像,图丙是分子间作用力和分子间距离的关系图像,图丁是分子势能和分子间距离的关系图像。下列说法正确的是( AC )
A.图甲中,微粒越小,布朗运动越明显,但连线并不是微粒的运动轨迹
B.图乙中,曲线Ⅰ对应的温度比曲线Ⅱ对应的温度高
C.由图丙可知,当分子间的距离从r0开始增大时,分子间的作用力先增大后减小
D.由图丁可知,当分子间的距离从r1开始增大时,分子势能先增大后减小
解析:题图甲中,微粒越小,布朗运动越明显,但连线记录的是每隔一定时间微粒的位置,并不是微粒的运动轨迹,故A正确;温度是分子热运动平均动能的标志,是大量分子热运动的统计规律,温度越高,平均动能越大,故平均速率越大,由题图乙可知,曲线Ⅱ的温度高于曲线Ⅰ的温度,故B错误;由题图丙可知,当分子间的距离从r0开始增大时,分子间的作用力表现为引力,且先增大后减小,故C正确;由题图丁可知,当分子间的距离为r2时,分子势能最小,所以当分子间的距离从r1开始增大时,分子势能先减小后增大,故D错误。
10.如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程到达状态b,再经过等温过程到达状态c,直线ac过原点。则气体( AC )
A.在状态c的压强等于在状态a的压强
B.在状态b的压强小于在状态c的压强
C.在b→c的过程中内能保持不变
D.在a→b的过程对外做功
解析:根据V=T,又直线ac过原点,可知在状态c的压强等于在状态a的压强,b点与原点连线的斜率小于c点与原点连线的斜率,则在状态b的压强大于在状态c的压强,选项A正确,B错误;在b→c的过程中温度不变,则气体的内能保持不变,选项C正确;在a→b的过程中,气体的体积不变,则气体不对外做功,选项D错误。
11.如图所示,一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞,使汽缸悬空而静止。设活塞与缸壁间无摩擦,可以在缸内自由移动,缸壁导热性良好,使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同,则下列结论正确的是( CD )
A.若外界大气压增大,则弹簧将压缩一些
B.若外界大气压增大,则汽缸的上底面距地面的高度将增大
C.若气温升高,则活塞距离地面高度不变
D.若气温升高,则汽缸的上底面距地面的高度将增大
解析:以汽缸与活塞组成的系统为研究对象,系统受重力与弹簧弹力作用,外界大气压增大,系统所受重力不变,由平衡条件可知,弹簧弹力不变,弹簧的压缩量不变,A错误;选择汽缸为研究对象,竖直向下受重力和大气压力p0S,向上受到缸内气体的压力p1S,三力平衡,则有G+p0S=p1S,若外界大气压p0增大,p1一定增大,根据理想气体的等温变化有pV=C(常数),体积一定减小,所以汽缸的上底面距地面的高度将减小,B错误;以汽缸与活塞组成的系统为研究对象,系统受重力与弹簧弹力作用,由于系统所受重力不变,由平衡条件可知,弹簧弹力不变,所以活塞距离地面高度不变,C正确;若大气温度升高,气体温度升高,外界大气压不变,气体压强不变,由盖吕萨克定律=C可知,气体体积增大,由于活塞不动,所以汽缸向上运动,即汽缸的上底面距地面的高度将增大,D正确。
12.如图,两端开口、下端连通的导热汽缸,用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S1和S2)封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙,活塞从A下降h高度到B位置时,活塞上细沙的总质量为m。在此过程中,用外力F作用在右端活塞上,使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变,系统始终处于平衡状态,重力加速度为g。下列说法正确的是( BCD )
A.整个过程,外力F做功大于0,小于mgh
B.整个过程,理想气体的分子平均动能保持不变
C.整个过程,理想气体向外界释放的热量小于p0S1h+mgh
D.左端活塞到达B位置时,外力F等于
解析:由于右端活塞没有移动,可知整个过程,外力F做功等于0,A错误;根据汽缸导热且环境温度不变,可知汽缸内气体的温度也保持不变,则整个过程,理想气体的分子平均动能保持不变,内能不变,B正确;由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界对理想气体做的功,即Q=W三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13.(8分)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL,用注射器测得1 mL上述溶液为75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔在玻璃板上描绘油酸膜的形状,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标纸中正方形方格的边长为
1 cm。
(1)油酸膜的面积为S= cm2。
(2)按以上实验数据估测出油酸分子的直径为 d= m。(结果保留1位有效数字)
