2019—2020学年高中物理沪科版选修3-3：2.1气体的状态 课时作业5（解析版）

2.1气体的状态
课时作业（解析版)
1．如图所示，一定质量的理想气体，经过图线A→B→C→A的状态变化过程，AB的延长线过O点，CA与纵轴平行．由图线可知
(　
　)
A．A→B过程压强不变，外界对气体做功
B．B→C过程压强增大，外界对气体做功
C．C→A过程压强不变，气体对外做功
D．C→A过程压强减小，外界对气体做功
2．在标准大气压(相当于76
cmHg产生的压强)下做托里拆利实验时，由于管中混有少量空气，水银柱上方有一段空气柱，如图所示，则管中稀薄气体的压强相当于下列哪个高度的水银柱产生的压强(　　)
A．0
cm
B．60
cm
C．30
cm
D．16
cm
3．如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞间封有气体，气柱长L＝20cm.活塞A上方的水银深H＝10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平．现使活塞B缓慢上移，直至水银的一半被推入细筒中，若大气压强p0相当于75cm高的水银柱产生的压强，则此时气体的压强为(　　)
A．100cmHg
B．95cmHg
C．85cmHg
D．75cmHg
4．如图所示，气缸内装有一定质量的气体，气缸的截面积为S，其活塞为梯形，它的一个面与气缸成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，则气缸内气体的压强P为：（
）
A．P=P0+
B．P=P0+
C．P=P0+
D．P=P0+
5．如图所示，一弹簧秤上端固定，下端拉住活塞提起气缸，活塞与气缸间无摩擦，气缸内装一定质量的理想气体，系统处于静止状态，现使缸内气体的温度升高，则在此过程中，气体体积V与弹簧秤拉力F的变化情况是（
）
A．V增大，F增大
B．V增大，F减小
C．V不变，F不变
D．V增大，F不变
6．下列说法中正确的是（　　）
A．给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力
B．大头针能浮在水面上，是由于水的表面存在张力
C．布朗运动是液体分子的运动，所以它能说明分子永不停息地做无规则运动
D．分子间的距离r增大，分子间的作用力做负功，分子势能增大
7．如图所示，在U型管的封闭端A内有一部分气体，管中标斜线部分均为水银，则A内气体的压强p应为下述关系式中是
A．p＝h2
B．p＝p0－h2
C．p＝p0－h1－h2
D．p＝p0＋h1
8．下列说法正确的是____________。
A．天然石英表现为各向异性，是由于组成该物质的微粒在空间的排列是规则的
B．在不考虑分子势能的情况下，质量和温度相同的氢气和氧气内能相同
C．根据恒量，可知液体的饱和汽压与温度和体积有关
D．在分子间的距离时，分子间的引力和斥力都不为零但大小相等，分子势能最小
E.液体表面张力使液面具有收缩趋势，因为在液体表面层内分子间的作用力表现为引力
9．下列对理想气体的理解，正确的有
A．理想气体是理想化的物理模型
B．实际气体任何情况下都可以视作理想气体
C．遵守气体实验定律的气体叫做理想气体
D．理想气体的热力学温度T与分子的平均动能成反比
10．在两端开口竖直放置的U形管内，两段水银封闭着长度为L的空气柱,a、b两水银面的高度差为h，现保持温度不变，则（
）
A．若再向左管注入些水银，稳定后h变大
B．若再向左管注入些水银，稳定后h变小
C．若再向右管注入些水银，稳定后h变大
D．若两管同时注入些水银，稳定后h变大
11．如图所示，内径均匀、两端开目的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是
A．B管内水银面比管外水银面高h
B．B管内水银面比管外水银面高
C．B管内水银面比管外水银面低
D．管内封闭气体的压强比大气压强小高水银柱
12．下列各种说法，正确的有(
