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5（解析版）

气体
单元检测试题（解析版)
1．一定质量的理想气体由状态A沿平行T轴的直线变化到状态B，然后沿过原点的直线由状态B变化到状态C，p－T图像如图所示，关于该理想气体在状态A、状态B和状态C时的体积VA、VB、VC的关系正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
2．一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为（　　）
A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大
B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数减少
C．气体分子的总数增加
D．单位体积内的分子数目增加
3．甲和乙两个分子，设甲固定不动，乙从无穷远处（此时分子间的分子力可忽略，取无穷远时它们的分子势能为0）逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中（?
）
A．分子间的引力和斥力都在减小?
B．分子间作用力的合力一直增大
C．分子间的力先做负功后做正功?
D．分子势能先减小后增大
4．如图所示，两端开口的玻璃管插入汞槽内，在管中有一段空气柱被汞柱封住．当管内气体温度升高时，图中所示的高度和变化情况是（
）．
A．不变，变大
B．不变，变小
C．变大，不变
D．变小，不变
5．关于温度和内能的理解，下列说法中正确的是（　　）
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
C．1g100水的内能小于1g100水蒸气的内能
D．做功和热传递对改变物体内能是等效的，也就是说做功和热传递的实质是相同的
6．一圆筒形真空容器，在筒顶系着的轻弹簧下挂一质量不计的活塞，弹簧处于自然长度时，活塞正好触及筒底，如图所示当在活塞下方注入一定质量的理想气体、温度为T时，气柱高为h，则当温度为时，气柱的是　　
A．
B．
C．
D．
7．下列说法正确的是（　　）
A．物体的动能增加，其内能也一定增加
B．扩散现象和布朗运动都是分子的无规则热运动
C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强不为零
D．随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都减小
8．一定质量理想气体的状态经历了如图所示的、、、四个过程，其中的延长线通过原点，垂直于且与水平轴平行，与平行，则气体体积在
A．过程中不断增加
B．过程中保持不变
C．过程中不断增加
D．过程中保持不变
9．封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（
）
A．气体的密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均动能减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
10．如图所示，10的氧气和20的氢气体积相同，汞柱在连通两容器的细管中央，下面的叙述中，正确的是（　　）
A．当氧气和氢气的温度都升高10时，汞柱不移动
B．当氧气和氢气的温度都升高10时，汞柱将向右移
C．当氧气温度升高10，氢气温度升高20时，汞柱向左移
D．当氧气温度升高10，氢气温度升高20时，汞柱不会移动
11．采用如图所示器材验证玻意耳定律，实验步骤如下：
(1)将针管水平固定，拔下橡皮帽，向右将活塞从针管中抽出；
(2)用天平称出活塞与固定在其上的支架的总质量为；
(3)用游标卡尺测出活塞直径为；
(4)再将活塞插入针管中，保持针管中有一定质量的气体，并盖上橡皮帽，此时，从针管上可读出气柱体积为；
(5)将弹簧测力计挂钩钩在活塞支架上，向右水平缓慢拉动活塞到一定位置，此时，弹簧测力计读数为，气柱体积为。
试用以上的直接测量数据，写出大气压强的最终表达式______，本实验中步骤______是多余的。
12．做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，多次测量得到如图所示的p-V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变）．
（1）在此实验操作过程中注射器内的气体分子平均动能如何变化？
______________，因为___________________________________________________（请简述理由）．
（2）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是________________________________________________________．
（3）（单选题）把图像改为p-1/V图像，则p-1/V图像应是（___________）
13．如图所示，截面积分别为SA=1cm2、SB=0.
5cm2的两个上部开口的柱形容器A、B，底
部通过体积可以忽略不计的细管连通，A、B两个气缸内分别有两个不计厚度的活塞，质量分别为mA=1.
4kg、mB=0.
7kg.
A气缸内壁粗糙，活塞与气缸间的最大静摩擦力为Ff=3N；B气
缸内壁光滑，且离底部2h高处有一活塞销．当气缸内充有某种理想气体时，A、B中的活塞距底部均为h，此时气体温度为T0=300K，外界大气压为P0=1.
