3.1气体实验定律 达标作业（解析版)

3.1气体实验定律
达标作业（解析版)
1．如图所示，一端开口一端封闭的长直玻璃管，灌满水银后，开口端向下竖直插入水银槽中，稳定后管内外水银面高度差为h，水银柱上端真空部分长度为L．现将玻璃管竖直向上提一小段，且开口端仍在水银槽液面下方，则（　　）
A．h变大，L变大 B．h变小，L变大
C．h不变，L变大 D．h变大，L不变
2．如图，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为，管内外水银面高度差为，若温度保守不变，把玻璃管稍向上提起一段距离，则( )
A．均变大 B．均变小
C．变大变小 D．变小变大
3．关于气体的性质，下列说法正确的是（ ）
A．气体的体积与气体的质量成正比
B．气体的体积与气体的密度成正比
C．气体的体积就是所有分子体积的总和
D．气体的体积与气体的质量、密度和分子体积无关，只决定于容器的容积
4．用活塞式抽气机抽气，在温度不变的情况下，从玻璃瓶中抽气，第一次抽气后，瓶内气体的压强减小到原来的，要使容器内剩余气体的压强减为原来的，抽气次数应为
A．3次 B．4次 C．5次 D．6次
5．回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50K．某台设备工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程：从状态A到B和C到D是等温过程，温度分别为t1=27℃和t2=﹣133℃；从状态B到C和D到A是等容过程，体积分别为V0和5V0．求状态B与D的压强之比（　　）
A．35：15 B．15：7
C．133：27 D．75：7
6．如图，上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，开始时活塞放置在卡环a、b上，下方封闭了一定质量的气体。现缓慢加热缸内气体，直到活塞到达气缸口之前，下列能正确反映缸内气体体积压强变化的图象是（ ）
A． B． C． D．
7．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为P1、V1、T1在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为P2、V2、T2下列关系正确的是（ ）
A．P1 =P2 ，V1 =2V2，T1 =0.5T2
B．P1 =P2 ，V1 =0.5V2，T1 =2T2
C．P1 =2P2 ，V1 =2V2，T1 =2T2
D．P1 =2P2 ，V1 =V2，T1 =2T2
8．氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是（　　）
A．图中两条曲线下面积相等
B．图中实线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
D．与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
9．在“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，下列操作错误的是( )
A．推拉活塞时，动作要慢
B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分
C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新装上继续实验
D．活塞与针筒之间要保持气密性
10．如图所示，均匀玻璃管开口向上竖直放置，管内有两段水银柱，封闭着两段空气柱，两段空气柱长度之比L2：L1＝2：1，两水银柱长度之比为LA：LB＝l：2，如果给它们加热，使它们升高相同的温度，又不使水银溢出，则两段空气柱后来的长度之比（ ）
A． B．
C． D．以上结论都有可能
11．如图所示，高L、上端开口的气缸与大气联通，大气压P0．气缸内部有一个光滑活塞，初始时活塞静止，距离气缸底部．活塞下部气体的压强为2P0、热力学温度T．
(1)若将活塞下方气体的热力学温度升高到2T，活塞离开气缸底部多少距离？
(2)若保持温度为T不变，在上端开口处缓慢抽气，则活塞可上升的最大高度为多少？
12．如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。求此时气缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为g。
13．如图，气缸固定于水平面，用截面积为20cm2的活塞封闭一定量的气体，活塞与缸壁间摩擦不计．当大气压强为1.0×105Pa、气体温度为87℃时，活塞在大小为40N、方向向左的力F作用下保持静止，气体压强为____Pa．若保持活塞不动，将气体温度降至27℃，则F变为______N．
14．当大气压强为76cmHg时，如图中四种情况下(图3中h=10 cm)被水银封闭气体的压强分别为：
（1）________cmHg；（2）________cmHg；（3）________cmHg；
（4）________cmHg
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
因为实验中，玻璃管内封闭了一段空气，因此，大气压等于玻璃管中水银柱产生的压强，大气压不变的情况下，向上提起一段距离，管口未离开水银面，水银柱的高度差h不变，产生压强始终等于大气压，管内封闭水银柱长度不变，真空部分长度变大，故C正确，A、B、D错误；
故选C。
【点睛】
在本实验中，玻璃管内水银柱的高度h主要受内外压强差的影响，管内封闭部分为真空无压强，大气压不变，水银柱产生的压强等于大气压，故高度不变。
2．A
【解析】
【详解】
