2019—2020学年高中物理教科版选修3-3：第三章 气体 单元检测试题2（解析版）

气体
单元检测试题（解析版)
1．两个容器A、B用截面均匀的水平玻璃管相通，如图所示，A、B中所装气体温度分别为100℃和200℃，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高100℃，则水银将(
)
A．向左移动
B．向右移动
C．不动
D．无法确定
2．如图所示，用F表示分子间的作用力，用EP表示分子间的分子势能，在两个分子间的距离由10r0变为r0的过程中（
）
A．F不断增大，EP不断减小
B．F先增大后减小，EP不断减小
C．EP先增大后减小，F不断减小
D．.EP
和F都先增大后减小
3．如图所示，图上的abc表示一定质量理想气体的状态变化过程，这一过程在图上的图线应是图中的?
?
A．
B．
C．
D．
4．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示．F＞0为斥力，F＜0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则（　　）
A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子由a到d的运动过程中，加速度先减小后增大
C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小
D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大
5．关于分子的热运动，下列说法正确的是（　　）
A．扩散现象说明分子间存在斥力
B．物体对外做功，其内能一定减少
C．温度升高，物体的每一个分子的动能都增大
D．气体密封在容积不变的容器内，若温度升高，则气体的压强增大
6．如图所示，上端封闭的玻璃管插在水银槽中，管内封闭着一段气柱。现使玻璃管缓慢地绕其最下端的水平轴偏离竖直方向一定角度，能描述管内气体状态变化的图像是（箭头表示状态的变化方向）（　　）
A．
B．
C．
D．
7．一个密闭容器中装有气体，当温度变化时气体压强减小了（不考虑容器热胀冷缩），则（　　）
A．密度增大
B．密度减小
C．分子平均动能增大
D．分子平均动能减小
8．下列关于分子力和分子势能的说法中正确的是（　　）
A．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
B．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
C．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
D．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
9．温度都是0℃的10克冰和10克水比较，它们的（　　）
A．分子数相同，分子无规则运动的平均动能也相同
B．质量相同，温度相同，内能也相同
C．就分子的平均动能而言，水分子较大
D．水的内能比冰大
10．封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度关T系如图所示，其中O、A、D三点在同一直线上。在状态变化的过程中，说法正确的是（
）
A．从A变化到B气体的压强增大
B．从B变到C的过程中气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少
C．从A经B到C的任何一个过程，气体分子的平均动能都会增大
D．从A到C的过程中气体的密度不断减小
11．如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3．用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N1______N2，T1______T3，T3，N2______N3．（填“大于”“小于”或“等于”）
12．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．
13．如图所示，一竖直放置在水平面上的容积为V的柱形气缸，气缸内盛有一定质量的理想气体。活塞的面积为S，活塞将气体分隔成体积相同的A、B上下两部分，此时A中气体的压强为pA（未知）。现将气缸缓慢平放在水平桌面上，稳定后A、B两部分气体的体积之比为1：2，两部分气体的压强均为1.5p0。在整个过程中，没有气体从一部分通过活塞进入另一部分，外界气体温度不变，气缸壁光滑且导热良好，活塞厚度不计，重力加速度为g，求：
(1)pA的大小；
(2)活塞的质量m。
14．如图所示，高L上端开口的导热汽缸与大气连通，大气压强为p0，气缸内有一厚度不计的光滑导热活塞，初始时活塞静止，距离气缸底部，活塞下气体的压强为2p0，求：
(1)若在气缸上端开口处利用抽气泵缓缓抽气，当上部分气体压强变为时，活塞距底部的距离；
(2)若初始时将气缸开口封闭，然后将气缸缓慢转动90°至开口向右位置，稳定后活塞距底部的距离。
15．图为一注射器，针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度Vm=30ml，其活塞的横截面积为2cm2。先将注射器活塞移到刻度V1=25ml的位置，然后用橡胶帽密封住注射器的针孔。已知环境温度t1=27℃，大气压p0=1.0×105Pa，为使活塞移到最大刻度处试问（活塞质量及活塞与针筒内壁间的摩擦均忽略不计。）
（1）若把注射器浸入水中缓慢加热，水温需升至多少℃；
（2）若沿注射器轴线用力向外缓慢拉活塞，拉力需达到多大。
16．如图导热气缸A、B固定在同一水平面上，A的横截面积为S，B的横截面积为A的2倍，用两不计质量的活塞密封了等高的理想气体气柱，起初连接两活塞的轻绳均处于伸直状态，但绳中无张力，现向A气缸的活塞上方缓慢加入细沙，直至A气缸中气体体积减小为原来的一半。已知大气压强为p0，求此时：
(1)B气缸中气体的压强；
(2)加入细沙的质量。
参考答案
1．B
【解析】
