高中物理人教版选修3-3课后练习质量检测卷 第8章 气 体word含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-3课后练习质量检测卷 第8章 气 体word含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 255.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-12 17:03:16 | ||
图片预览
文档简介
气 体
(时间：90分钟 满分：100分)
一、单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．在一个上下温度相同的水池中，一个小空气泡缓慢向上浮起时，下列对空气泡内气体分子的描述中正确的是( )
A．气体分子的平均速率不变
B．气体分子数密度增大
C．气体分子单位时间内撞击气泡与液体界面单位面积的分子数增多
D．气体分子无规则运动加剧
解析：选A 温度不变，所以分子的平均速率不变，A正确，D错误；此过程为等温过程，由玻意耳定律，由于压强减小，故体积增大，所以单位体积的分子数减少，气体分子数密度减小，B、C错误．
2．如图所示，天平右盘放砝码，左盘是一个水银气压计，玻璃管固定在支架上，天平已调节平衡，若大气压强增大，则( )
A．天平失去平衡，左盘下降
B．天平失去平衡，右盘下降
C．天平仍平衡
D．无法判定天平是否平衡
解析：选B 大气压增大，水银槽中的水银被压入试管中，水银槽中的水银质量减小，天平失去平衡，右盘下降，B项正确．
3．如图中A、B两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态，状态A的温度为TA，状态B的温度为TB，由图可知( )
A．TB＝2TA B．TB＝4TA
C．TB＝6TA D．TB＝8TA
解析：选C 对于A、B两个状态应用理想气体状态方程＝可得：＝＝＝6，即TB＝6TA，故C选项正确．
4．(2019·清华附中期末考试)如图所示，汽缸内装有一定质量的气体，汽缸的截面积为S，其活塞为梯形，它的一个面与汽缸成θ角，活塞与器壁间的摩擦忽略不计，现用一水平力F缓慢推活塞，汽缸不动，此时大气压强为p0，则汽缸内气体的压强p为( )
A．p0＋ B．p0＋
C．p0＋ D．p0＋
解析：选B 以活塞为研究对象，进行受力分析如图所示，水平方向合力为0，即F＋p0S＝p·sin θ，得p＝p0＋，故B选项正确．
5.一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V-T图象如图所示．下列说法正确的有( )
A．A→B的过程中，气体对外界做功
B．A→B的过程中，气体吸收热量
C．B→C的过程中，气体压强不变
D．A→B→C的过程中，气体内能增加
解析：选C A→B的过程中，气体做等温变化，体积变小，外界对气体做功，所以放热，A、B项错误；B→C的过程中，为等压变化，气体压强不变，C项正确；A→B→C的过程中，气体温度降低，气体内能减少，D项错误．
6．已知湖水深度为20 m，湖底水温4 ℃，水面温度为17 ℃，大气压强为1.0×105 Pa.当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g＝10 m/s2，ρ＝1.0×103 kg/m3)( )
A．12.8倍 B．8.5倍
C．3.1倍 D．2.1倍
解析：选C 湖水深为20 m，湖底压强p1＝p0＋ρgh＝105＋103×10×20＝3×105 Pa，大约为3个大气压，由理想气体状态方程＝得，＝，＝≈3.1，当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的3.1倍，选项C正确．
7.如图，竖直放置的U形管内装有水银，左端开口，右端封闭一定量的气体，底部有一阀门．开始时阀门关闭，左管的水银面较高．现打开阀门，流出一些水银后关闭阀门．当重新平衡时( )
A．左管的水银面与右管等高
B．左管的水银面比右管的高
C．左管的水银面比右管的低
D．水银面高度关系无法判断
解析：选D 初态时右侧封闭气体的压强p>p0，打开阀门，流出一些水银后关闭阀门，当重新平衡时，因封闭气体的体积变大，由pV＝C知压强p减小，因气体末态压强p有可能大于p0、等于p0或小于p0，故左右两管水银面的高度关系无法判断，选项D正确．
8．一定质量的某种理想气体的压强为p，热力学温度为T，单位体积内的气体分子数为n，则( )
A．p增大，n一定增大
B．T减小，n一定增大
C.增大时，n一定增大
D.增大时，n一定减小
解析：选C 只知p增大或T减小，不能得出体积的变化情况，A、B错误；增大，V一定减小，单位体积内的气体分子数一定增大，C正确，D错误．
二、多选题(本题共7小题，每小题3分，共21分)
9．(2019·天津二中检测)关于一定量的气体，下列说法正确的是( )
A．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
B．气体的体积指的是该气体分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和
C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
D．气体在等压膨胀过程中温度一定升高