(3)(多选)某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,计算结果偏大,可能是由于 。(填字母)
A.油酸未完全散开
B.油酸溶液浓度低于实际值
C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴
解析:(1)(2)面积超过正方形一半的正方形个数为114个,油酸膜的面积为S=114 cm2,每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V=mL=8×10-6mL,油酸分子的直径为d==cm≈7×10-10m。
(3)油酸未完全散开,测得油酸膜的面积偏小,油酸分子的直径偏大,故A正确;油酸溶液浓度低于实际值,每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积偏小,油酸分子的直径偏小,故B错误;计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,使测得的油酸膜的面积偏小,油酸分子的直径偏大,故C正确;求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴,每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积偏小,油酸分子的直径偏小,故D错误。
答案:(1)114 (2)7×10-10 (3)AC
14.(6分)利用图甲所示实验装置可探究“等温条件下气体体积与压强的关系”。将注射器竖直固定在铁架台上,注射器内封闭一定质量的空气,已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连,细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。待气体状态稳定后,记录注射器内封闭空气的压强p和体积V;改变其体积和压强,记录多组数据并作出V拟合曲线。
(1)关于该实验,下列说法正确的是 。
A.柱塞上涂抹适量润滑油主要是为了减小柱塞与注射器之间的
摩擦力
B.为方便推拉柱塞,最好是用手握紧注射器再推拉柱塞
C.实验中应缓慢推拉柱塞,且待气体状态稳定后再记录数据
D.处理数据时,作pV图像比作V图像更加形象直观
(2)(多选)图乙中图线向上弯曲的原因可能是在实验过程中 。(填字母)
A.注射器内的气体温度升高
B.注射器内的气体温度降低
C.注射器有漏气现象
D.注射器有进气现象
(3)某次实验过程中,得到了如图丙所示不过原点的图像,如果实验操作规范,图丙中的V0代表 。
解析:(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是在注射器柱塞上涂上润滑油,防止漏气或进气,因压力表可直接测出压强,故摩擦力对测量基本无影响,故A错误;手握紧注射器会导致封闭气体温度变化,故B错误;若快速推拉柱塞,则有可能造成气体温度变化,所以应缓慢推拉柱塞,当柱塞移至某位置时,应等状态稳定后再记录此时注射器内气柱的体积和压力表的压强值,故C正确;封闭气体在等温变化下,作出的pV图像是双曲线的一支,而V图像是直线,所以更加形象直观,故D错误。
(2)根据理想气体状态方程=C,可得V=CT·,图线向上弯曲时说明斜率变大,可能是温度T升高,也可能是常数C变大,C与气体的质量和种类有关,所以可能是气体的质量变大,即发生了进气现象。
故选AD。
(3)如果实验操作规范、正确,依据实验数据画出的V图像应是过坐标原点的直线,但如图丙所示的V图像不过原点,该图线的方程为V=CT·-V0,说明同一压强下注射器中气体的体积小于实际封闭气体的体积,结合实验器材可知,题图丙中的V0代表隐藏在柱塞内的细管中的气体体积。
答案:(1)C (2)AD (3)隐藏在柱塞内的细管中的气体体积
15.(10分)制作“吸管潜水艇”是深受小朋友喜爱的科学实验,如图甲所示,将吸管对折后用回形针固定,然后管口竖直向下插入装有水的矿泉水瓶中,使吸管顶部露出水面,最后用盖子封紧矿泉水瓶(如图乙)。实验时,用力按压瓶身,“潜水艇”就会沉入水底,松开手后,“潜水艇”又浮出水面。设水面上方的封闭气体体积为V0,压强为p0,吸管内封闭气体的体积为V,“吸管潜水艇”的总质量为m,水的密度恒为ρ,气体温度始终保持不变,所有气体视为理想气体。
(1)缓慢挤压瓶身时,瓶内封闭气体的内能如何变化 吸热还是放热
(2)挤压瓶身使“潜水艇”恰好悬浮在水中时(如图丙),水面上方的气体体积减小了多少 (不考虑吸管厚度和回形针的体积,吸管内、外液面高度差产生的压强远小于大气压,即管内、外气压始终相等)
解析:(1)环境温度不变,则瓶内封闭气体发生等温变化,故内能保持不变,即ΔU=0。
挤压瓶身时,水面上方气体体积减小,外界对气体做功,即W>0,
根据热力学第一定律ΔU=Q+W,
则Q<0,即气体对外放热。
(2)设“潜水艇”悬浮时,吸管内部封闭气体的压强为p1,体积为V1,根据平衡条件得ρgV1=mg,
解得V1=,
对吸管内的气体,根据玻意耳定律p0V=p1V1,
解得p1=。
