第三章 气体 章末检测试卷 Word版含答案

2018-2019学年教科版选修3-3 气体 章末检测试卷
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1.对一定质量的气体，通过一定的方法得到了分子数目f(v)与速率v的两条关系图线，如图1所示，下列说法正确的是(　　)
图1
A．曲线Ⅰ对应的温度T1高于曲线Ⅱ对应的温度T2
B．曲线Ⅰ对应的温度T1可能等于曲线Ⅱ对应的温度T2
C．曲线Ⅰ对应的温度T1低于曲线Ⅱ对应的温度T2
D．无法判断两曲线对应的温度关系
答案　C
解析　对于一定质量的气体，当温度升高时，大多数分子的速率增大，因此，曲线的峰值一定向速率增大的方向移动，由此可知，曲线Ⅱ对应的温度T2一定高于曲线Ⅰ对应的温度T1，故C正确．
2．下列分子势能一定减小的情况是(　　)
A．分子间距离减小时
B．分子间表现为斥力且分子间距离增大时
C．分子动能增大时
D．分子间作用力做负功时
答案　B
解析　当分子间距离减小时，分子间的作用力可能做正功，也可能做负功，所以分子势能可能增大也可能减小，A错误；当分子间表现为斥力且分子间距离增大时，分子间的作用力做正功，分子势能减小，B正确；分子动能与分子势能没有关系，C错误；分子间的作用力做负功时，分子势能增大，D错误．
3．下列说法中正确的是(　　)
A．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大
B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大
C．物体温度降低，其内能一定增大
D．物体温度不变，其内能一定不变
答案　B
解析　温度是物体分子平均动能的标志，所以物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，A错，B对；影响物体内能的因素是温度、体积、物质的量及物态，所以只根据温度的变化情况无法判断内能的变化情况，C、D错．
4.在标准大气压(相当于76 cmHg产生的压强)下做托里拆利实验时，由于管中混有少量空气，水银柱上方有一段空气柱，如图2所示，则管中稀薄气体的压强相当于下列哪个高度的水银柱产生的压强(　　)
　
图2
A．0 cm B．60 cm
C．30 cm D．16 cm
答案　D
解析　设管内气体压强为p，则有：(p＋60) cmHg＝76 cmHg，可得管中稀薄气体的压强相当于16 cmHg，选项D是正确的．
5．(多选)对一定质量的气体，下列说法中正确的是(　　)
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈
C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的
D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减小
答案　BC
解析　气体分子间有较大空隙，气体分子的体积之和远小于气体的体积，所以选项A错误．气体温度越高，分子平均动能越大，分子热运动越剧烈，则选项B正确．由压强的定义可知：单位面积上的压力叫压强，器壁内侧受到的压力就是气体分子对器壁不断碰撞而产生的，所以选项C正确．当气体膨胀时，气体的温度如何变化无法确定，故内能如何变化也无法确定，所以选项D错误．
6．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．(－1)V D．(＋1)V
答案　C
解析　取充入空气后的轮胎内的空气为研究对象，设充入空气的体积为V′，则初态p1＝p0，V1＝V＋V′；
末态p2＝p，V2＝V，
由玻意耳定律可得：p0(V＋V′)＝pV，
解得：V′＝(－1)V，故选项C正确．
7．(多选)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减小
D．气体体积增大时，气体分子的内能一定减小
答案　ABC
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(n＝)有关，与气体分子热运动的平均速率(由温度决定)有关．因此，根据实验定律pV＝常量、＝常量和＝常量，可知A、B、C正确；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，温度可能会增大、不变或减小，故内能就会增大、不变或减小，D错误．
8．(多选)如图3表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横轴，dc平行于纵轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是(　　)
图3
A．从状态d到c，气体体积减小