)
A．气体的体积等于各个分子的体积之和
B．气体的压强是由大量分子对器壁的频繁碰撞产生的
C．一定质量的某种气体温度越高，分子的平均速率越大
D．一定质量的气体，体积不变时，分子的平均速率越大，气体压强越大
13．一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p-T图像如图所示．其中对角线ac的延长线过原点O．下列判断错误的是
．
A．气体在a、c两状态的体积相等
B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
D．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功
14．如图所示，汽缸固定在平板车上，质量为m的活塞将气体封闭
在汽缸内，已知外界大气压强为P0，活塞横截面积为S，不计活塞与汽缸壁的摩擦，当小车和汽缸以相同的加速度a沿水平方向运动时，则汽缸内气体的压强为________
15．气体温度计结构如图所示．玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连．开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1=14cm．后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2=44cm．（已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76cmHg）此过程A内气体内能
（填“增大”或“减小”）,
气体不对外做功，气体将
（填“吸热”或“放热”）．
参考答案
1．B
【解析】
如图做过C的等容线，则体积相等的情况下，C的温度高，所以C的压强一定比AB两点的压强大．
由图示可知，AB过程，气体体积与热力学温度成正比，则气体发生等压变化，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，故A错误；如图做过C的等容线，则体积相等的情况下，C的温度高，所以C的压强一定比AB的压强大，由图可知体积减小，外界对气体做功；故B正确；C的压强一定比AB两点的压强大，所以C→A过程压强减小；由图可知气体的体积增大，气体对外界做功，故CD错误．故选B．
【点睛】
本题考查气体的状态方程中对应的图象，要抓住在P-T图象中等压线为过原点的直线.解决此类题目得会从图象中获取有用信息，判断出气体情况，内能变化情况，然后利用热力学第一定律即可做出正确得分析．
2．D
【解析】
设管内气体压强为p，则有：p+60cmHg=76cmHg，可得管中稀薄气体的压强相当于16cmHg，选项ABC错误，D正确.
故选D
3．B
【解析】
当有一半的水银被推入细筒中时，由于粗筒横截面积是细筒横截面积的3倍，因此，细筒中水银柱的高度为，活塞A上方水银柱的总高度，因活塞A的重力不计，所以气体的压强.
A.100cmHg与分析结果不相符；故A项不合题意.
B.95cmHg与分析结果相符；故B项符合题意.
C.85cmHg与分析结果不相符；故C项不合题意.
D.75cmHg与分析结果不相符；故D项不合题意.
4．B
【解析】
在力F作用下气缸不动，内外压强平衡，外部压强为F作用在截面积为S上产生的压强
和大气压强之和，故封闭气体压强P=P0+，选B
5．D
【解析】
设活塞与气缸的质量分别为m和M，活塞的横截面积为S，大气压为
，封闭气体的压强为P．
以气缸为研究对象，根据平衡条件得：，得：，可知，封闭气体的压强P保持不变，使气缸内气体的温度升高时，气体发生等压变化，由盖?吕萨克定律分析得知气缸内气体的温度升高，体积V增大．对活塞与气缸为研究对象，由平衡条件得，弹簧秤拉力F=（M+m）g，则得F保持不变．
A.
V增大，F增大，与上述结论不符，故A错误
B.
V增大，F减小，与上述结论不符，故B错误
C.
V不变，F不变，与上述结论不符，故C错误
D.