设水面上方的气体体积减小ΔV,对水面上方的气体,根据玻意耳定律p0V0=p1(V0-ΔV),
解得ΔV=V0(1-)。
答案:(1)不变 放热 (2)V0(1-)
16.(10分)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐中气体的压强相等。求调配后
(1)两罐中气体的压强;
(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。
解析:(1)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p,其体积变为V1,由玻意耳定律有p(2V)=pV1,
现两罐气体压强均为p,总体积为(V+V1)。
设调配后两罐中气体的压强为p′,
由玻意耳定律有p(V+V1)=p′(V+2V),
联立两式可得p′=p。
(2)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p时,体积为V2,
由玻意耳定律有p′V=pV2,
设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k,由密度的定义有k=,
联立各式可得k=。
答案:(1)p (2)
17.(12分)如图所示,长为0.6 m、内壁光滑的汽缸固定在水平面上,汽缸内用横截面积为100 cm2的活塞封闭有压强为1.0×105 Pa、温度为127 ℃的理想气体,开始时活塞位于距缸底40 cm处,现对封闭的理想气体加热,使活塞缓慢向右移动。(已知大气压强为1.0×105 Pa)
(1)试计算当温度升高到627 ℃时,缸内封闭气体的压强;
(2)若在此过程中封闭气体共吸收了800 J的热量,试计算气体增加的内能。
解析:(1)在活塞移动到汽缸口的过程中,气体发生等压变化,
封闭气体的初始温度,
T1=(273+127)K=400 K,
当活塞恰好移动到汽缸口时,
由盖吕萨克定律可得=,
即=,
解得T2=600 K所以封闭气体随后发生等容变化,直到温度达到900 K,由查理定律可得=,
解得p2=1.5×105 Pa。
(2)气体体积膨胀的过程中活塞向右移动0.2 m,故大气压力对气体做功W=-p1Sx=-200 J,
由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-200 J+800 J=600 J。
答案:(1)1.5×105 Pa (2)600 J
18.(14分) 如图,某实验小组为测量一个葫芦的容积,在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为0.1 cm2的均匀透明长塑料管,密封好接口,用氮气排空内部气体,并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300 K时,气柱长度l为10 cm;当外界温度缓慢升高到310 K时,气柱长度变为50 cm。已知外界大气压恒为1.0×105 Pa,水柱长度不计。
(1)求温度变化过程中氮气对外界做的功;
(2)求葫芦的容积;
(3)试估算被封闭氮气分子的个数(保留2位有效数字)。已知1 mol氮气在1.0×105 Pa、273 K状态下的体积约为22.4 L,阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol-1。
解析:(1)由于水柱的长度不计,故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为p0,塑料管的横截面积为S,初、末态气柱的长度分别为l1、l2,气体对外做的功为W。
根据功的定义有W=p0S(l2-l1),
解得W=0.4 J。
(2)设葫芦的容积为V,封闭气体的初、末态温度分别为T1、T2,体积分别为V1、V2,根据盖吕萨克定律有
=,
V1=V+Sl1,
V2=V+Sl2,
联立以上各式并代入题给数据得V=119 cm3。
(3)设在1.0×105 Pa、273 K状态下,1 mol氮气的体积为V0、温度为T0,封闭气体的体积为V3,被封闭氮气的分子个数为n。根据盖吕萨克定律有=,
其中n=NA,
联立以上各式并代入题给数据得n≈2.9×1021。
答案:(1)0.4 J (2)119 cm3 (3)2.9×1021第一、二、三章 阶段检测试题
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共 24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.第19届亚运会于2023年9月23日晚在杭州盛大开幕。此次亚运会开幕式将实体烟花燃放改成电子烟花表演展示,通过数字技术、光学投影等展现烟花绽放场景,传递出中国绿色低碳环保且负责任的发展中大国形象。以下说法正确的是( )
A.能量在使用过程中总量保持不变,故无须节约用电,可尽情燃放电子烟花
B.不断开发新能源,发展新技术,是缓解能源危机、加强环境保护的重要手段
C.电子烟花技术将电能全部转化为光能和内能,此过程不存在能量
耗散
D.相比于传统烟花,使用电子烟花完全无污染
2.关于液体和固体的一些现象,下列说法正确的是( )