解析：选ABD 温度高气体分子热运动就剧烈，所以只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，故A正确；气体的体积指的是该气体分子所能到达的空间的体积，故B正确；在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，故C错误；由理想气体状态方程可得，气体在等压膨胀过程中温度一定升高，故D正确．
10．下列图象与实际不相符的是( )
解析：选AD 温度越高，则速率较大的分子所占的百分比越大，故A图象不符合实际，选项A错误；气体由状态A变化到B的过程中，pV先增大后减小，则气体的温度先升高后降低，故气体分子平均动能先增大后减小，选项B正确；当r＝r0时分子力表现为零，分子引力和斥力都随分子间距离增大而减小，选项C正确；根据＝C可知，气体的等容变化图象应该过热力学温度的零点，图象D是摄氏温度，故选项D错误．故选AD.
11．一定质量的理想气体的状态变化过程的p-V图象如图所示，其中A是初状态，B、C是中间状态，A→B是等温变化，如将上述变化过程改用p-T图象和V-T图象表示，则下列各图象中正确的是( )
解析：选BD A到B等温变化，体积变大，根据玻意耳定律知压强p变小；B到C是等容变化，在p-T图象上为过原点的直线；C到A是等压变化，体积减小，根据盖—吕萨克定律知温度降低，故A错误，B正确；A到B是等温变化，体积变大；B到C是等容变化，压强变大，根据查理定律，温度升高；C到A是等压变化，体积变小，在V-T图象中过原点的一条倾斜的直线，故C错误，D正确．
12．一定质量的理想气体处于某一初状态，现要使它的温度经过状态变化后回到初始的温度，用下列哪些过程可能实现 ( )
A．先等压膨胀，再等容减小压强
B．先等压减小体积，再等容减小压强
C．先等容增大压强，再等压增大体积
D．先等容减小压强，再等压增大体积
解析：选AD 对应四个选项，画出p-T图象来判断，则简单明了，分别为
能够经状态变化回到初始温度的为A、D.
13．下列说法中正确的有( )
A．在完全失重的情况下，密封容器内的气体对器壁的顶部没有作用力
B．一定量的理想气体，在压强不变时，分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加
C．某气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该气体的分子体积为V0＝
D．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
解析：选BD 根据压强的定义可知，气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，密封容器内的气体对器壁的作用力与是否失重无关，A选项错误；当温度降低时，分子的平均动能降低，分子对器壁的平均撞击力减小，所以在压强不变时，分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加，B选项正确；气体间距较大，不能用阿伏加德罗常数计算分子体积，C选项错误；温度是分子的平均动能的标志，温度高的物体的平均动能一定大；但物体的内能与物体的物质的量、温度、体积等都有关，所以温度高的物体的内能不一定大，D选项正确．
14．某校外学习小组在进行实验探讨，如图所示，在烧瓶上连着一根玻璃管，用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起，在烧瓶中封入了一定质量的理想气体，整个烧瓶浸没在温水中．用这个实验装置来研究一定质量的气体在体积不变时，压强随温度的变化情况．开始时水银压强计U形管两端水银面一样高，在下列几种做法中，能使U形管左侧水银面保持原先位置(即保持瓶内气体体积不变)的是( )
A．甲同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向下移
B．乙同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向上移
C．丙同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向下移
D．丁同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向上移
解析：选BC 浸在热水中，温度升高，压强变大，p＝p0＋h，上移A管可以保持体积不变；浸在冷水中，温度降低，压强变小，p＝p0－h，下移A管可以保持体积不变．
15.如图所示，某同学打乒乓球时不小心将球踩瘪了，但没有破裂．他将乒乓球放入热水中，一段时间后恢复为球形，在此过程中，下列说法正确的是( )
A．乒乓球中气体温度升高，气体分子无规则运动变得更剧烈
B．乒乓球中速率大的分子数占总分子数比例随温度的升高而增大
C．乒乓球中气体的质量不变，温度升高，密度减小，压强增大
D．乒乓球中气体分子间的引力和斥力都增大
解析：选ABC 温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，气体分子平均动能变大，无规则运动变得更剧烈，A选项正确；根据麦克斯韦统计规律可知温度越高，乒乓球中速率大的分子占总分子数比例随温度的升高而增大，B选项正确；乒乓球没有破裂，不漏气，乒乓球中气体的质量不变，体积增大，密度减小，压强增大，C选项正确；乒乓球中气体分子间的引力和斥力都随着气体分子间距离的增大而减小，D选项错误．
三、非选择题(本题共5小题，共55分)
16．(10分)(2019·全国卷Ⅲ)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K.
