2019—2020学年高中物理教科版选修3-3：第三章 气体 章末复习精炼1（解析版）

气体
章末复习精炼（解析版)
1．一圆筒形真空容器，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．
2．下列说法正确的是
（
）
A．一定质量的某种理想气体，温度升高，压强一定增大
B．一定质量的某种理想气体，温度升高，内能一定增大
C．气体中大量分子做无规则运动，速率有大有小，分子速率的分布是没有规律的
D．从微观角度看，气体对器壁的压强数值上等于大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量
3．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为
p1、V1、T1，在另
一平衡状态下的压强、体积和温度分别为
p2、V2、T2，下列关系可能正确的是（
）
A．p1=
p2、V1=2V2、T1=
B．p1=
p2、V1=、T1=
C．p1=2
p2、V1=2V2、T1=2T2
D．p1=2
p2、V1=2V2、T1=
4．如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是（　　）
A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10－10m
B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10－10m
C．一个物体在分子间显引力时分子势能一定比显斥力时分子势能要大
D．若两个分子间距离越来越大，则分子势能也越来越大
5．下列关于内能的说法正确的是（　　）
A．质量和温度都相同的理想气体，内能一定相同
B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大
C．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能不变
D．18g的水、18g的水蒸气在它们的温度都是100℃时，它们的分子数目相同，分子动能相同，水蒸气的内能比水大
6．如图为医院给病人输液的部分装置，A为输液瓶，B为滴壶，C为进气管，与大气相通。在输液过程中（假设病人保持不动、瓶A液体未流完）（　　）
A．瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均减小
B．瓶A上方的气体压强、滴壶B中的气体压强均增大
C．瓶A上方的气体压强增大，滴壶B中的气体压强不变
D．瓶A上方的气体压强减小，滴壶B中的气体压强不变
7．物理学是一门建立在实验基础上的学科，很多定律是可以通过实验进行验证的。下列定律中不可以通过实验直接验证的是（　　）
A．牛顿第一定律
B．牛顿第二定律
C．万有引力定律
D．玻意耳定律
8．一定质量的理想气体的状态变化过程的p－V图象如图所示，其中A是初状态，B、C是中间状态，A→B是等温变化，如将上述变化过程改用P－T图象和V－T图象表示，则下列各图象中正确的是(　　)
A．
B．
C．
D．
9．如图所示，导热性能良好的气缸放在恒温环境中，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。现保持气缸固定不动，缓慢推动活塞Q向左运动
的过程中，下列说法正确的是（
）
A．活塞对气体做功，气体分子的平均动能增加
B．活塞对气体做功，气体分子的平均动能不变
C．气体的单位体积分子数增大，压强增大
D．气体的单位体积分子数增大，压强不变
10．下列说法正确的是
。
A．相同温度的氢气和氧气，氢气的分子平均速率大
B．0℃氢气中某些分子的运动速率可能比80℃氢气中某些分子的运动速率大
C．布朗运动是由于微粒受到液体分子有时吸引、有时排斥的结果
D．知道阿伏加德罗常数和气体摩尔体积，就能估算出该气体分子的体积
E.知道阿伏加德罗常数和气体摩尔质量，就能估算出该气体分子的质量
11．某实验小组利用如图所示的装置测量温度：A是容积较大的玻璃泡，A中封有一定量的气体，B是一根很细的与A连接的均匀玻璃管，管下端开口插入水银槽中，在大气压强为p0（cmHg）时在管壁上标定温度刻度标志。设在距管外水银面为h0（cm）的管内水银面处标有温度刻度t0（℃），则当温度为t0（℃）时玻璃泡内气体的压强为______
cmHg；如果大气压强增大（cmHg），仍用该测温装置测量温度，则温度的测量值和真实值之差的大小为________℃。（结果用p0、h0、t0和表示）
12．一定质量的理想气体状态变化的p-T图像如图所示，由图可知：气体在a、b、c三个状态的密度ρa、ρb、ρc的大小关系为_____，气体在a、b、c三个状态时，气体分子的平均动能的大小关系为
