鲁科版选修3-3 4.2气体实验定律的微观解释 达标作业（解析版)

4.2气体实验定律的微观解释
达标作业（解析版)
1．如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管相连，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为0℃，B中气体温度为20℃，如果将它们的温度都降低10℃，那么水银柱将（　　）
A．向A移动 B．向B移动 C．不动 D．不能确定
2．图示为竖直放置、上细下粗、两端封闭的玻璃细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同．缓缓加热气体，使A、B升高相同温度，系统稳定后，A、B两部分气体对液面压力的变化量分别为△FA和△FB，压强变化量分别为△pA和△pB．则（　　）
A．水银柱向下移动了一段距离
B．水银柱不发生移动
C．△FA＜△FB
D．△pA=△pB
3．一定质量的理想气体经历了A→B→C的三个变化过程，其压强随摄氏温度变化的p﹣t 图如图所示，A、B、C三个状态时气体的体积分别为VA、VB、VC ， 则通过图象可以判断它们的大小关系是（?? ）
A．VA=VB＞VC???????????????????? B．VA=VB＜VC???????????????????? C．VA＜VB＜VC???????????????????? D．VA＞VB＞VC
4．下列说法中正确的是
A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
B．一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大
C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的
D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
5．如图所示，U形气缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体，已知气缸不漏气，活塞移动过程中与气缸内壁无摩擦.初始时，外界大气压强为p0，活塞紧压小挡板.现缓慢升高气缸内气体的温度，则选项图中能反映气缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图象是（　　）
A． B．
C． D．
6．一端封闭的玻璃管开口朝下浸入水中，在某一深度恰好能保持静止.如果水面上方大气压突然降低一些，玻璃管在水中的运动情况是（　　）
A．加速上升，直到玻璃管一部分露出水面
B．加速下降，直到水底
C．先加速下降，后减速下降至某一深度平衡
D．仍然静止
7．如图所示，活塞质量为m，缸套质量为M，通过弹簧吊放在地上，气缸内封住一定质量的空气，缸套与活塞无摩擦，活塞截面积为S，大气压强为p0，则(　　)
A．气缸内空气的压强等于
B．气缸内空气的压强等于
C．内外空气对缸套的作用力为(M＋m)g
D．内外空气对活塞的作用力为mg
8．如图所示，一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计。气缸内封闭了一定质量的理想气体。现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中
A．气体的内能增大
B．气缸内分子平均动能增大
C．气缸内气体分子密度增大
D．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多
9．如图1所示，内壁光滑，导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体（ ）．(双选，填正确答案标号)
A．内能增加 B．对外做功
C．压强增大 D．分子间的引力和斥力都增大
10．一位同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气（可视为理想气体），然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示．则关于气球内气体的压强，下列说法正确的是（　　）
A．气球内气体的压强大于大气压强
B．气球内气体的压强是由于气体重力而产生的
C．气球内气体的压强是由于气体分子之间的斥力而产生的
D．气球内气体的压强是由于大量气体分子的碰撞而产生的
11．一粗细均匀的U形管ABCD的A端封闭，D端与大气相通用水银将一定质量的理想气体封闭在U形管的AB一侧，并将两端向下竖直放置，如图所示此时AB侧的气体柱长度管中AB、CD两侧的水银面高度差现将U形管缓慢旋转，使A、D两端在上，在转动过程中没有水银漏出已知大气压强求旋转后，AB、CD两侧的水银面高度差．
12．如图所示，内径均匀的玻璃管上端封闭、下端开口，管长L＝100 cm，其中一段长h＝15 cm的水银柱把一部分空气封闭在管中。当管竖直放置时，上端空气柱的长度L1＝50 cm。现把开口端竖直向下缓慢插入水银槽中，直至上端空气柱的长度L1＇＝37.5 cm时为止。已知大气压强P0＝75 cmHg，整个过程中气体温度保持不变，试求槽内水银进入管内的长度△h。
13．如图所示，内壁光滑的圆柱型金属容器内有一个质量为m、面积为S的活塞．容器固定放置在倾角为θ的斜面上．一定量的气体被密封在容器内，温度为T0，活塞底面与容器底面平行，距离为h.已知大气压强为p0，重力加速度为g.
(1)容器内气体压强为________．
(2)由于环境温度变化，活塞缓慢下移h/2时气体温度为________．
14．一定质量的气体等温线的p﹣V图是双曲线的一支________．（判断对错）
参考答案
1．A
【解析】
假定两个容器的体积不变，即V1，V2不变，所装气体温度分别为273k和293k，当温度降低△T时，左边的压强由p1降至p'1，△p1=p1-p'1，右边的压强由p2降至p′2，△p2=p2-p′2．由查理定律得： ，，因为p2=p1，所以△p1＜△p2，即水银柱应向A移动．故选A.
点睛：本题涉及两部分气体状态变化问题，所用的方法是假设的方法；除了隔离研究两部分之外，关键是把握它们之间的联系，比如体积关系、温度关系及压强关系.