(1)求细管的长度；
(2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度．
解析：(1)设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1.由玻意耳定律有
pV＝p1V1 ①
由力的平衡条件有
p＝p0＋ρgh ②
p＝p1－ρgh ③
式中，ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强．由题意有V＝S(L－h1－h) ④
V1＝S(L－h) ⑤
由①②③④⑤式和题给条件得
L＝41 cm. ⑥
(2)设气体被加热前后的温度分别为T0和T，
由盖—吕萨克定律有＝ ⑦
由④⑤⑥⑦式和题给数据得
T＝312 K.
答案：(1)41 cm (2)312 K
17．(10分)(2018·全国卷Ⅰ)如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0.现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g.求流入汽缸内液体的质量．
解析：设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得
p0＝p1V1
p0＝p2V2
由已知条件得
V1＝＋－＝V
V2＝－＝
设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得
p2S＝p1S＋mg
联立以上各式得
m＝.
答案：
18．(10分)(2018·全国卷Ⅱ)如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口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，不计它们之间的摩擦．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汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时汽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.
解析：开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，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
p1S＝p0S＋mg②
联立①②式可得
T1＝T0③
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
T2＝T0⑦
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
W＝(p0S＋mg)h.
答案：T0 (p0S＋mg)h
19．(12分)一储存氮气的容器被一绝热轻活塞分隔成两个气室A和B，活塞可无摩擦地滑动．开始时用销钉固定活塞，A中气体体积为2.5×10－4 m3，温度为27 ℃，压强为6.0×104 Pa；B中气体体积为4.0×10－4 m3，温度为－17 ℃，压强为2.0×104 Pa.现将A中气体的温度降至－17 ℃，然后拔掉销钉，并保持A、B中气体温度不变，求稳定后A和B中气体的压强．
解析：分析气室A中的气体．
初态：pA＝6.0×104 Pa，VA＝2.5×10－4 m3，
TA＝(273＋27)K＝300 K.
末态：TA′＝(273－17)K＝256 K.
根据理想气体状态方程可知＝.
分析气室B中的气体．
初态：pB＝2×104 Pa、VB＝4.0×10－4 m3.
由于温度相同，根据玻意耳定律得pB·VB＝pB′·VB′
根据几何关系可知VA＋VB＝VA′＋VB′
拔掉销钉后，A中气体与B中气体相连，气体压强相等，
pA′＝pB′.
联立解得pA′＝pB′＝3.2×104 Pa.
答案：3.2×104 Pa
20．(13分)使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线．
(1)已知气体在状态A的温度TA＝300 K，求气体在状态C和D的温度各是多少？
(2)将上述状态变化过程在图乙中画成体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)．说明每段图线各表示什么过程．
解析：p-V图中直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积为VA＝10 L，pA＝4 atm，pB＝4 atm，pC＝2 atm，pD＝2 atm，VC＝40 L，VD＝20 L.
(1)根据理想气体状态方程
＝＝，可得TC＝·TA＝×300 K＝600 K，
TD＝·TA＝×300 K＝300 K.
(2)由状态B到状态C为等温变化，由玻意耳定律有pBVB＝pCVC，得VB＝＝ L＝20 L.
