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4（解析版）

气体
单元检测试题（解析版)
1．如图所示为一定质量的理想气体的图象，图中BC为过原点的直线，A、B、C为气体的三个状态，则下列说法中正确的是(　　)
A．
B．
C．
D．
2．器壁透热的气缸放在恒温环境中，如图所示，气缸内封闭着一定量的气体，气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计，在缓慢推动活塞Q向左运动的过程中，有下列说法：
①
活塞对气体做功，气体的平均动能增加
②
活塞对气体做功，气体的平均动能不变
③
气体的单位体积分子数增大,压强增大
④
气体的单位体积分子数增大，压强不变。其中正确的是（　　）
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
3．如图所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙两分子间的作用力与两分子间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，现将乙分子从a移动到d的过程中，两分子间的分子力和分子势能同时都增大的阶段是
A．从a到b
B．从b到c
C．从b到d
D．从c到d
4．如图所示，是家庭生活中用壶烧水的情景。下列关于壶内分子运动和热现象的说法正确的是________。
A．气体温度升高，所有分子的速率都增加
B．—定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子平均动能增加
C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和
D．一定量气体如果失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故
5．如图所示，一端开口，一端封闭的玻璃管，封闭端有一定质量的气体，开口端浸入固定在地面上的水银槽中，用弹簧测力计拉着玻璃试管，此时管内外水银面高度差为h1，弹簧测力计示数为F1．若吸走槽中的部分水银，待稳定后管内外水银面高度差为h2，弹簧测力计示数为F2，则（
）
A．h2＞h1，F2＝F1
B．h2＜h1，F2＝F1
C．h2＞h1，F2＞F1
D．h2＜h1，F2＞F1
6．某压缩式喷雾器储液桶的容量是5.710－3m3。往桶内倒入4.210－3m3的药液后开始打气，打气过程中药液不会向外喷出。如果每次能打进3.010－4m3的空气，要使喷雾器内药液能全部喷完，且整个过程中温度不变，则至少需要打气的次数是（　　）
A．13次
B．14次
C．15次
D．16次
7．氧气分子在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如图中曲线所示。下列说法中正确的是______。
A．100℃时也有部分氧气分子速率大于900m/s
B．曲线反映100℃时氧气分子速率呈“中间多，两头少”的分布
C．在100℃时，部分氧气分子速率比较大，说明内部也有温度较高的区域
D．100℃时,400～500m/s的速率分子数比0～400m/s的速率分子数多
E.温度降低时，氧气分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比的最大值将向速率小的方向移动
8．一定质量的理想气体，在温度不变的条件下，将其压强变为原来的2倍，则（　　）
A．气体分子的平均动能增大
B．气体的密度变为原来的2倍
C．气体的体积变为原来的一半
D．气体的分子总数变为原来的2倍
9．一切物体的分子都在做永不停息的无规则热运动，但大量分子的运动却有一定的统计规律。氧气分子在0℃或100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比（以下简称占比）随气体分子速率的变化如图中两条曲线所示。对于图线的分析，下列说法正确的是（　　）
A．温度升高，所有分子的动能都增大
B．虚线代表氧气分子在100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比
C．100℃温度下，速率在200~300m/s的那一部分分子占比较0℃的占比少
D．100℃温度下氧气分子平均动能比0℃温度下氧气分子平均动能大
10．一定质量的某种气体，在不同温度下的气体热运动速率的统计分布图象如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．曲线①的温度低于曲线②的温度
B．该气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率
C．不计分子势能，气体在曲线②时具有的内能较大
D．温度升高时每个分子运动的动能都增大
11．如图甲所示是一种研究气球的体积和压强的变化规律的装置。将气球、压强传感器和大型注射器用T型管连通。初始时认为气球内无空气，注射器内气体体积，压强，型管与传感器内少量气体体积可忽略不计。缓慢推动注射器，保持温度不变，装置密封良好。
(1)该装置可用于验证______定律。填写气体实验定律名称
(2)将注射器内气体部分推入气球，读出此时注射器内剩余气体的体积为，压强传感器读数为，则此时气球体积为______。
(3)继续推动活塞，多次记录注射器内剩余气体的体积及对应的压强，计算出对应的气球体积，得到如图乙所示的“气球体积和压强”关系图。根据该图象估算：若初始时注射器内仅有体积为、压强为的气体。当气体全部压入气球后，气球内气体的压强将变为______。（保留3位小数）