A.图甲中水黾停在水面上是因为浮力作用
B.图乙中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃
C.图丙中固体薄片上涂蜡,用烧热的针接触薄片背面上一点,蜡熔化的范围如图中空白所示,说明固体薄片是多晶体
D.图丁中食盐晶体的原子是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性,因此每个原子都是静止不动的
3.关于对分子间的作用力、分子势能以及内能的理解,下列说法正确的是( )
A.随着分子间距离的减小,分子间的作用力一定增大
B.随着分子间距离的减小,分子势能一定增大
C.物体的内能越大,温度一定越高
D.温度越高,物体分子热运动的平均动能一定越大
4.关于热力学定律,下列说法正确的是( )
A.气体吸热后温度一定升高
B.热量不可能从低温物体传到高温物体
C.若系统A和系统B之间达到热平衡,则它们的温度一定相同
D.只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的内能全部转化为机械能
5.自主学习活动中,同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论,下列说法正确的是( )
A.体积增大时,氢气分子的密集程度保持不变
B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
C.因为氢气分子很小,所以氢气在任何情况下均可看成理想气体
D.温度变化时,氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
6.如图,玻璃管开口向下置于水银槽内,管内封闭了一段气体,在槽内缓慢加入水银的过程中,环境温度保持不变,管内封闭气体状态变化可能是下图中的( )
A B
C D
7.一个足球的容积是2.5 L。用打气筒给这个足球打气,每打一次都把体积为 125 mL、压强与大气压相同的气体打进球内。如果在打气前足球就已经是球形并且里面的压强与大气压相同,设打气过程中温度不变,打了10次后,足球内部空气的压强是大气压的( )
A.1.5倍 B.2倍 C.2.5倍 D.3倍
8.如图所示,竖直放置的、内径粗细均匀的U形玻璃管左端开口,右端封闭,管内通过水银柱封闭有一段可视为理想气体的空气柱。已知空气柱长度为d=20 cm,两侧水银柱液面的高度差为h=10 cm,大气压强为p0=76 cmHg,环境温度为t0=27 ℃,热力学温度与摄氏温度之间的关系为T=(t+273)K。下列说法正确的是( )
A.封闭气体的压强为86 cmHg
B.若将该U形玻璃管以OO′为轴由竖直位置缓慢旋转至水平位置
(此过程中水银未溢出),则最终空气柱的长度约为17.4 cm
C.若使封闭气体温度降低,则h不变,d减小
D.若将U形玻璃管竖直置于非密闭的恒温箱中,当恒温箱温度为432 ℃时U形管两侧水银面相平
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.图甲是三颗微粒做布朗运动的位置连线图,图乙是氧气分子速率分布图像,图丙是分子间作用力和分子间距离的关系图像,图丁是分子势能和分子间距离的关系图像。下列说法正确的是( )
A.图甲中,微粒越小,布朗运动越明显,但连线并不是微粒的运动轨迹
B.图乙中,曲线Ⅰ对应的温度比曲线Ⅱ对应的温度高
C.由图丙可知,当分子间的距离从r0开始增大时,分子间的作用力先增大后减小
D.由图丁可知,当分子间的距离从r1开始增大时,分子势能先增大后减小
10.如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程到达状态b,再经过等温过程到达状态c,直线ac过原点。则气体( )
A.在状态c的压强等于在状态a的压强
B.在状态b的压强小于在状态c的压强
C.在b→c的过程中内能保持不变
D.在a→b的过程对外做功
11.如图所示,一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞,使汽缸悬空而静止。设活塞与缸壁间无摩擦,可以在缸内自由移动,缸壁导热性良好,使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同,则下列结论正确的是( )
A.若外界大气压增大,则弹簧将压缩一些
B.若外界大气压增大,则汽缸的上底面距地面的高度将增大
C.若气温升高,则活塞距离地面高度不变
D.若气温升高,则汽缸的上底面距地面的高度将增大
12.如图,两端开口、下端连通的导热汽缸,用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S1和S2)封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙,活塞从A下降h高度到B位置时,活塞上细沙的总质量为m。在此过程中,用外力F作用在右端活塞上,使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变,系统始终处于平衡状态,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.整个过程,外力F做功大于0,小于mgh