在V-T图上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态依次连接(如答案图)，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程．
答案：(1)600 K 300 K
(2)
(时间：90分钟 满分：100分)
一、单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．在一个上下温度相同的水池中，一个小空气泡缓慢向上浮起时，下列对空气泡内气体分子的描述中正确的是( )
A．气体分子的平均速率不变
B．气体分子数密度增大
C．气体分子单位时间内撞击气泡与液体界面单位面积的分子数增多
D．气体分子无规则运动加剧
解析：选A 温度不变，所以分子的平均速率不变，A正确，D错误；此过程为等温过程，由玻意耳定律，由于压强减小，故体积增大，所以单位体积的分子数减少，气体分子数密度减小，B、C错误．
2．如图所示，天平右盘放砝码，左盘是一个水银气压计，玻璃管固定在支架上，天平已调节平衡，若大气压强增大，则( )
A．天平失去平衡，左盘下降
B．天平失去平衡，右盘下降
C．天平仍平衡
D．无法判定天平是否平衡
解析：选B 大气压增大，水银槽中的水银被压入试管中，水银槽中的水银质量减小，天平失去平衡，右盘下降，B项正确．
3．如图中A、B两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态，状态A的温度为TA，状态B的温度为TB，由图可知( )
A．TB＝2TA B．TB＝4TA
C．TB＝6TA D．TB＝8TA
解析：选C 对于A、B两个状态应用理想气体状态方程＝可得：＝＝＝6，即TB＝6TA，故C选项正确．
4．(2019·清华附中期末考试)如图所示，汽缸内装有一定质量的气体，汽缸的截面积为S，其活塞为梯形，它的一个面与汽缸成θ角，活塞与器壁间的摩擦忽略不计，现用一水平力F缓慢推活塞，汽缸不动，此时大气压强为p0，则汽缸内气体的压强p为( )
A．p0＋ B．p0＋
C．p0＋ D．p0＋
解析：选B 以活塞为研究对象，进行受力分析如图所示，水平方向合力为0，即F＋p0S＝p·sin θ，得p＝p0＋，故B选项正确．
5.一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V-T图象如图所示．下列说法正确的有( )
A．A→B的过程中，气体对外界做功
B．A→B的过程中，气体吸收热量
C．B→C的过程中，气体压强不变
D．A→B→C的过程中，气体内能增加
解析：选C A→B的过程中，气体做等温变化，体积变小，外界对气体做功，所以放热，A、B项错误；B→C的过程中，为等压变化，气体压强不变，C项正确；A→B→C的过程中，气体温度降低，气体内能减少，D项错误．
6．已知湖水深度为20 m，湖底水温4 ℃，水面温度为17 ℃，大气压强为1.0×105 Pa.当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g＝10 m/s2，ρ＝1.0×103 kg/m3)( )
A．12.8倍 B．8.5倍
C．3.1倍 D．2.1倍
解析：选C 湖水深为20 m，湖底压强p1＝p0＋ρgh＝105＋103×10×20＝3×105 Pa，大约为3个大气压，由理想气体状态方程＝得，＝，＝≈3.1，当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的3.1倍，选项C正确．
7.如图，竖直放置的U形管内装有水银，左端开口，右端封闭一定量的气体，底部有一阀门．开始时阀门关闭，左管的水银面较高．现打开阀门，流出一些水银后关闭阀门．当重新平衡时( )
A．左管的水银面与右管等高
B．左管的水银面比右管的高
C．左管的水银面比右管的低
D．水银面高度关系无法判断
解析：选D 初态时右侧封闭气体的压强p>p0，打开阀门，流出一些水银后关闭阀门，当重新平衡时，因封闭气体的体积变大，由pV＝C知压强p减小，因气体末态压强p有可能大于p0、等于p0或小于p0，故左右两管水银面的高度关系无法判断，选项D正确．
8．一定质量的某种理想气体的压强为p，热力学温度为T，单位体积内的气体分子数为n，则( )
A．p增大，n一定增大
B．T减小，n一定增大
C.增大时，n一定增大
D.增大时，n一定减小
解析：选C 只知p增大或T减小，不能得出体积的变化情况，A、B错误；增大，V一定减小，单位体积内的气体分子数一定增大，C正确，D错误．
二、多选题(本题共7小题，每小题3分，共21分)
9．(2019·天津二中检测)关于一定量的气体，下列说法正确的是( )
A．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
B．气体的体积指的是该气体分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和
C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
D．气体在等压膨胀过程中温度一定升高
解析：选ABD 温度高气体分子热运动就剧烈，所以只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，故A正确；气体的体积指的是该气体分子所能到达的空间的体积，故B正确；在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，故C错误；由理想气体状态方程可得，气体在等压膨胀过程中温度一定升高，故D正确．
10．下列图象与实际不相符的是( )
解析：选AD 温度越高，则速率较大的分子所占的百分比越大，故A图象不符合实际，选项A错误；气体由状态A变化到B的过程中，pV先增大后减小，则气体的温度先升高后降低，故气体分子平均动能先增大后减小，选项B正确；当r＝r0时分子力表现为零，分子引力和斥力都随分子间距离增大而减小，选项C正确；根据＝C可知，气体的等容变化图象应该过热力学温度的零点，图象D是摄氏温度，故选项D错误．故选AD.
