2018-2019学年物理选修3-3：阶段检测二+Word版含答案

阶段检测(二)
(时间：60分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。1～6 题为单项选择题，7～10题为多项选择题)
1.对一定量的理想气体，下列说法正确的是(　　)
A.气体体积是指所有气体分子的体积之和
B.气体分子的热运动越剧烈，气体的温度就越高
C.当气体膨胀时，气体的分子势能减小，因而气体的内能一定减少
D.气体的压强是由气体分子的重力产生的，在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
解析　由于气体分子间的距离较大，分子间距离不能忽略，所以气体体积要比所有气体分子的体积之和要大，A错误；气体分子的热运动越剧烈，分子的平均速率就越大，平均动能越大，温度就越高，B正确；理想气体的内能只与气体的温度有关，只要气体的温度不变，则内能不变，C错误；气体压强是由气体分子对容器壁频繁地撞击而产生的，与气体的重力没有关系，所以在失重的情况下，气体对器壁仍然有压强，D错误。
答案　B
2.竖直倒立的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图1所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在玻璃管的D处钻一小孔，则玻璃管内被封闭的气体压强p和气体体积V变化的情况为(　　)
图1
A.p、V都不变 B.V减小，p增大
C.V增大，p减小 D.无法确定
解析　在D处钻一小孔后，D处的压强为大气压强，则封闭气体的压强增大，体积减小，故B正确。
答案　B
3.某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0 的空气的体积为(　　)
A.V B.V
C.V D.V
解析　设所求体积为Vx，由玻意耳定律得，p0(Vx＋V)＝pV，Vx＝V，C正确。
答案　C
4.一定质量的气体，在压强不变时，温度每升高1 ℃，它的体积的增加量(　　)
A.相同 B.逐渐增大
C.逐渐减小 D.成正比例地增大
解析　气体等压变化，根据盖—吕萨克定律＝C，有：＝，则ΔV＝ΔT，故温度每升高1 ℃，它的体积的增加量相同。
答案　A
5.如图2所示，一根上细下粗、粗端与细端都均匀的玻璃管上端开口、下端封闭，上端足够长，下端(粗端)中间有一段水银封闭了一定质量的理想气体。现对气体缓慢加热，气体温度不断升高，水银柱上升，则被封闭气体体积和热力学温度的关系最接近下图中的(　　)
图2
A.A图线 B.B图线
C.C图线 D.D图线
解析　根据理想气体状态方程＝C(常数)得V＝T，图线的斜率为。在水银柱升入细管前，封闭气体先做等压变化，斜率不变，图线为直线；水银柱部分进入细管后，气体压强增大，斜率减小；当水银柱全部进入细管后，气体的压强又不变，V－T图线又为直线，只是斜率比原来的小。A图正确。
答案　A
6.如图3所示，三支粗细相同的玻璃管，中间都用一段水银柱封住温度相同的空气柱，且V1＝V2>V3，h1图3
A.丙管
B.甲管和乙管
C.乙管和丙管
D.三管中水银柱上移一样多
解析　温度升高时，三支管中的气体都做等压膨胀，根据盖—吕萨克定律推论有：＝，即ΔV＝V，由此可见，三支管中气体的体积变化的大小取决于原来状态时管中气体体积的大小。开始时甲、乙两管中气体体积一样大且都比丙管中气体体积大，所以升高相同温度后，甲、乙管中的水银柱向上移动最多，选项B正确。
答案　B
7.两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
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错误；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错误，C正确；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正确。
答案　CD
8.用一导热、可自由滑动的轻隔板把一圆柱形容器分隔成A、B两部分，如图4所示，A、B中分别封闭有质量相等的氮气和氧气，且均可看成理想气体，则当两气体处于平衡状态时(　　)
图4
A.内能相等
B.分子的平均动能相等
C.压强相等
D.分子数相等
解析　两气体处于平衡状态时，A、B两部分的温度相同，压强相等。由于温度相同，所以分子的平均动能相同，故选项B、C正确；气体的质量相同，但摩尔质量不同，物质的量不同，所以分子数不同，其分子平均动能的总和不同，内能也就不同，故选项A、D错误。
答案　BC
9.对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是(　　)
A.温度不变时，压强增大n倍，单位体积内的分子数一定也增大n倍
B.体积不变时，压强增大，气体分子热运动的平均速率也一定增大