B.整个过程,理想气体的分子平均动能保持不变
C.整个过程,理想气体向外界释放的热量小于p0S1h+mgh
D.左端活塞到达B位置时,外力F等于
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13.(8分)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL,用注射器测得1 mL上述溶液为75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔在玻璃板上描绘油酸膜的形状,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标纸中正方形方格的边长为
1 cm。
(1)油酸膜的面积为S= cm2。
(2)按以上实验数据估测出油酸分子的直径为 d= m。(结果保留1位有效数字)
(3)(多选)某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,计算结果偏大,可能是由于 。(填字母)
A.油酸未完全散开
B.油酸溶液浓度低于实际值
C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴
14.(6分)利用图甲所示实验装置可探究“等温条件下气体体积与压强的关系”。将注射器竖直固定在铁架台上,注射器内封闭一定质量的空气,已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连,细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。待气体状态稳定后,记录注射器内封闭空气的压强p和体积V;改变其体积和压强,记录多组数据并作出V拟合曲线。
(1)关于该实验,下列说法正确的是 。
A.柱塞上涂抹适量润滑油主要是为了减小柱塞与注射器之间的
摩擦力
B.为方便推拉柱塞,最好是用手握紧注射器再推拉柱塞
C.实验中应缓慢推拉柱塞,且待气体状态稳定后再记录数据
D.处理数据时,作pV图像比作V图像更加形象直观
(2)(多选)图乙中图线向上弯曲的原因可能是在实验过程中 。(填字母)
A.注射器内的气体温度升高
B.注射器内的气体温度降低
C.注射器有漏气现象
D.注射器有进气现象
(3)某次实验过程中,得到了如图丙所示不过原点的图像,如果实验操作规范,图丙中的V0代表 。
15.(10分)制作“吸管潜水艇”是深受小朋友喜爱的科学实验,如图甲所示,将吸管对折后用回形针固定,然后管口竖直向下插入装有水的矿泉水瓶中,使吸管顶部露出水面,最后用盖子封紧矿泉水瓶(如图乙)。实验时,用力按压瓶身,“潜水艇”就会沉入水底,松开手后,“潜水艇”又浮出水面。设水面上方的封闭气体体积为V0,压强为p0,吸管内封闭气体的体积为V,“吸管潜水艇”的总质量为m,水的密度恒为ρ,气体温度始终保持不变,所有气体视为理想气体。
(1)缓慢挤压瓶身时,瓶内封闭气体的内能如何变化 吸热还是放热
(2)挤压瓶身使“潜水艇”恰好悬浮在水中时(如图丙),水面上方的气体体积减小了多少 (不考虑吸管厚度和回形针的体积,吸管内、外液面高度差产生的压强远小于大气压,即管内、外气压始终相等)
16.(10分)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐中气体的压强相等。求调配后
(1)两罐中气体的压强;
(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。
17.(12分)如图所示,长为0.6 m、内壁光滑的汽缸固定在水平面上,汽缸内用横截面积为100 cm2的活塞封闭有压强为1.0×105 Pa、温度为127 ℃的理想气体,开始时活塞位于距缸底40 cm处,现对封闭的理想气体加热,使活塞缓慢向右移动。(已知大气压强为1.0×105 Pa)
(1)试计算当温度升高到627 ℃时,缸内封闭气体的压强;
(2)若在此过程中封闭气体共吸收了800 J的热量,试计算气体增加的内能。
18.(14分) 如图,某实验小组为测量一个葫芦的容积,在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为0.1 cm2的均匀透明长塑料管,密封好接口,用氮气排空内部气体,并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300 K时,气柱长度l为10 cm;当外界温度缓慢升高到310 K时,气柱长度变为50 cm。已知外界大气压恒为1.0×105 Pa,水柱长度不计。
(1)求温度变化过程中氮气对外界做的功;
(2)求葫芦的容积;
(3)试估算被封闭氮气分子的个数(保留2位有效数字)。已知1 mol氮气在1.0×105 Pa、273 K状态下的体积约为22.4 L,阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol-1。