11．一定质量的理想气体的状态变化过程的p-V图象如图所示，其中A是初状态，B、C是中间状态，A→B是等温变化，如将上述变化过程改用p-T图象和V-T图象表示，则下列各图象中正确的是( )
解析：选BD A到B等温变化，体积变大，根据玻意耳定律知压强p变小；B到C是等容变化，在p-T图象上为过原点的直线；C到A是等压变化，体积减小，根据盖—吕萨克定律知温度降低，故A错误，B正确；A到B是等温变化，体积变大；B到C是等容变化，压强变大，根据查理定律，温度升高；C到A是等压变化，体积变小，在V-T图象中过原点的一条倾斜的直线，故C错误，D正确．
12．一定质量的理想气体处于某一初状态，现要使它的温度经过状态变化后回到初始的温度，用下列哪些过程可能实现 ( )
A．先等压膨胀，再等容减小压强
B．先等压减小体积，再等容减小压强
C．先等容增大压强，再等压增大体积
D．先等容减小压强，再等压增大体积
解析：选AD 对应四个选项，画出p-T图象来判断，则简单明了，分别为
能够经状态变化回到初始温度的为A、D.
13．下列说法中正确的有( )
A．在完全失重的情况下，密封容器内的气体对器壁的顶部没有作用力
B．一定量的理想气体，在压强不变时，分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加
C．某气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该气体的分子体积为V0＝
D．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
解析：选BD 根据压强的定义可知，气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，密封容器内的气体对器壁的作用力与是否失重无关，A选项错误；当温度降低时，分子的平均动能降低，分子对器壁的平均撞击力减小，所以在压强不变时，分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加，B选项正确；气体间距较大，不能用阿伏加德罗常数计算分子体积，C选项错误；温度是分子的平均动能的标志，温度高的物体的平均动能一定大；但物体的内能与物体的物质的量、温度、体积等都有关，所以温度高的物体的内能不一定大，D选项正确．
14．某校外学习小组在进行实验探讨，如图所示，在烧瓶上连着一根玻璃管，用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起，在烧瓶中封入了一定质量的理想气体，整个烧瓶浸没在温水中．用这个实验装置来研究一定质量的气体在体积不变时，压强随温度的变化情况．开始时水银压强计U形管两端水银面一样高，在下列几种做法中，能使U形管左侧水银面保持原先位置(即保持瓶内气体体积不变)的是( )
A．甲同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向下移
B．乙同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向上移
C．丙同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向下移
D．丁同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向上移
解析：选BC 浸在热水中，温度升高，压强变大，p＝p0＋h，上移A管可以保持体积不变；浸在冷水中，温度降低，压强变小，p＝p0－h，下移A管可以保持体积不变．
15.如图所示，某同学打乒乓球时不小心将球踩瘪了，但没有破裂．他将乒乓球放入热水中，一段时间后恢复为球形，在此过程中，下列说法正确的是( )
A．乒乓球中气体温度升高，气体分子无规则运动变得更剧烈
B．乒乓球中速率大的分子数占总分子数比例随温度的升高而增大
C．乒乓球中气体的质量不变，温度升高，密度减小，压强增大
D．乒乓球中气体分子间的引力和斥力都增大
解析：选ABC 温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，气体分子平均动能变大，无规则运动变得更剧烈，A选项正确；根据麦克斯韦统计规律可知温度越高，乒乓球中速率大的分子占总分子数比例随温度的升高而增大，B选项正确；乒乓球没有破裂，不漏气，乒乓球中气体的质量不变，体积增大，密度减小，压强增大，C选项正确；乒乓球中气体分子间的引力和斥力都随着气体分子间距离的增大而减小，D选项错误．
三、非选择题(本题共5小题，共55分)
16．(10分)(2019·全国卷Ⅲ)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K.