_______。
13．如图所示，玻璃管N上端开口，管长L=105cm，在N的底部通过细玻璃管与玻璃管M相连，M上端封闭，M与N横截面相同，细玻璃管内部设有单向阀门K，当N管内气压大于M管内气压时，K打开，M、N连通。将M竖直插入水银槽中，里边气柱总长为L，管内外液面高度差为h=30cm。A是与N配套的气密性良好的活塞，已知外界大气压为cmHg，全过程M相对水银槽位置不变，忽略气体温度的变化和水银槽液面高度的变化，细管内气体可忽略不计。
(1)活塞A向下压缩多大距离阀门K才会连通M、N？
(2)将活塞A压到N的底部时，求M内外液面高度差H（计算结果可以保留根号）。
14．如图所示，粗细均匀的U形管，管内液体密度为，左臂上端封闭，右臂中有活塞。开始用手握住活塞，这时两臂液面位于同一水平面，左臂内封闭气体的长度为h，右臂内封闭气体的长度为2h，气体压强均为。今保持温度不变，缓慢向下移动活塞，移动一段距离后，两管液面高度差为h，已知重力加速度为g，求：
（i）此时左臂内封闭气体的压强；
（ii）活塞向下移动的距离。
15．如图，两玻璃管用橡皮管连接起来后竖直放置，左管固定、上端封闭，右管上端开口。a、b两部分气体长度均为L=7cm。水银柱Ⅰ在左、右管内的液面相平，水银柱Ⅱ的长度h=3cm。外界大气压p0=77cmHg，气体a、b温度均为t1=27。现保持温度不变，
缓慢竖直向下移动右管，使水银柱Ⅱ的上液面与水银柱Ⅰ在左管内的液面相平，并保持右管不动：
（i）求此时气体a的长度；
（ii）为了让气体a恢复到原来长度，则其温度应变为多少？
16．一质量M=10kg、高度L=35cm的圆柱形气缸，内壁光滑，气缸内有一薄活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞质量m=4kg、截面积S=100cm2．温度t0=27℃时，用绳子系住活塞将气缸悬挂起来，如图甲所示，气缸内气体柱的高L1=32cm，如果用绳子系住气缸底，将气缸倒过来悬挂起来，如图乙所示，气缸内气体柱的高L2=30cm，两种情况下气缸都处于竖直状态，取重力加速度g=9.8m/s2，求：
（1）当时的大气压强；
（2）图乙状态时，在活塞下挂一质量m′=3kg的物体，如图丙所示，则温度升高到多少时，活塞将从气缸中脱落．
参考答案
1．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．
2．B
【解析】
A．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关，若温度升高的同时体积增大，压强不一定增大，故A错误；
B．理想气体分子间没有分子力，故没有分子势能；温度是气体分子平均动能的标志，故温度升高，内能一定增加，故B正确；
C．大量气体分子做无规则运动，速率有大有小，但是分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布，故C错误；
D．根据压强的定义得压强等于作用力比上受力面积，即气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均冲力，故D错误。
故选B。
3．B
【解析】
根据理想气体状态方程得
A．p1=p2、V1=2V2，则
故A错误；
B．p1=p2、V1=，则
故B正确；
CD．p1=2p2、V1=2V2，则
故CD错误。
故选B。
4．B
【解析】
AB．在F－r图像中，随着距离的增大斥力比引力变化的快，所以ab为引力曲线，cd为斥力曲线，当分子间的距离等于分子直径数量级时，引力等于斥力。故e点为平衡距离，数量级为10－10m，故A错误，B正确；
C．由分子势能随分子间距离变化图像如图，
其中位置为平衡位置分子势能最小，由图像可知，一个物体在分子间显引力时分子势能不一定比显斥力时分子势能大，故C错误；
D．当分子间的距离小于r0时，当距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，故D错误。
故选B。
5．D
【解析】
A．质量和温度都相同的气体，如果气体种类不同，则摩尔数不一定相同，内能不一定相同，故A错误；
B．内能与宏观的物体的运动无关；气体温度不变，内其分子平均动能不变，内能不变，故B错误；
C．在铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，分子的平均动能不变，但是由于吸收热量，则内能增加，故C错误；
D．18g的水和18g的水蒸气的物质的量相同，则分子数目相同，温度相同时，分子平均动能相同，由于分子数目相同，则分子总动能相同，100时，18g的水变为水蒸气要吸热，故水蒸气的内能大，故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差，瓶A中的液面下降，液体产生的压强就減小，所以瓶A上方气体的压强会增大。进气管C处的压强为大气压强，不变化，从C到滴壶B之间的液柱高度不变，所以滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的，故ABD错误，C正确。
故选C。
7．A
【解析】
A.
