2018-2019学年人教版高中物理选修3-3第八章+气体+章末达标测试+Word版含解析

(本试卷满分100分，考试用时90分钟)
一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共40分)
1．关于理想气体的下列说法正确的是
A．气体对容器的压强是由气体的重力产生的
B．气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的
C．一定质量的气体，分子的平均动能越大，气体压强也越大
D．压缩理想气体时要用力，是因为分子之间有斥力
解析　气体对容器的压强是由气体分子对器壁的碰撞产生的，选项A错误，B正确；气体的压强与分子密集程度及分子的平均动能大小有关，平均动能越大则温度越高，但如果体积变为很大，压强可能减小，故选项C错误；压缩理想气体要用力，克服的是气体的压力(压强)，而不是分子间的斥力，选项D错误。
答案　B
2．(多选)如图1为某人在旅游途中对同一密封的小包装食品拍摄的两张照片，甲图摄于海拔500 m、气温为18 ℃的环境下，乙图摄于海拔3 200 m、气温为10 ℃的环境下。下列说法中正确的是
图1
A．甲图中小包内气体的压强小于乙图中小包内气体的压强
B．甲图中小包内气体的压强大于乙图中小包内气体的压强
C．甲图中小包内气体分子间的引力和斥力都比乙图中大
D．甲图中小包内气体分子的平均动能大于乙图中小包内气体分子的平均动能
解析　根据高度知甲图中小包内气体的压强大于乙图中小包内气体的压强，A错误，B正确；甲图中分子间的距离比乙图的小，由气体分子间的引力和斥力关系知，C正确；由甲图中的温度比乙图中的高可知，D正确。
答案　BCD
3．如图2所示，两端开口的弯折的玻璃管竖直放置，三段竖直管内各有一段水银柱，两段空气封闭在三段水银柱之间，若左、右两管内水银柱长度分别为h1、h2，且水银柱均静止，则中间管内水银柱的长度为
图2
A．h1－h2　　　　　　　 B.
C. D．h1＋h2
解析　设中间管中水银柱的长度为h，此水银柱上方空气柱的压强为p1，此水银柱下方空气柱的压强为p2，大气压强设为p0。则由p1＋h1＝p0，p0＋h2＝p2，p1＋h＝p2可得h＝h1＋h2，选项D正确。
答案　D
4．封闭在汽缸内的一定质量的气体，如果保持气体压强不变，当温度升高时，以下说法正确的是
A．气体分子密度增大
B．气体分子的平均动能减小
C．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数减少
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
解析　由盖-吕萨克定律可知，当压强不变时，＝常数，T升高，V增大，则气体分子密度减小，故A错误；温度升高，气体分子的平均动能增大，B错误；由于压强p不变，气体分子的平均动能增大，每个气体分子的平均撞击力增大，则每秒撞击单位面积器壁的气体分子数减少，C正确，D错误。
答案　C
5．(多选)如图3所示，玻璃管A和B同样粗细，A的上端封闭，两管下端用橡皮管连通，两管中水银柱高度差为h，若将B管慢慢地提起，则
A．A管内空气柱将变长 图3
B．A管内空气柱将变短
C．两管内水银柱高度差将增大
D．两管内水银柱高度差将减小
解析　将B管慢慢提起，可以认为气体温度不变。在气体的压强增大时，体积减小，所以气柱将变短，而pA＝p0＋ph，所以高度差增大。
答案　BC
6．如图4所示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质量的空气。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 图4
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
解析　对被封闭的一定质量的气体进行研究，当水柱上升时，封闭气体的体积V减小，结合理想气体状态方程＝C得，当外界大气压强p0不变时，封闭气体的压强p减小，则温度T一定降低，B选项错误。当外界大气压强p0减小时，封闭气体的压强p减小，则温度T一定降低，C、D选项均错误。当外界大气压强p0增大时，封闭气体的压强p存在可能增大、可能不变、可能减小三种情况。当封闭气体的压强p增大时，温度T可能升高、不变或降低，封闭气体的压强p不变时，温度T一定降低，封闭气体的压强p减小时，温度T一定降低。故只有选项A可能。
答案　A
7．(多选)如图5所示为由粗细均匀的细玻璃管弯曲成的“双U形管”，a、b、c、d为其四段竖直的部分，其中a、d上端是开口的，处在大气中。管中的水银把一段气体柱密封在b、c内，达到平衡时，管内水银面的位置如图所示。现缓慢地降低气柱中气体的温度，若c中的水银面上升了一小段高度Δh，则 图5
A．b中的水银面也上升Δh
B．b中的水银面也上升，但上升的高度小于Δh
C．气柱中气体压强的减少量等于高为Δh的水银柱所产生的压强
D．气柱中气体压强的减少量等于高为2Δh的水银柱所产生的压强
解析　若c中的水银面上升了一小段高度Δh，d中的水银柱下降了一小段高度Δh，气体在c中对水银柱的压强为p′c＝p0－ρg·2Δh，即气柱中气体压强的减少量等于高为2Δh的水银柱所产生的压强，C错、D对；由图知b、c中的气体对水银柱的压强相等，所以b中的水银面也上升Δh，A对、B错。
答案　AD
8．(多选)图6为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气
图6
A．内能增大
B．压强增大
C．分子间引力和斥力都减小
D．所有分子运动速率都增大
解析　由于金属内筒导热而隔热外筒绝热，故水升温过程中封闭空气不停地从内筒吸收热量而不向外放热，可知其内能一定增大，A正确；由＝C知温度升高时封闭空气的压强一定增大，B正确；气体分子间作用力微弱，即使考虑分子间作用力，也因气体体积不变，分子间平均距离不变，某两分子间距离变化情况不能确定，而不能判定分子间作用力变化情况，C错误；温度升高时，分子平均动能增大，但这并不意味着每个分子的运动速率都增大，D错误。
答案　AB
二、填空与实验题(本题共2小题，共15分)
9．(6分)如图7是医院用于静脉滴注的示意图，倒置的输液瓶上方有一段气体A，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中a管与大气相通，b管为输液软管，中间又有一气室B，而其c端则通过针头接入人体静脉。