假定两个容器的体积不变，即不变，A、B中所装气体温度分别为283k和293k，当温度升高时，容器A的压强由增至
容器B的压强由增至，
由查理定律得：
因为，所以
即水银柱应向右移动。
故选B。
2．B
【解析】
在两个分子间的距离由10r0变为r0的过程中分子力先增大后减小，表现为吸引力，而在靠近的过程正分子力做正功，所以分子势能一直在减小，故B正确；ACD错误；
3．C
【解析】
由图示图象可知，气体由到过程，气体压强增大、温度升高，压强与温度成正比，由理想气体状态方程可知，气体体积不变；到过程气体温度不变而压强减小，由玻意耳定律可知气体体积增大；由此可知，由到过程气体体积不变而压强增大，由到过程压强减小、体积增大，由此可知，选项C所示图象符合气体状态变化过程，故选项C正确，A、B、D错误．
4．C
【解析】
A．从a到b，分子力为引力，分子力做正功，做加速运动，由b到c为引力做加速运动，故A错误；
B．乙分子由a到d的运动过程中，先是吸引力先增后减，后来是斥力逐渐变大，则加速度先是先增后减，后来又逐渐变大，选项B错误；
C．乙分子由a到b的过程中，分子力一直做正功，故分子势能一直减小，故C正确；
D．由b到c为引力做正功，由b到d的过程中，分子力做负功，故两分子间的分子势能先减小后增大，故D错误。
故选C。
【点睛】
该题考查分子之间的相互作用，分子间的势能要根据分子间作用力做功进行分析，可以类比重力做功进行理解记忆。
5．D
【解析】
A．扩散现象表明了一切物体的分子都在不停地做无规则运动且分子间有间隙，不能说明分子之间存在着斥力，故A错误；
B．物体对外做功，如同时从外界吸收更多的热量，根据热力学第一定律可知若吸收的热量大于对外做的功，则内能增加，故B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，不是第一个分子的动能都增大，故C错误；
D．密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则分子热运动的平均动能增加，而分子数密度不变，故气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，则气体的压强增大，故D正确；
故选D。
6．C
【解析】
玻璃管倾斜，水银柱和液面的高度差减小，根据压强平衡可知管内气体压强增大，管内封闭气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知，气体体积减小，图像为双曲线的一支，ABD错误，C正确。
故选C。
7．D
【解析】
AB．气体的质量和体积不变，根据密度的定义可知气体的密度不变，AB错误；
CD．根据查理定律可知压强减小，温度降低，温度是气体分子平均动能的标志，温度降低，气体分子平均动能减小，C错误，D正确。
故选D。
8．B
【解析】
AB．当分子力表现为斥力时，当分子间距离的增大，分子力是减小，分子力做正功，分子势能减小，所以分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小，故A错误，B正确；
CD．当分子力表现为引力时，当分子间距离的增大，分子力是先增大后减小，克服分子力做功，分子势能增大，所以分子力是随分子间距离的增大时先增大后减小，分子势能总是随分子间距离的增大而增大，故C、D错误；
故选B。
9．AD
【解析】
A．10克冰和10克水，分子数相同，温度相同，分子无规则运动的平均动能也相同，故A正确；
B．的10克冰和10克水，温度相同，平均动能相同，但冰吸热融化为水，因此内能不相同，故B错误；
C．温度是平均动能的标志，温度相同，分子无规则运动的平均动能也相同，故C错误；
D．冰融化为水吸热，内能增大，因此水的内能比冰大，故D正确。
故选AD。
10．AB
【解析】
A．从变化到过程，气体的体积不变，温度升高，根据理想气体状态方程可得气体的压强增大，故A正确；
B．从变到的过程中，气体的温度不变，体积增大，气体密度减小，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，故B正确；
C．从变到的过程中，气体的温度不变，气体分子的平均动能都会不变，故C错误；
D．从到的过程中的到的过程，气体的体积不变，气体的密度不变，故D错误；
故选AB。
11．大于
等于
大于
【解析】
（1）1、2等体积，2、3等压强
由pV=nRT得：=，V1=V2，故=，可得：T1=2T2，即T1>T2，由于气体分子的密度相同，温度高，碰撞次数多，故N1>N2；
由于p1V1=
p3V3；故T1=T3；
则T3>T2，又p2=p3，2状态气体分子的密度大，分子运动缓慢，单个分子平均作用力小，3状态气体分子的密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大．故3状态碰撞容器壁分子较少，即N2>N3；
12．
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.
13．(1)p0；(2)
【解析】
(1)对气体A，由玻意耳定律可得
其中
解得
(2)对气体B，由玻意耳定律可得
其中
又因为
解得
14．(1)；(2)
【解析】
(1)设气缸截面积为S，活塞质量为m，以下部分封闭气体为研究对象，
初态：，，故
末态：，？
由玻意耳定律得
解得
即活塞距气缸底部；
(2)将开口封闭后，上部分气体质量不再变化，设将气缸转90°至开口向右位置稳定后活塞距底部的距离为x，
以上部分气体为研究对象，初态：，
末态：？，
由玻意耳定律得
以下部分气体为研究对象，初态：，
末态：，
由玻意耳定律得
解得
15．（1）；（2）
【解析】
（1）设水温升至时，活塞移到最大刻度处，根据盖吕莎克定律可得
将
代入得
（2）设拉力为F时，活塞运动到最大刻度处，此时针筒内气压为p，根据玻意耳定律
解得
由活塞平衡条件可得
16．(1)；(2)
【解析】
(1)设开始时气缸B内气体为VB，后来体积，由题可知
=1.5VB
对气缸B的气体
解得
(2)对气缸A的气体
即
pA=2p0
对气缸B活塞进行受力分析，由受力平衡
对气缸A活塞进行受力分析，由受力平衡
mg+p0S=T+pAS
解得加入细沙的质量