B．从状态c到b，气体体积减小
C．从状态a到d，气体体积增大
D．从状态b到a，气体温度升高
答案　BCD
解析　气体从状态d到状态c，温度不变，但是由于压强减小，所以体积增大，故选项A错误；气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，故选项B正确；气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，故选项C正确；气体从状态b到状态a是一个等容变化过程，随着压强的增大，气体的温度升高，故选项D正确．
9．如图4所示，容器左边的体积是右边的4倍，两边充有同种气体，温度分别为20 ℃和10 ℃，此时连接两容器的细玻璃管的水银柱保持静止，如果容器两边的气体温度各升高10 ℃，忽略水银柱及容器的膨胀，则水银柱将(　　)
图4
A．向左移动
B．向右移动
C．静止不动
D．条件不足，无法判断
答案　A
解析　假设水银柱不动，则此问题变为等容变化过程，设气体原压强为p、温度为T，变化后的压强为p′，温度为T′，则由＝得＝＝，得Δp＝p，由于开始时两边气体压强相等，右边部分的气体温度低，变化中升高的温度相同，故Δp右>Δp左，所以水银柱向左移动．
10．一端封闭的圆筒内用活塞封闭着一定质量的理想气体，它分别处在如图5所示的三种状态时的温度关系是(　　)
图5
A．TA＞TB＞TC B．TA＜TB＜TC
C．TA＝TB＞TC D．TB＞TA＞TC
答案　D
解析　由题图可知VA＝VB＞VC，pA＝pC＜pB，由理想气体状态方程，可判断TB＞TA＞TC.
11．图6为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是(　　)
图6
A．TATB，TB＝TC
C．TA>TB，TBTC
答案　C
解析　由题中图像可知，气体由A到B过程为等容变化，由查理定律得＝，pA>pB，故TA>TB；由B到C过程为等压变化，由盖吕萨克定律得＝，VB12．医院给病人输液的部分装置如图7所示，在输液的过程中(　　)
图7
A．A瓶中的药液先用完，随液面下降，A瓶内上方气体的压强逐渐增大
B．E瓶中的药液先用完，随液面下降，A瓶内上方气体的压强逐渐增大
C．随液面下降，A瓶内上方气体的压强逐渐减小
D．随液面下降，A瓶内上方气体的压强保持不变
答案　A
解析　A瓶中的药液先用完，A瓶内上方气体的压强加上A瓶中液体产生的压强等于外界的大气压强，因此随着液面下降，A瓶内上方气体的压强逐渐增大．
二、填空题(本题共2小题，共12分)
13．(8分)在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭的空气如图8所示，U形管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76 cm高汞柱产生的压强，图中给出了气体的两个不同的状态．
图8
(1)实验时甲图气体的压强为________cmHg；乙图气体的压强为________cmHg.
(2)实验时某同学认为管子的横截面积S可不用测量，这一观点正确吗？
答：________(选填“正确”或“错误”)．
(3)数据测量完后在用图像法处理数据时，某同学以压强p为纵坐标，以体积V(或空气柱长度)为横坐标来作图，你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗？
答：________(选填“能”或“不能”)．
答案　(1)76　80　(2)正确　(3)不能
解析　(1)题图甲中气体压强为p0＝76 cmHg，题图乙中气体压强为p0＋4 cmHg＝80 cmHg.
(2)以封闭气体为研究对象，由玻意耳定律，p1V1＝p2V2，得p1l1S＝p2l2S，即p1l1＝p2l2(l1、l2为空气柱长度)，所以玻璃管的横截面积可不用测量．
(3)以p为纵坐标，以V为横坐标，作出的p－V图是一条曲线，但曲线未必表示反比关系，所以应再作出p－图，看是否是过原点的直线，才能最终确定p与V是否成反比．
14．(4分)如图9为一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出气体的体积)的装置，A为开口薄壁圆筒，排尽其中的空气，倒扣在水中．测量时，被测者尽力吸足空气，再通过B管用力将气体吹入A中，使A浮起，设整个过程中呼出气体的温度保持不变．
图9
(1)呼出气体的分子热运动的平均动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)．
(2)设圆筒A的横截面积为S，大气压强为p0(即标准大气压)，水的密度为ρ，桶底浮出水面的高度为h，桶内外水面的高度差为Δh，重力加速度为g，则被测者的“肺活量”，即V0＝________.