0×105Pa．现缓慢升高气体温度，（g取10m／s2，）求：
①当气缸B中的活塞刚好被活塞销卡住时，气体的温度；
②当气缸A中的活塞刚要滑动时，气体的温度T2．
14．如图为打气筒给足球充气的示意图。先上提活塞，阀门B关闭，阀门A打开，外界大气进入气筒内；再下压活塞，阀门A关闭，阀门B打开，气筒内气体全部进入足球，完成一次打气。如此重复多次，即可给足球充足气。外界大气压强p0=1.0×105Pa，环境温度t0
=17℃，气筒的体积V0=1.0×10-4
m3.初始时，足球内气体压强p=0.60×105Pa，足球的体积V=5.0×10-3
m3（始终保持不变），忽略连接部件的体积，气筒体可视为理想气体：
（i）不考虑气筒和足球内气体温度的变化，打气一次后，足球内气体的压强为多大？
（ii）打气过程中，气筒内气体温度与环境温度保持一致，球内气体温度最终升高至
t=27℃。为使足球内气体的压强不低于pn=1.1×105
Pa，求打气的次数n至少为多少？
15．如图所示，固定的绝热汽缸内有一质量为m的“T”形绝热活塞（体积可忽略），距汽缸底部h0处连接一U形管（管内气体的体积忽略不计）．初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离汽缸底部为1.5h0．已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为g．试求：
（1）初始时，两边水银柱的高度差h；
（2）缓慢降低气体温度，“T”形绝热活塞刚好接触汽缸底部时的温度；
（3）改变气体温度，两边水银面相平时的温度．
16．竖直平面内有一直角形内径处处相同的细玻璃管，A端封闭，C端开口，最初AB段处于水平状态，中间有一段水银将气体封闭在A端，各部分长度如图所示，外界大气压强。初始时，封闭气体温度K。
(1)若从C端缓慢注入水银，使水银与C端管口平齐，需要注入水银的长度为多少？
(2)若对封闭气体缓慢加热，当水平管内水银全部进入竖直管内时，气体的温度是多少？
参考答案
1．B
【解析】
从A到B为等压变化，根据可知，随着温度的升高，体积增大，故
从B到C为坐标原点的直线，为等容变化，故
所以
故ACD错误，B正确。
故选B。
2．D
【解析】
A．气体经历等温压缩，温度是分子热运动平均动能的标志，温度不变，分子热运动平均动能不变，故气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变，故A错误；
B．由玻意耳定律可知气体的体积减小，分子数密度增加，故单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多，故B错误；
CD．气体质量一定，则分子总数是一定的，气体的体积减小，单位体积内的分子数目增加，故C错误，D正确。
故选D。
3．D
【解析】
分子间的引力和斥力都随分子之间距离的减小而增大．故A错误；开始时由于两分子之间的距离大于r0，分子力表现为引力，并且随距离的减小，先增大后减小；当分子间距小于r0，分子力为斥力，随分子距离的减小而增大．故B错误；开始时由于两分子之间的距离大于r0，因此分子力为引力当相互靠近时分子力做正功，分子势能减少；当分子间距小于r0，分子力为斥力，相互靠近时，分子力做负功，分子势能增加，故C错误，D正确．故选D．
点睛：该题考查分子之间的作用力以及分子势能随距离的变化，分子力做功对应着分子势能的变化，要正确分析分子之间距离与分子力、分子势能的关系．
4．C
【解析】
设封闭气体上方水银柱高度为h′，由图示可知，封闭气体压强
温度升高时p0与h′不变，则分别气体压强不变，h2不变，气体发生等压变化，温度升高，气体体积增大，则气柱高度h1增大，故C正确。
故选C。
5．C
【解析】
A．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动，是由于液体分子对颗粒撞击力不平衡造成的，所以布朗运动说明了液体分子不停的做无规则运动，但不是液体分子的无规则运动，故A错误；
B．质量相等的氢气和氧气，温度相同，分子的平均动能相同，而氢气的分子数多，则氢气的内能较大，故B错误；
C．同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以100的水的内能小于100相同质量的水蒸气的内能，故C正确；
D．做功和热传递对改变物体内能是等效的，但实质不同，做功是其他能和内能的转化，热传递是内能的转移，故D错误。
故选C。
6．C
【解析】
设弹簧的劲度系数为k，当气柱高为h时，弹簧弹力f
kh，由此产生的压强，s为容器的横截面积．取封闭的气体为研究对象：初状态：T，hs，；末状态；T，h
s，，由理想气体状态方程，解得：，故C正确，ABD错误．
7．CD
【解析】
A．动能与内能无必然的联系，因此物体的动能增加，其内能不一定增加，故A错误；
B．扩散现象指不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象。布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，故B错误；