(1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB，则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为______。 图7
(2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的速度______(选填“越滴越慢”“越滴越快”或“恒定”)。
解析　(1)由于a管与大气相通，气室A中的气体压强pA加上输液瓶中液体的压强等于大气压强，故pA＜p0。由于a管与大气相通，a管上端所处的高度上，液体内部压强等于大气压强，所以B中气体压强pB等于大气压强加上B气室上面输液软管中液体产生的压强，故pB＞p0。
综合比较：pA＜p0＜pB。
(2)只要瓶中有液体，b管上端压强恒定不变，B气室中气体压强pB也恒定不变，那么药液滴注的速度就恒定。
答案　(1)pA＜p0＜pB　(2)恒定
10．(9分)用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图8甲所示，实验步骤如下：
图8
①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。
③用V-图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线。
(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_____________。
(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是________和________。
解析　(1)为了保证气体的质量不变，要用润滑油涂活塞达到封闭效果。
(2)气体的体积变化，外界对气体做正功或负功，要让气体与外界进行足够的热交换，一要时间长，也就是动作缓慢，二要活塞导热性能好。
答案　(1)用润滑油涂活塞
(2)慢慢地抽动活塞　活塞导热
三、计算题(本题共3小题，共45分，有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要说明单位)
11．(12分)如图9所示，均匀玻璃管内有一长h＝15 cm的汞柱将一些空气封于一端，当气温为27 ℃、玻璃管水平放置时，空气柱长l1＝20 cm(如图甲)，外界大气压为1.0×105 Pa，且保持不变。已知水银密度为ρ＝13.6×103 kg·m－3，取g＝9.8 m·s－2。问：
图9
(1)保持温度不变，小心地将玻璃管竖立起来，使开口的一端向上(如图乙)，管内空气柱长度l2等于多少？
(2)玻璃管开口向上竖直放置时，要使管内空气柱长仍为20 cm，管内气体温度应变为多少摄氏度？
解析　(1)以管中封闭气体为研究对象，设玻璃管的横截面积为S。
p1＝1.0×105 Pa
V1＝l1S＝20S cm3
p2＝p0＋ρgh＝1.2×105 Pa，V2＝l2S
由玻意耳定律得p1V1＝p2V2
l2＝＝16.67 cm。
(2)由查理定律＝
T2＝＝×300 K＝360 K
t2＝T2－273＝87 ℃。
答案　(1)16.67 cm　(2)87 ℃
12．(15分)如图10所示，用U形管和细管连接的玻璃烧瓶A和橡胶气囊B内都充有理想气体，A浸泡在温度为27 ℃的水槽中，U形管右侧水银柱比左侧高h＝40 cm。现挤压气囊B，使其体积变为原来的，此时U形管两侧的水银柱等高。 图10
已知挤压过程中气囊B温度保持不变，U形管和细管的体积远小于A、B的容积，变化过程中烧瓶A中气体体积可认为不变。(大气压强相当于75 cm高水银柱产生的压强，即100 kPa)
(1)求烧瓶A中气体压强；
(2)将橡胶气囊B恢复原状，再将水槽缓慢加热至47 ℃，求U形管两侧水银柱的高度差。
解析　(1)由题意知：A中气体压强pA不变，且与B中气体末态压强pB′相等，即pA＝pB′，初态压强满足pB＝pA－ph，
对B中气体由玻意耳定律可知pBVB＝pB′·VB，代入数据解得烧瓶A中气体的压强pA＝160 kPa。
(2)A中的气体发生等容变化，由查理定律得＝，代入数据解得pA′＝ kPa，
橡胶气囊B恢复原状，其压强为pB＝pA－ph＝ kPa，
U形管两侧水银柱的高度差为pΔh，
则pA′＝pΔh＋pB，解得pΔh＝64 kPa，
解得Δh＝×75 cm＝48 cm。
答案　(1)160 kPa　(2)48 cm
13．(18分)如图11所示，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度为l＝10.0 cm，B侧水银面比A侧的高h＝3.0 cm。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1＝10.0 cm时将开关K关闭。已知大气压强p0＝75.0 cmHg。 图11
(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度；
(2)此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。
解析　(1)以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度l＝10.0 cm时的压强为p；当两侧水银面的高度差为h1＝10.0 cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1。由玻意耳定律得
pl＝p1l1①
由力学平衡条件得
p＝p0＋h②
打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随之减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止。由力学平衡条件有
p1＝p0－h1③
联立①②③式，并代入题给数据得
l1＝12.0 cm④
(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2。由玻意耳定律得
p1l1＝p2l2⑤
由力学平衡条件有
p2＝p0⑥
联立②⑤⑥式，并代入题给数据得
l2＝10.4 cm⑦
设注入的水银在管内的长度为Δh，依题意得
Δh＝2(l1－l2)＋h1⑧
联立④⑦⑧式，并代入题给数据得
Δh＝13.2 cm。
答案　(1)12 cm　(2)13.2 cm