答案　(1)不变　(2)
解析　(1)由于温度是分子热运动的平均动能的标志，气体温度不变，所以分子热运动的平均动能不变．
(2)设A中气体压强为p，该部分气体在标准大气压下的体积为V0，整个过程中温度不变，由玻意耳定律可得p0V0＝pV，即p0V0＝(p0＋ρgΔh)·(h＋Δh)S，则被测者的肺活量V0＝.
三、计算题(本题共4小题，共40分)
15.(8分)如图10所示，向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内注入一小段油柱(长度可以忽略)．如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计．已知铝罐的容积是360 cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2 cm2，吸管的有效长度为20 cm，当温度为25 ℃时，油柱离管口10 cm.
图10
(1)吸管上标刻温度值时，刻度是否应该均匀？
(2)估算这个气温计的测量范围．
答案　见解析
解析　(1)由于罐内气体压强始终不变，所以＝，＝，
ΔV＝ΔT＝ΔT，
ΔT＝·S·ΔL
由于ΔT与ΔL成正比，所以刻度应该是均匀的．
(2)ΔT＝×0.2×(20－10) K≈1.6 K
故这个气温计可以测量的温度范围为：(25－1.6) ℃～(25＋1.6) ℃
即23.4 ℃～26.6 ℃.
16．(8分)如图11所示，圆柱形汽缸倒置在水平粗糙的地面上，汽缸内被活塞封闭着一定质量的空气．汽缸质量为M＝10 kg，缸壁厚度不计，活塞质量m＝5 kg，其横截面积S＝50 cm2，与缸壁摩擦不计．在缸内气体温度为27 ℃时，活塞刚好与地面接触并对地面恰好无压力．现设法使缸内气体温度升高，问当缸内气体温度升高到多少摄氏度时，汽缸对地面恰好无压力？(大气压强p0＝105 Pa，g取10 m/s2)
图11
答案　127 ℃
解析　当温度T1＝(273＋27) K＝300 K时，活塞对地面恰好无压力，列平衡方程：p1S＋mg＝p0S，
解得p1＝p0－＝105 Pa－ Pa
＝9×104 Pa
若温度升高，气体压强增大，汽缸恰对地面无压力时，列平衡方程：p2S＝p0S＋Mg，
解得p2＝p0＋＝105 Pa＋ Pa＝1.2×105 Pa
根据查理定律：＝，
即＝
解得t＝127 ℃.
17．(10分)如图12所示，是一定质量的气体从状态A经状态B、C到状态D的p－T图像，已知气体在状态B时的体积是8 L，求VA、VC和VD，并画出此过程的V－T图像．
图12
答案　见解析
解析　A→B为等温过程，有pAVA＝pBVB
所以VA＝＝ L＝4 L
B→C为等容过程，所以VC＝VB＝8 L
C→D为等压过程，有＝，VD＝VC＝×8 L＝ L≈10.7 L
此过程的V－T图像如图所示：
18．(14分)如图13所示，两汽缸A、B粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两汽缸除A顶部导热外，其余部分均绝热，两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气．当大气压为p0、外界和汽缸内气体温度均为7 ℃且平衡时，活塞a离汽缸顶的距离是汽缸高度的，活塞b在汽缸正中间．
图13
(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；
(2)继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是汽缸高度的时，求氧气的压强．
答案　(1)320 K　(2)p0
解析　(1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气经历等压变化，设汽缸A的容积为V0，氮气初态的体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，汽缸B的容积为，由题给数据及盖吕萨克定律有：V1＝V0＋×＝V0①
V2＝V0＋＝V0②
＝③
由①②③式及所给的数据可得：T2＝320 K④
(2)活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是汽缸高度的时，活塞a上方的氧气经历等温变化，设氧气初态的体积为V1′，压强为p1′，末态体积为V2′，压强为p2′，由所给数据及玻意耳定律可得
V1′＝V0，p1′＝p0，V2′＝V0⑤
p1′V1′＝p2′V2′⑥
由⑤⑥式可得：p2′＝p0