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1（解析版）

2.1气体的状态
课时作业（解析版)
1．关于理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．理想气体实际存在
B．压强极大的气体也遵从气体实验定律
C．温度极低的气体也是理想气体
D．理想气体是对实际气体的抽象化模型
2．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C．已知状态A的温度为300
K。
求（1）气体在状态B的温度；
（2）由状态B变化到状态C的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由。
3．用如图所示的实验装置来研究气体等体积变化的规律．A、B管下端由软管相连，注入一定量的水银，烧瓶中封有一定量的理想气体，开始时A、B两管中水银面一样高，那么为了保持瓶中气体体积不变（
）
A．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向上移动
B．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向下移动
C．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向上移动
D．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向下移动
4．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内气体的压强应为下述关系式中的：（
）
A．p=h2
B．p=p0－h1－h2
C．p=p0－h2
D．p=p0+h1
5．用如图所示的装置可以测量液体的密度．将一个带有阀门的三通U形管倒置在两个装有液体的容器中，用抽气机对U形管向外抽气，再关闭阀门K，已知左边液体的密度为ρ1，左右两边液柱高度分别为h1、h2，下列说法正确的是（　　）
A．实验中必须将U形管内抽成真空
B．关闭阀门K后，管内气体压强大于管外大气压
C．右边液体的密度ρ2=
D．右边液体的密度ρ2=
6．如图质量为M的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热气缸内．活塞可在气缸内无摩擦滑动．现通过电热丝对一理想气体十分缓慢地加热．设气缸处在大气中，大气压强恒定．经过一段较长时间后，下列说法正确的是____________
A．气缸中气体的压强比加热前要大
B．气缸中气体的压强保持不变
C．气缸中气体的体积比加热前要大
D．气缸中气体的内能可能和加热前一样大
E.活塞在单位时间内受气缸中分子撞击的次数比加热前要少
7．根据分子的动理论、温度和内能的基本观点，下列说法中正确的是__________
A．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动
B．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
C．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量叫做温度
D．当分子间距等于r0时，分子间的引力和斥力都为零
E.两个分子间的距离为r0时，分子势能最小
8．如图，在沿水平方向以加速度a＝1m/s2匀加速行驶的车厢中，斜靠着与水平方向成α＝37°角的气缸．一质量m＝2kg、横截面积S＝10cm2的光滑活塞，将一定质量的气体封闭在气缸内，并与气缸保持相对静止．已知大气压强为p0＝1×105Pa．下列说法正确的是（
）
A．气缸对活塞的弹力为16N
B．气缸对活塞的弹力为17.2N
C．气缸内气体的压强为1.1×105Pa
D．气缸内气体的压强为2.8×105Pa
9．下列说法中正确的是____。
A．做功和热传递在改变物体内能上是等效的
B．温度和质量都相同的水、冰和水蒸气，它们的内能相等
C．布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动
D．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
E.
气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的
10．下列说法中正确的是(　　)
A．温度高的物体比温度低的物体热量多
B．温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多
C．温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均动能大
D．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等
E.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
11．如图所示，A、B、C三只相同的试管，用细绳拴住封闭端悬挂在天花板上，开口端插入水银槽中，试管内都封有气体，三管静止时，三根细绳的张力分别为FA、FB、FC，A管内水银面与管外相平，B管内水银面比管外低，C管内水银面比管外高，则三管中气体压强最小的是_____管，FA、FB、FC的大小关系是____________。
12．如图所示，均匀细玻璃管中的汞柱封闭了一定质量的气体，若大气压强为，汞柱高度差均为，则两图中被封闭气体的压强为___________，___________．