12．从微观角度来看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能，一个是分子的密集程度．如图所示，可以用豆粒做气体分子的模型，演示气体压强产生的机理．为了模拟演示气体压强与气体分子的平均动能的关系，应该如下操作：________________________________________________；
为了模拟演示气体压强与气体分子密集程度的关系，应该如下操作：________________________________________________．
13．如图所示，足够长圆柱形气缸开口向上直立于水平面上，气缸的底面积为S=2.0×10-3m2.缸内有两个质量为m=1kg、可沿缸内无摩擦滑动的活塞，封闭着两部分理想气体，两活塞间连着一根劲度系数为k=1.05×103N/m
的轻质弹簧，当温度为T0=300K
时两部分气柱的长度均等于弹赞的自由长度l0=0.1m，当气体开温后，B
室的气柱长度变为l=0.2m.求:
（1）气体升温后的温度:
（2）气体开温后A室的气柱长度，(已知大气压强为p0=1.0×105Pa,
g=10m/s2，弹簧始终在弹性范围内)
14．一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下，竖直地浮在深水银槽中。管中封闭着两部分理想气体，气体1长为2d，气体2长为d，水银柱3的长度为d。玻璃管静止时，管的上端露出水银面的长度为d。现晃动玻璃管，管内气体无溢出，使管内水银柱与槽中水银结合后，玻璃管再次处于静止状态。已知玻璃管的横截面积为S，水银密度为p，大气压强为P0，重力加速度为g，求：
①玻璃管的质量m；
②玻璃管再次静止时，管内气柱的长度l。
15．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃。求：该气体在状态B、C时的温度分别为多少摄氏度？
16．今年为了减少新型冠状病毒的影响，公共场所、家庭等都进行消毒处理，图为消毒灭菌用的喷雾器，若其内有2L药液，还有1atm的空气0.5
L。关闭喷雾阀门，用打气筒活塞每次可以打进1atm、50cm3的空气，（设外界环境温度一定，忽略打气和喷药过程温度的变化，空气可看作理想）求：
(1)要使喷雾器内气体压强增大到2.5atm，打气筒应打气的次数n；
(2)若压强达到2.5atm时停止打气，并开始向外喷药，那么当喷雾器内空气的压强降为1atm时，桶内剩下的药液的体积。
参考答案
1．A
【解析】
图象上某点与原点连线的斜率越大表示温度越高，如图
故，故选A。
【点睛】根据理想气体状态方程，得：，即图象上某点与原点连线的斜率大小代表温度的大小，由此分析解题。
2．C
【解析】
推动活塞的过程中，活塞对气体做功；但由于气缸温度保持不变，故气体的分子的平均动能不变，故①错误；②正确；
由于气体体积减小，故气体单位体积内的分子数增多，由于温度不变，所以压强增大；故③正确，④错误；
故①④错误，②③正确，选择：C。
3．D
【解析】
A．乙分子由a到b一直受引力，分子力增大，分子力做正功，分子势能减小，故A错误；
B．从b到c分子力逐渐变小但仍为引力，分子力做正功，分子势能减小，故B错误；
C．从b到d分子力先减小后增大，分子力先是引力后是斥力，分子势能先减少后增大，故C错误；
D．从c到d分子力是斥力，增大，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。
故选D。
4．C
【解析】
A．气体温度升高，分子的平均速率变大，但是并非所有分子的速率都增加，选项A错误；
B．—定量100℃的水变成100℃的水蒸气，因温度不变，则分子平均动能不变，选项B错误；
C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和，选项C正确；
D．一定量气体如果失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子杂乱无章的做无规则运动的缘故，选项D错误。
故选C。
5．C
【解析】
因为实验中，玻璃管内封闭了一段空气，因此，大气压=玻璃管中水银柱产生的压强+封闭空气的压强，大气压不变的情况下，吸走槽中的部分水银，管口未离开水银面，封闭空气的体积变大，压强变小，同时水银柱的高度h也会适当增加，即h2＞h1；向上的拉力F与水银柱和管整体的重力相平衡，而水银柱的高度h变大，所以水银柱的重力变大，拉力F的大小会变大即F2＞F1，故C正确，ABD错误．
6．B
【解析】
假设使喷雾器内药液能全部喷完，由题设可知，每次打入容器内的气体压强为1atm，玻意耳定律得
其中，，，解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
7．ABE
【解析】
A．100℃时也有部分氧气分子速率大于900m/s，选项A正确；
B．曲线反映100℃时氧气分子速率呈“中间多，两头少”的分布，选项B正确；
C．温度是平均动能的标志，100℃时，也有部分分子的速率较大，部分平均速率较小，但不是说明内部有温度较高的区域，选项C错误；
D．因图线与坐标轴围成的的面积表示该温度区间对应的分子数，则由图像可知100℃时，400～500m/s的速率分子数比0～400m/s的速率分子数少，选项D错误；
E．温度降低时，分子平均速率减小，则氧气分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比的最大值将向速率小的方向移动，选项E正确。
故选ABE。
8．BC
【解析】
由于气体的温度不变，有理想气体状态方程可得压强变为原来的2倍，气体的体积变为原来的
A.