C．根据压强的微观意义可知，气体对器壁压强是由于大量分子对器壁持续撞击形成的，与是否失重无关，故C正确；
D．当分子间有作用力时，随着分子间距离增大，分子间的引力和斥力都减小，故D正确。
故选CD。
8．AB
【解析】
首先，因为的延长线通过原点，所以是等容线，即气体体积在过程中保持不变，B正确；是等温线，压强减小则体积增大，A正确；是等压线，温度降低则体积减小，C错误；连接ao交cd于e，则ae是等容线，即，因为，所以，所以过程中体积不是保持不变，D错误；本题选AB．
本题考查气体的图象的理解．难度：中等．对D，需要作辅助线，较难．
9．BD
【解析】
一定质量的气体，如果保持气体体积不变，根据密度公式得密度也就不变．故A错误．根据气体状态方程PV/T=C，如果保持气体体积不变，当温度升高时，气体的压强就会增大．故B正确．温度是气体分子平均动能变化的标志，当温度升高时，气体分子的平均动能增大，故C错误．气体压强是气体分子撞击器壁而产生的，由于气体的压强增大，所以每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多．故D正确．故选BD．
点睛：能够运用控制变量法研究多个物理量变化时的关系．温度是气体分子平均运动剧烈程度的标志，当温度越高时，分子平均动能增大；当温度越低时，分子平均减小．
10．BC
【解析】
AB．假设两部分气体的体积不变，设气体的初始状态：p1，T1末状态的为p2，T2，变化温度为△T，△p由查理定律得
得
当氧气和氢气的温度都升高10时，开始的压强p和△T相同，由可知，
由于开始时氧气的温度低于氢气的温度，所以
则气体向右移动，故A错误，B正确；
CD．开始的压强p相同，，，，，由可知
则汞柱向左移，故C正确，D错误。
故选BC。
11．
(2)
【解析】
[1]开始时气体的压强为，向右水平缓慢拉动活塞到一定位置，弹簧测力计读数为时气体的压强
该过程中温度不变，则，整理得
[2]由题意可知，本实验不需要测量活塞及固定在其上的支架的总质量，所以步骤（2）是多余的。
12．不变
缓慢推动活塞，气体温度保持不变，而温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子平均动能不变．
推动活塞过程中漏出了气体
A
【解析】
（1）因气体温度不变，所以气体分子的平均动能不变；（2）原因可能是试验时注射器内的空气外泄或者环境温度降低；（3）由于此图无法说明P与V的确切关系，所以改画P-1∕V图象．由于试验时环境温度降低了，所以P-1∕V图象的图形应向下弯曲，所以p-1/V图像应是A.
13．（1）
（2）
【解析】
①此过程为等压过程，分别求出初末状态的体积，再根据列式求解即可；
②从B活塞到达底部，到A活塞开始运动，气体发生等容变化，根据平衡条件求出初末位置的压强，带入求解温度即可．
【详解】
①此过程为等压过程，由盖吕萨克定律可得，其中，
解得
②气体做等容变化，由查理定律得：
最初，对活塞B：
活塞要动时，对活塞A，
解得
【点睛】
本题关键明确封闭气体的初末状态，然后结合气体实验定律列式求解；同时要对活塞和杆整体受力分析并结合平衡条件求解初始气压．
14．（i）Pa；（ii）24次。
【解析】
(i)打气前后气体温度不变，对气筒内的气体，设压缩后在球内占据的体积为。由玻意耳定律
对足球内的气体，压缩后在球内占据的体积为。由玻意耳定律
解得
Pa
(ii)设打气次数为n次，相当于第一次将压强为p0，体积为nV0，温度为T0=290K的气体与足球内原有气体一起压缩成体积为V，温度为T=300K的气体。由理想气体状态方程
解得
n=23.2次
所以，打气次数至少为24次。
15．（1）（2）（3）
【解析】
（1）选取活塞为研究对象，对其受力分析并根据平衡条件有
p0S+mg=pS?????????①
可得被封闭气体压强?????
?p=p0+
????????②
设初始时水银柱两液面高度差为h，则被封闭气体压强
p=p0+ρgh???????????③
联立以上两式可得，初始时液面高度差为
h=???????????????????
（2）气体等压变化初状态：p1=p0+mg/S，V1=1.5h0S，T1=T0；
末状态：p2=p1，V2=1.2h0S，T2=？
根据
解得
T2=0.8T0
（3）降低温度直至液面相平的过程中，被封闭气体先等压变化，后等容变化．
初状态：p1=p0+mg/S，V1=1.5h0S，T1=T0；
末状态：p2=p0，V2=1.2h0S，T2=？
根据理想气体状态方程有??
代入数据，可得
T2＝
16．(1)26cm；(2)450K
【解析】
(1)设细管的横截面积为S，以AB内气体为研究对象，
则初态
cmHg，，K
末态
cmHg，K
由玻意耳定律得
得
故需要加入的水银长度
(2)当水平管内水银全部进入竖直管内时，气体压强
cmHg
体积
温度，由理想气体状态方程
解得
K