13．高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧，锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈，不会漏气，锅盖中间有一排气孔，上面套上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住．当加热高压锅，锅内气体压强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，蒸汽即从排气孔排出锅外．已知某高压锅的限压阀的质量为，排气孔直径为，则锅内气体的压强最大可达_______．设压强每增加，水的沸点相应增加1℃，则锅内的最高温度可达______℃．（设大气压为）
14．一玻璃管竖直插在液体中，管内液面比管外液面高h，顶端封闭空气柱长度为，若将玻璃管偏转一点而保持露出液面的管长不变，则h将__________，将_________；若将玻璃管偏转一点而保持露出液面的高度不变，则h将_________，将__________．（均选填“变大”“变小”或“不变”）
15．某学习小组的同学发现利用矿泉水瓶可以做许多小实验：
⑴小方用一满瓶纯净水和放在水平桌面上的海绵做实验，研究“影响压力作用效果的因素”，如图所示，他可以得出的实验结论是_________________
，压力的作用效果是通过_____________表现出来的。
⑵小红在空矿泉水瓶侧壁不同高度的地方锥出三个小孔，往里面倒满水，可以观察到的现象是___，这个小实验可以研究液体的压强大小与_______的关系。
⑶小平同学也做了一个小实验，他往空矿泉水瓶中加入少量开水后倒掉，再盖紧瓶盖，过一会他观察到瓶子变瘪了，这个现象可以证明______________。
⑷小力同学测定煤油的密度也用到矿泉水瓶：用天平测出空矿泉水瓶的质量m0，在矿泉水瓶里装满水,用天平测出它们的总质量记为m1，水倒掉后在矿泉水瓶里装满煤油,用天平测出它们的质量记为m2。已知水的密度为ρ0，请帮他写出煤油的密度表达式ρ=_______________。
参考答案
1．D
【解析】只要实际气体的压强不是很高，温度不是很大，都可以近视的当成理想气体来处理，理想气体是物理学上为了简化为题而引入的一个理想化模型，在现实生活中不存在；通常状况下，严格遵从气态方程的气体，叫做理想气体，故D正确，A错误；气体的压强不是很高，温度不是很低，才可以近视的当成理想气体来处理．故BC错误．故选D.
点睛：本题考查了理想气体的定义，记住：只要实际气体的压强不是很高，温度不是很大，都可以近视的当成理想气体来处理，理想气体是一个理想化模型．
2．（1）1200K
（2）气体要放热．
【解析】试题分析：（i）由题图知，
由＝
得气体在状态B的温度
TB＝＝K＝1200
K
（ii）由状态B到状态C，气体做等容变化，
由查理定律得＝
则：
TC＝TB＝600
K
气体由状态B到状态C为等容变化，不做功，但温度降低，内能减少，由热力学第一定律，故，可知气体放热。
考点：理想气体的状态方程
【名师点睛】运用来分析问题时，必须理解表达式的物理意义，掌握它的符号法则，要注意研究过程中哪些量不变，哪些量变化。
3．AD
【解析】试题分析：A、将烧瓶浸入热水中时，气体的温度升高，由于气体的体积不变，所以气体的压强要变大，应将A管向上移动，所以A正确，B错误；
C、将烧瓶浸入冰水中时，气体的温度降低，由于气体的体积不变，所以气体的压强要减小，应将A管向下移动，所以C错误，D正确；
故选AD．
4．C
【解析】
选右边最低液面为研究对象，右边液面受到向下的大气压强p0，在相同高度的左边液面受到液柱h2向下的压强和液柱h2上面气体向下的压强p，根据连通器原理可知：p+h2=p0，所以，p=p0-h2；故C正确ABD错误．
5．C
【解析】
A．用抽气机对U形管向外抽气后关闭阀门K，管内气体压强（）小于管外大气压（），在大气压作用下液体进入两管中，待液体静止两管中压强平衡：
，
，
只要管内压强小于管外大气压，就会有液体进入两管中，没必要将U形管内抽成真空，故A错误；
B．关闭阀门K后，管内气体压强小于管外大气压，故B错误；
CD．由，可得：
，
故C正确，D错误。
故选C。
6．BCE
【解析】
A、B．分析可知，气缸内封闭气体的压强为：
，
则知加热时封闭气体的压强保持不变，A错误，B正确；
C．封闭气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律知，温度上升时，气体的体积增大，C正确；
D．一定质量的理想气体内能只跟温度有关，温度升高，气体的内能增加，D错误；
E．温度升高，分子的平均动能增大，体积增大，单位时间气体分子数减少，由于气体的压强不变，根据压强的微观含义可知，活塞在单位时间内受气缸中分子撞击的次数比加热前减少，E正确；
故选BCE。
7．BCE
【解析】
试题分析：布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，它说明分子永不停息地做无规则运动，选项A错误；温度是分子平均动能的标志，则温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大，选项B正确；如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量叫做温度，选项C正确；当分子间距等于r0时，分子间的引力和斥力相等，分子力表现为零，选项D错误；两个分子间的距离为r0时，分子力表现为零，此时分子势能最小，选项E正确；故选BCE.
考点：布朗运动；温度；分子力及分子势能.