2．C
【解析】
【详解】
AB：假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化。对气体A：；则得 即；对气体B，同理可得：。据题意初始温度相同，，升高相同的温度， 且，则，液柱将向上移动。故AB两项错误。
CD：系统稳定后，液注的上下表面的高度差将变大，液注上下表面的压强差变大，即系统稳定后，；又，所以。故C项正确，D项错误。
【点睛】
本题可采取假设法，假设气体的体积不变，根据等容变化判断出上下气体的压强变化量，从而判断出水银柱的移动方向。
3．D
【解析】过理想气体A和B点，分别做它们的等容变化的P-t图，如图所示。根据PV/T=C，可得，
可以看出，B态的斜率大于A态的斜率，所以VA＞VB；B到C的过程，温度相等，压强增加PC＞PB，由PV/T=C，得VB＞VC；所以：VA＞VB＞VC．故答案D正确。故选D。
4．A
【解析】
根据理想气体状态方程 压缩后的压强，知压缩后的压强还与压缩后的温度有关，如果压缩后的温度降低足够大，则气体压强可以减小，故A正确；根据理想气体状态方程可知温度不变时，压强增大，则体积减小，故B错误；气体压强由于分子热运动时气体分子不断撞击容器壁形成持续压力而形成的，与气体分子间的斥力无关，故C错误；气体压强由于分子热运动时气体分子不断撞击容器壁形成持续压力而形成的，与气体的重力无关，故在失重的情况下，密闭容器中的气体对器壁仍然有压强，故D错误．故选A．
点睛：本题主要考查气体压强的形成原因以及理想气体的状态方程，正确掌握规律是解决问题的关键，尤其是气体的压强的产生与大气压强的产生机制不同．
5．B
【解析】
【详解】
当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强P与热力学温度T成正比，在P-T图象中，图线是过原点的倾斜的直线；当活塞开始离开小挡板（小挡板的重力不计），缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在P-T中，图线是平行于T轴的直线。选项B正确，ACD错误。故选B。
【点睛】
该题考查了气体状态变化时所对应的P-T图的变化情况，解答该类型的题，要熟练地掌握P-T图线的特点，当体积不变时，图线是通过坐标原点的倾斜直线，压强不变时，是平行于T轴的直线，当温度不变时，是平行于P轴的直线．
6．A
【解析】
设玻璃管位于深h处，空气柱的压强：，若水面上方大气压强p突然降低一些，则空气柱的压强减小，由：可知，气体的体积将增大，空气柱排开水的体积增大，所以玻璃管受到的水的浮力增大，玻璃管将加速上升，上升的过程中h减小，空气柱的压强进一步减小，受到的浮力进一步增大，可使玻璃管顶部露出水面，故A正确．
点睛：本题结合共点力的平衡分析理想气体的状态变化，关键根据物体的平衡条件进行分析，抓住浮力与空气排开水的体积有关进行分析．
7．A
【解析】
A、对缸套受力分析如图所示．
由力的平衡：
，
所以，，A对、B错；
C、内外空气对缸套和活塞的作用力为，所以CD均错误．
点睛：确定此封闭气体压强灵活选取研究对象是关键，也可以选活塞为研究对象，但要先求出弹簧的拉力，可以尝试．
8．CD
【解析】
金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温度压缩，温度不变，气体的内能不变．故A错误．温度不变，则气缸内分子平均动能保持不变．故B错误．气缸内封闭气体被压缩，体积减小，而质量不变，则气缸内气体分子密度增大．故C正确．温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多．故D正确．故选CD．
9．AB
【解析】
试题分析：由于气缸导热良好，当环境温度升高时，理想气体的温度也会升高，内能增加，a正确，这时气缸内气体压强等于大气压与活塞产生的压强之和，保持不变，因此气体发生等压变化，压强不变，温度升高，气体膨胀，对外做功，b正确；c错误；气体分子间距离增加，由于气体认为是理想气体，分子间即不存在引力也不存在斥力，d错误．
考点：气体等压变化，热力学第一定律
10．AD
【解析】
【详解】
A．气球内气体的压强等于大气压与气球弹力产生的压强之和．所以大于大气压强，A正确；
BCD．气球内气体的压强不是由于气体的重力产生的．而是由于大量分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强，BC错误，D正确．
11．AB、CD两侧的水银面高度差为1cm
【解析】
【分析】
对封闭气体研究，已知初状态的体积、压强，结合玻意耳定律，通过体积变化导致压强变化求出旋转后，AB、CD两侧的水银面高度差．
【详解】
对封闭气体研究，初状态时，压强为：，体积为：，
设旋转后，气体长度增大，则高度差变为，此时气体的压强为：，体积为：
根据玻意耳定律，即：
解得：
根据几何关系知，AB、CD两侧的水银面高度差．
12．19.9 cm
【解析】对上端气体，由玻意耳定律有（P0－h）S L1＝P1＇S L1＇
对下端气体，有 P0S（L－L1－h）＝（P1＇＋h）SL2＇
△h＝L－L1＇－h－L2＇
解得 △h≈19.9 cm
13．
【解析】
(1)容器内气体的压强与大气压和活塞的重力有关．
活塞对气体产生的压强为，
则容器内气体的压强
(2)环境温度变化，活塞缓慢下移，可认为是等压变化，
则，且V0＝2V1，
解得
【点睛】此类题目要注意研究对象的选取，有时是活塞，有时是气体，结合理想气体状态方程求解．
14．对
【解析】
【详解】
一定质量的气体等温变化时，，则一定质量的气体等温线的p﹣V图是双曲线的一支。故本题答案为对。