C.压强不变时，若单位体积内的分子数增大，则气体分子热运动的平均速率一定增大
D.气体体积增大时，气体分子的内能可能增大
解析　对于一定质量的理想气体，其压强与单位体积内的分子数有关，与气体分子热运动的平均速率(由温度决定)有关。因此，根据气体实验定律可知选项A、B正确，C错误；另外，一定质量的理想气体的内能由温度决定，气体的体积增大时，由＝恒量，知温度有可能增大，因此选项D正确。
答案　ABD
10.如图5是一定质量的理想气体的p－V图，气体状态从A→B→C→D→A完成一次循环，A→B(图中实线)和C→D为等温过程，温度分别为T1和T2。下列判断正确的是(　　)
图5
A.T1>T2
B.气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关
C.若气体状态沿图中虚线由A→B，则气体的温度先降低后升高
D.从微观角度讲，B→C过程压强减小是由于分子的密集程度减少而引起的
解析　对于一定质量的理想气体，根据理想气体状态方程＝，AB段pV大于CD段，所以T1>T2，选项A正确；气体的压强由气体分子的密集程度和平均动能决定，选项B正确；若气体状态沿图中虚线由A→B，pV先增大后减小，则气体的温度先升高后降低，选项C错误；B→C过程体积不变，所以分子的密集程度不变，压强的减小是由温度的降低，气体分子的平均速率减小而引起的，选项D错误。
答案　AB
二、非选择题(本题共4小题，共40分)
11.(6分)如图6所示是医院用于静脉滴注的装置示意图，倒置的输液瓶上方有一气室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，其c端则通过针头接人体静脉。
图6
(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间的大小关系应为__________________；
(2)当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的速度是________的。(选填“越滴越快”“越滴越慢”或“恒定”)
解析　(1)因a管与大气相通，故可以认为a管上端处压强即为大气压强，这样易得pAp0，即有pB>p0>pA。
(2)当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定时，由于a管上端处的压强与人体血管中的压强都保持不变，故B中气体的压强不变，所以药液滴注的速度是恒定的。
答案　(1)pB>p0>pA　(2)恒定
12.(10分)如图7所示，汽缸质量为m1，活塞质量为m2，不计缸内气体的质量及一切摩擦，当用一水平外力F拉活塞时，活塞和汽缸最终以共同的加速度运动。求此时缸内气体的压强。(已知大气压强为p0，活塞横截面积为S)
图7
解析　以活塞为研究对象，其受力分析如图所示。根据牛顿第二定律，有
F＋pS－p0S＝m2a①
由于方程①中有p和a两个未知量，所以还必须以整体为研究对象，列出牛顿运动方程
F＝(m1＋m2)a②
联立①②可知p＝p0－
答案　p0－
13.(12分)如图8所示，有两个不计质量的活塞M、N将两部分理想气体封闭在绝热汽缸内，温度均是27 ℃，M活塞是导热的，N活塞是绝热的，均可沿汽缸无摩擦地滑动，已知活塞的横截面积均为S＝2 cm2，初始时M活塞相对于底部的高度为H＝27 cm，N活塞相对于底部的高度为h＝18 cm。现将一质量为m＝400 g的小物体放在M活塞的上表面上，活塞下降。已知大气压强为p0＝1.0×105 Pa，g＝10 m/s2。
图8
(1)求下部气体的压强为多大；
(2)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，使下部分气体的温度变为127 ℃，求稳定后活塞M、N距离底部的高度。
解析　(1)将两个活塞和重物作为整体进行受力分析得：
pS＝mg＋p0S
解得p＝1.2×105 Pa。
(2)对下部分气体进行分析，由理想气体状态方程可得：
＝
得：h2＝20 cm
对上部分气体进行分析，根据玻意耳定律可得：
p0(H－h)S＝pLS
得：L＝7.5 cm
故此时活塞M距离底端的距离为
H2＝h2＋L＝20 cm＋7.5 cm＝27.5 cm。
答案　(1)1.2×105 Pa　(2)27.5 cm　20 cm
14.(12分)如图9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9
(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，U形管截面积为S。
由玻意耳定律得plS＝p1l1S①
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plS＝p2l2S⑤
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)12.0 cm　(2)13.2 cm。