【名师点睛】此题考查了热学部分的几个知识点，且都是易错点；要注意布朗运动不是分子运动，是固体颗粒的无规则运动，它能说明液体分子的无规则运动；当分子间距等于r0时是斥力等于引力的位置，此时分子力表现为零，此位置分子势能最小.
8．BC
【解析】
对活塞受力分析如图
把加速分解的沿活塞方向与垂直于活塞方向，由牛顿第二定律可得
FN-mgcosα=masinα
mgsinα+P0S-PS=macosα
联立解得FN=17.2N
P=1．1×105Pa
故选BC．
【点睛】
本题主要考查了在压强作用下的牛顿第二定律，受力分析是解题关键，同时我们也可以分解加速度．
9．ADE
【解析】A、做功和热传递都能改变物体的内能，对物体做了多少功，物体的内能就增加了多少，给物体传递了多少热量，物体的内能也增加了多少，所以做功和热传递在改变物体内能上是等效的，A正确；
B、温度和质量都相同的水、冰和水蒸气，它们的内能不相等（内能是所有分子无规则热运动的动能和分子势能之和，温度相同只是说明平均动能相同）,B错误；
C、布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的永不停息地无规则运动，小颗粒的无规则运动是液体分子对它的撞击不平衡引起的，不是固体分子的无规则运动，C错误；
D、当分子力表现为引力时，分子间的距离增大时，分子引力做负功，故分子势能增加，D正确；
E、气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，E正确；
故选ADE。
10．BCE
【解析】
A.热量是在热传递过程中传递的能量，不是状态量，
A错误；
BC.物体的内能与物体的温度、体积等有关，温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多，温度是分子平均动能的标志，温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均动能大，
BC正确；
D.相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，内能不一定相等，
D错误；
E.由分子势能与分子间距的关系可知，分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大，
E正确．
11．C
【解析】
[1]根据同一液面处压强相等知：A中压强等于大气压，B中压强大于大气压，C中压强小于大气压，故气体压强最小的为C；
[2]对玻璃管受力分析，受重力，拉力，管内、外气体对其向上的压力差，根据平衡条件，有
C中压强最小，拉力最大，B中压强最大，拉力最小，故。
12．
【解析】
[1]A中气体压强与最低处液面压强相等，即；
[2]由帕斯卡定律可知，。
13．
139
【解析】
[1]锅内最大压强为：
[2]锅内压强增加了：
水的沸点增高：
所以锅内温度最高可达：
14．变小
变小
变大
变大
【解析】
[1]由于试管倾斜，且露出液面的管长不变，所以管内水银的竖直高度h变小；
[2]由于管内水银的竖直高度h减小，产生的压强减小，根据题意有：
可知管内气体的压强增大，由于温度不变，根据玻意耳定律：
可知试管倾斜后气体的体积将减小，所以l变小。
[3]由于试管倾斜，且露出液面的高度不变，则露出液面的管长变长，h变大；
[4]由于管内水银的竖直高度h增大，产生的压强增大，根据题意有：
可知管内气体的压强减小，由于温度不变，根据玻意耳定律：
可知试管倾斜后气体的体积将变大，所以l变大。
15．
压力一定，受力面积越小
压力作用效果越明显海绵凹陷的程度（或下陷的深度）
水从三个小孔中喷出
深度
大气压的存在
ρ=（m2－m0）ρ0/(
m1－
m0)
【解析】（1）由图可知，两个瓶子的压力相同，受力面积不同，可得出的结论是：压力一定，受力面积越小，压力作用效果越明显；在实验中，压力的作用效果是通过海绵凹陷的程度表现出来的。
（2）在空矿泉水瓶侧壁不同高度的地方锥出三个小孔，往里面倒满水，可以观察到的现象是水从三个小孔中喷出来，且越低的孔喷出水的水平距离越远，这个小实验可以研究液体的压强大小与深度的关系，最终证明深度越深，压强越大。
（3）往空矿泉水瓶中加入少量开水后倒掉，这样瓶中留下大量水蒸气，再盖紧瓶盖，过一会水蒸气液化，瓶内气压减小，在外界大气压的作用下，会看到瓶子变瘪了，这个现象可以证明大气压的存在。
（4）矿泉水瓶中的水的质量，
瓶子中煤油的体积，
瓶子中煤油的质量，
煤油的密度。
点睛：本题通过简单的矿泉水瓶，再配合其他器材，考查了四个物理学中重要的实验，体现了物理与生活的联系，设计较为巧妙。