V增大，F不变，与上述结论相符，故D正确。
6．B
【解析】
A、给车胎打气，越压越吃力，是气体压强作用的效果，不是分子斥力造成的，A错误；
B、大头针能浮在水面上，是由于水的表面存在表面张力，B正确；
C、布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动，是由于液体分子不停地做无规则运动撞击悬浮微粒的冲力不平衡的结果，是液体分子无规则运动的反映，它能说明液体分子永不停息地做无规则运动，但不是液体分子的无规则运动，C错误；
D、当分子间表现为斥力时，分子间距离增大，分子力做正功，分子势能减小，D错误；
故选B．
7．B
【解析】
设内气体的压强，由题意可知，解得：，故选项B正确，A、C、D错误。
8．ADE
【解析】
A．天然石英表现为各向异性，是由于组成该物质的微粒在空间的排列是规则的，具有空间上的周期性，故A项与题意相符；
B．质量相等的氢与氧比较，氢的物质的量较多，温度相等则分子的平均动能相等，所以在不考虑分子势能的情况下，质量和温度相同的氢气和氧气内能不相同，故B项与题意不相符；
C．同一种液体的饱和汽仅仅与温度有关，与体积无关，故C项与题意不符；
D．在分子间的距离时，分子间的引力和斥力都不为零但大小相等，合力为零，分子势能最小，故D项与题意相符；
E．液体表面张力使液面具有收缩趋势，因为在液体表面层内分子间的作用力表现为引力，故E项与题意相符。
9．AC
【解析】
A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想化的物理模型，故A正确；
B．实际气体在压强不太高、温度不太低的情况下可以看做理想气体，故B错误；
C．人们把假想的，在任何情况下都严格遵守气体三定律的气体称为理想气体，故C正确；
D．温度是理想气体的分子的平均动能标志，温度越高，分子的平均动能越大，故D错误．
10．CD
【解析】
设右管被封闭气体上方的水银柱的高度为h′，气体的压强，解得：h′=h
AB.若再向左管注入些水银稳定后，研究被封闭的气体，气体上方的水银柱高度不变，所以气体的压强不变，仍然有h′=h，故AB错误；
C.若再向右管注入些水银，稳定后，因被封闭气体上方的水银柱变长，被封闭的气体压强增大，a、b两水银面的高度差变大，h会变大，选项C正确
D.由AB的分析可知，向左管中注入水银，对a、b两水银面的高度差无影响，由C的解答可知，向右管中注入水银，会使a、b两水银面的高度差变大，所以同时向两管同时注入些水银，稳定后h变大，选项D正确．
11．BD
【解析】
以A管中的水银柱为研究对象，则有pS＋hcosθS＝p0S，B管内压强p＝p0－hcosθ，显然p12．BCD
【解析】
A、气体分子之间的空隙很大，气体的体积不等于各个分子的体积之和，故选项A错误；
BCD、气体的压强是大量分子对器壁的频繁碰撞产生的，一定质量的气体，体积不变时，气体分子的密度不变，温度越高，分子的平均速率越大，平均单个分子对器壁的碰撞力越大，单位时间内碰到器壁上单位面积的分子数也越多，故气体压强越大，故选项B、C、D正确。
13．C
【解析】
A、根据气体状态方程，得，图象的斜率，a、c两点在同一直线上，即a、c两点是同一等容线上的两点，体积相等，故A正确；
B、理想气体在状态a的温度大于状态c的温度，理想气体的内能只与温度有关，温度高，内能大，故气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能，故B正确；
C、在过程cd中温度不变，内能不变，等温变化压强与体积成反比，压强大体积小，从c到d体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律，所以，所以在过程cd中气体向外界放出的热量等于外界对气体做的功，故C错误；
D、在过程da中，等压变化，温度升高，内能增大，体积变大，外界对气体做负功即，根据热力学第一定律，，所以在过程da中气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，故D错误；
E、在过程bc中，等压变化，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，根据，即，,da过程中，气体对外界做功，因为，所以，在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功，故E正确．
点睛：解决气体问题，关键要掌握气态方程和热力学第一定律，知道温度的意义：一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，温度是分子平均动能的标志．
14．
【解析】
设气体的压强为，以活塞为研究对象，对活塞受力分析，根据牛顿第二定律可得：，解得．
15．增大
吸热
【解析】
(1)设恒温槽的温度为T2,由题意知T1=273
K
A内气体发生等容变化,根据查理定律得
①
p1=p0+ph1
②
p2=p0+ph2
③
联立①②③式,代入数据得T2=364
K(或91
℃)
④
(2)此过程中A内气体温度升高,则内能增大;体积不变,则W=0;
根据热力学第一定律有ΔU=Q+W,得Q>0,即气体将吸热．
【点睛】熟练掌握了基本概念就能顺利解决3-3的题目，因为此类题目难度较低．