试题分析：在实验中，水银柱产生的压强加上封闭空气柱产生的压强等于外界大气压．如果将玻璃管向上提，则管内水银柱上方空气的体积增大，因为温度保持不变，所以压强减小，而此时外界的大气压不变，根据上述等量关系，管内水银柱的压强须增大才能重新平衡，故管内水银柱的高度增大．
故选A
3．D
【解析】
【详解】
气体的体积与气体的质量没有关系，比如：相同的质量气体，其体积有大有小与到达的空间有关，故A错误；气体的体积与气体的密度也没有直接关系，只有当质量一定时，体积越大，则密度越小，故B错误；气体分子间距较大，所以气体的体积并不是所有气体分子的体积，而是其能到达的空间体积，故C错误，D正确．故选D．
4．B
【解析】
【详解】
设玻璃瓶的容积是V，抽气机的容积是V0，
气体发生等温变化，由玻意耳定律可得：
解得：
，
设抽n次后，气体压强变为原来的，
由玻意耳定律可得：
抽一次时：
得：
，
抽两次时：
得：
，
抽n次时：
解得：n=4；
A.3次。故A项错误；
B.4次。故B项正确；
C.5次。故C项错误；
D.6次。故D项错误。
5．D
【解析】
【分析】
根据“从状态A到B和C到D是等温过程”、“从状态B到C和D到A是等容过程”可知，本题考查玻意耳定律和查理定律，根据玻意耳定律、查理定律，结合气体的状态参量，列方程求出B、D状态的气体压强，再求出压强之比．
【详解】
由题意可知，气体状态参量为：
TA=TB=27+273=300K，TC=TD=?133+273=140K，
VA=VD=5V0，VB=VC=V0，
从状态A到B是等温过程，由玻意耳定律得：pAVA=pBVB，pB=5pA
从状态D到A是等容过程，由查理定律得：，pD=pA，
解得：pB：pD=75：7，故D正确，ABC错误。
故选：D
6．D
【解析】
【详解】
现缓慢加热缸内气体，直到活塞到达气缸口之前，先经历一个等容过程，温度升高，压强变大，减小；活塞离开卡环a、b后，缓慢加热缸内气体，直到活塞到达气缸口之前，是一个等压过程，温度升高，不变，体积变大。
A.A图与上述分析结论不相符，故A错误；
B.B图与上述分析结论不相符，故B错误；
C.C图与上述分析结论不相符，故C错误；
D.D图与上述分析结论相符，故D正确。
7．D
【解析】
试题分析：一定质量的理想气体，其气体状态方程为P1V1/T1=P2V2/T2，当p1=p2，V1=2V2时，有T1="2" T2，所以A选项错误；当p1=p2，V1=V2/2时，有T1= T2/2，所以B选项错误；当p1=2p2，V1=2V2时，T1= 4T2,，所以C选项错误；当 p1=2p2，V1=V2时，有T1= 2T2所以D选项正确。
考点：本题考查对理想气体状态方程的应用。
8．A
【解析】
【详解】
A．由题图可知，在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，A正确；
B．由图可知，具有最大比例的速率区间，100℃时对应的速率大，故说明实线为100℃的分布图象，故对应的平均动能较大，B错误；
C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目，C错误；
D．由图可知，0～400m/s段内，100℃对应的占据的比例均小于与0℃时所占据的比值，因此100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，D错误。
9．C
【解析】
【分析】
保证温度不变，做实验时要注意缓慢推活塞，手不要握针管等．为保证质量不变，要密封好气体．
【详解】
本实验条件是温度不变，推拉活塞时，动作要慢，故A正确；本实验条件是温度不变，用手握住注射器含有气体的部分，会使气体温度升高，故手不能握住注射器，故B正确；研究的是一定质量的气体，压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量发生变化，故应该放弃该次实验重新做，故C错误；研究的是一定质量的气体，因此尽量将容器密封好，故D正确；因选错误的，故选C.
10．A
【解析】
【详解】
设大气压为，由图示可以知道，封闭气体1、2分别为的压强:
对气体加热过程气体压强不变，气体发生等压变化，由盖吕萨克定律得
则
由于均匀加热，温度变化相等，又因为L2：L1＝2：1，则
所以
A.A项与上述计算结果相符，故A正确；
B.B项与上述计算结果不相符，故B错误；
C.C项与上述计算结果不相符，故C错误；
D.D项与上述计算结果不相符，故D错误．
11．(1)(2)
【解析】
【详解】
(1)对活塞受力分析后有：
P0S+mg=2P0S
得到：
P0S=mg
当温度由T到2T时，由盖·吕萨克定律得：
解得：
(2)当抽气至活塞上方为真空时，活塞可上升到最大高度为H，由玻意耳定律有：
得：
H=
12．；；
【解析】
【详解】
开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先等容升温过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有:
①
根据力的平衡条件有:
②
联立①②式可得:
③
此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖—吕萨克定律有:
④
式中V1=SH⑤，V2=S（H+h）⑥
联立③④⑤⑥式解得:
⑦
从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为:
⑧
13． 0
【解析】
对活塞： ，解得
若保持话塞不动，将气体温度降至27℃，则根据 ；解得 ；因此时内外气压相等，故F=0.
14．76 70.8 66 56
【解析】
【详解】
（1）[1]水银柱受两侧气体的压力而平衡，故：
p1=p0=76cmHg
（2）[2]气体压强为：
（3）[3]气体压强为：
p3 =76cmHg-10cmHg=66cmHg
（4）[4]根据等压面原理可知，气体压强为：
p4= 76cmHg-20cmHg=56cmHg