(1)求细管的长度；
(2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度．
解析：(1)设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1.由玻意耳定律有
pV＝p1V1 ①
由力的平衡条件有
p＝p0＋ρgh ②
p＝p1－ρgh ③
式中，ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强．由题意有V＝S(L－h1－h) ④
V1＝S(L－h) ⑤
由①②③④⑤式和题给条件得
L＝41 cm. ⑥
(2)设气体被加热前后的温度分别为T0和T，
由盖—吕萨克定律有＝ ⑦
由④⑤⑥⑦式和题给数据得
T＝312 K.
答案：(1)41 cm (2)312 K
17．(10分)(2018·全国卷Ⅰ)如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0.现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g.求流入汽缸内液体的质量．
解析：设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得
p0＝p1V1
p0＝p2V2
由已知条件得
V1＝＋－＝V
V2＝－＝
设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得
p2S＝p1S＋mg
联立以上各式得
m＝.
答案：
18．(10分)(2018·全国卷Ⅱ)如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口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，不计它们之间的摩擦．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汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时汽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.
解析：开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，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
p1S＝p0S＋mg②
联立①②式可得
T1＝T0③
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
T2＝T0⑦
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
W＝(p0S＋mg)h.
答案：T0 (p0S＋mg)h
19．(12分)一储存氮气的容器被一绝热轻活塞分隔成两个气室A和B，活塞可无摩擦地滑动．开始时用销钉固定活塞，A中气体体积为2.5×10－4 m3，温度为27 ℃，压强为6.0×104 Pa；B中气体体积为4.0×10－4 m3，温度为－17 ℃，压强为2.0×104 Pa.现将A中气体的温度降至－17 ℃，然后拔掉销钉，并保持A、B中气体温度不变，求稳定后A和B中气体的压强．
解析：分析气室A中的气体．
初态：pA＝6.0×104 Pa，VA＝2.5×10－4 m3，
TA＝(273＋27)K＝300 K.
末态：TA′＝(273－17)K＝256 K.
根据理想气体状态方程可知＝.
分析气室B中的气体．
初态：pB＝2×104 Pa、VB＝4.0×10－4 m3.
由于温度相同，根据玻意耳定律得pB·VB＝pB′·VB′
根据几何关系可知VA＋VB＝VA′＋VB′
拔掉销钉后，A中气体与B中气体相连，气体压强相等，
pA′＝pB′.
联立解得pA′＝pB′＝3.2×104 Pa.
答案：3.2×104 Pa
20．(13分)使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线．
(1)已知气体在状态A的温度TA＝300 K，求气体在状态C和D的温度各是多少？
(2)将上述状态变化过程在图乙中画成体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)．说明每段图线各表示什么过程．
解析：p-V图中直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积为VA＝10 L，pA＝4 atm，pB＝4 atm，pC＝2 atm，pD＝2 atm，VC＝40 L，VD＝20 L.
(1)根据理想气体状态方程
＝＝，可得TC＝·TA＝×300 K＝600 K，
TD＝·TA＝×300 K＝300 K.
(2)由状态B到状态C为等温变化，由玻意耳定律有pBVB＝pCVC，得VB＝＝ L＝20 L.
在V-T图上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态依次连接(如答案图)，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程．
答案：(1)600 K 300 K
(2)