温度为气体平均动能的标志，温度不变，则分子平均动能不变，故A错误；
B.
气体的体积变为原来的，质量没变，气体的密度变为原来的2倍，故B正确；
C.
气体的体积变为原来的，故C正确；
D.
气体质量不变，分子总数不变，故D错误；
故选：BC。
9．CD
【解析】
A．温度升高，分子的平均动能变大，并非所有分子的动能都增大，故A错误；
BC．由图可以知道，实线对应的最大比例的速率区间内分子速率大，说明实线对应的温度大，为100℃时的情形，由图可知速率在?200-300m/s?的那一部分分子占比较?0°C?的占比少，故B错误，C正确；
D．由图可以知道，实线所对应的图线“腰粗”，对应的分子平均速率较大，分子热运动越激烈，则100℃时对应的速率大，对应的平均动能较大，选项D正确。
故选CD。
10．ABC
【解析】
A．因为温度升高，速率大的分子比例变多，则曲线①的温度低于曲线②的温度，故A正确；
B．高温时速率大的分子占比更多，因此气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率，故B正确；
C．由于状态②时的温度高，故不计分子势能时，气体在状态②时具有的内能较大，故C正确；
D．温度升高时，分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，故D错误。
故选ABC。
11．玻意耳
1.027
【解析】
(1)[1]用DIS研究在温度不变时，气体的压强随温度的变化情况，所以该装置可用于验证玻意耳定律；
(2)[2]将注射器内气体部分推入气球，压强传感器读数为p1，根据玻意耳定律得：
所以
读出此时注射器内剩余气体的体积为，所以时气球体积为
；
(3)[3]由题可知，若初始时注射器内仅有体积为、压强为p0的气体，气体全部压入气球后气球的压强与初始时注射器内有体积为、压强为p0的气体中的气体压入气球，结合题中图乙可知，剩余的气体的体积约在左右，压强略大于p0，所以剩余的气体的体积略小于0.5V0。由图可以读出压强约为1.027p0。
【点睛】
本实验是验证性实验，要控制实验条件，此实验要控制两个条件：一是注射器内气体的质量一定；二是气体的温度一定，运用玻意耳定律列式进行分析。另外，还要注意思维方式的转化，即可以将初始时注射器内仅有体积为0.5V0、压强为p0的气体，气体全部压入气球，与初始时注射器内有体积为V0、压强为p0的气体中的气体压入气球是等效的。
12．将相同数量的豆粒先后从不同高度在相同时间内连续释放，使它们落在台秤上
将不同数量的豆粒先后从相同高度在相同时间内连续释放，使它们落在台秤上．
【解析】
为了模拟演示气体压强与气体分子的平均动能的关系，应控制分子的密集程度，即将相同数量的豆粒先后从不同高度在相同时间内连续释放，使它们落在台秤上；为了模拟演示气体压强与气体分子密集程度的关系，应控制分子的平均动能相同，将不同数量的豆粒先后从相同高度在相同时间内连续释放，使它们落在台秤上．
13．（1）；（2）
【解析】
(1)
对B
室气体．初态:
、T0=300K
、
升温后:
、T
、
由理想气体状态方程
解得
T=900K
(2)
对A室气体，初态:
VA=loS
TA=T0=300K
升温后:
V?A=l1S
T=900K
压强不变，由盖吕萨克定律:
解得
14．①玻璃管的质量m为2ρdS；②玻璃管再次静止时，管内气柱的长度l为。
【解析】
解：①气柱1中的压强为：
①
对玻璃管，根据平衡得：
②
①②联立解得：
②晃动前，气柱1中的压强为：
③
气柱2中的压强为：
④
晃动后，气柱中的压强为：
⑤
晃动前后，气体做等温变化，根据玻意耳定律得：
⑥
③④⑤⑥联立解得：
15．-73℃；27℃
【解析】
对于理想气体：A→B为等容变化，由查理定律
得
TB=200K
tB=-73℃
B→C做等压变化，由
得
TC=300K
tC=27℃
16．(1)15次；(2)1.25L
【解析】
(1)设应打气次，则有
根据玻意耳定律得
解得
次
(2)由题意可知
根据玻意耳定律得
解得
解得剩下的药液