牛顿第一定律是牛顿在总结伽利略、笛卡尔等人实验结论的基础上，经过合理的想象和外推总结得来的，指出物体在不受力时的运动情况，而完全不受力的物体是不存在的，故无法利用实验验证，故A正确；
B.牛顿第二定律可由斜面上的小车连接打点计时器验证，故B错误；
C.万有引力定律由卡文迪许扭秤实验验证，故C错误；
D.玻意耳定律可由压强传感器实验验证，故D错误。
故选A。
8．AC
【解析】
AB．A到B等温变化，膨胀体积变大，根据玻意耳定律压强p变小；B到C是等容变化，在p-T图象上为过原点的直线；C到A是等压变化，体积减小，根据盖-吕萨克定律知温度降低，故A正确，B错误；
CD．A到B是等温变化，体积变大；B到C是等容变化，压强变大，根据查理定律，温度升高；C到A是等压变化，体积变小，在V-T图象中为过原点的一条倾斜的直线，故C正确，D错误．
故选AC。
9．BC
【解析】
AB．推动活塞的过程中，活塞对气体做功；但由于气缸内气体温度保持不变，故气体分子平均动能不变，故A错误，B正确；
CD．由于气体体积减小，故气体单位体积内的分子数增多，由玻意耳定律pV=c可知，压强增大，故C正确，D错误。
故选BC。
10．ABE
【解析】
A．理想气体温度相同时分子平均动能相同，氢分子质量小，平均速率大，故A正确；
B．0℃氢气中分子运动的平均速率比80℃氢气中分子运动的平均速率小，但是0℃氢气中某些分子的运动速率可能比80℃氢气中某些分子的运动速率大，故B正确；
C．布朗运动是由于液体分子与微粒碰撞不均衡导致，故C错误；
D．知道阿伏加德罗常数和气体摩尔体积，只能计算每个分子平均所占空间的体积，故D错误；
E．知道阿伏加德罗常数和气体摩尔质量，则，故E正确。
故选ABE。
11．
【解析】
[1]设玻璃泡中封闭气体的压强为p，对高度为h0的水银柱受力分析，由平衡条件
其中高度为h0的水银柱产生的压强为h0(cmHg)，故玻璃泡内气体的压强为
[2]大气压强增大，水银面向上移动，设t时刻刻度为h，忽略细管中的气体体积易知气体发生等容变化，有
解得
，
则温度的真实值与测量值的差值为
12．
【解析】
[1]
由理想气体状态方程＝C，可知越大，体积越小，由图可知
质量相等，则密度与体积成反比，故
[2]温度越高，气体分子的平均动能越大，故
13．(1)
30cm；(2)。
【解析】
本题考查对理想气体方程的理解和应用。
【详解】
(1)对M管液面分析可得气体压强。本题不计温度变化，对N管运用玻意耳定律
记两管横截面积为S，由题可得
，，，
故向下压缩30cm阀门K才会连通M、N。
(2)N管中气体长度为75cm时两管联通，对总气体运用玻意耳定律
由题和第一问可得
，，，
解得
H=
14．（i）；（ii）
【解析】
（i）设管的横截面积为S，对左臂有
初态：，
末态：，
由玻意耳定律得
联立解得
（ii）设活塞向下移动的距离为x，对右臂有
初态：，
末态：，
由玻意耳定律得
联立各式得
15．（i）8cm；（ii）255K
【解析】
(i)向下移动右管过程中，气体b长度不变，气体a发生等温变化，设玻璃管横截面积为S，此时气体a的长度为x，初态
末态
由玻意耳定律得
解得
x=8cm
(ii)改变温度后，气体a的压强为
其中，由理想气体状态方程得
其中T0=300K，解得
T1=255K
16．（1）当时的大气压强为9.8×104Pa；
（2）图乙状态时，在活塞下挂一质量m′=3kg的物体，如图丙所示，则温度升高到66.3时，活塞将从气缸中脱落．
【解析】
试题分析：（1）从甲态到乙态是等温变化过程，根据波义耳定律列式求解当时的大气压强；
（2）从乙态到丙态，根据理想气体状态方程列式求解温度．
解：（1）由图甲状态到图乙状态，等温变化：
初态：p1=p0﹣，V1=L1S
末态：p2=p0﹣，V2=L2S
由玻意耳定律：p1L1S=p2L2S
所以：（p0﹣）L1S=（p0﹣）L2S，
可解得：p0==9.8×104Pa
（2）活塞脱落的临界状态：气柱体积LS、压强p3=p0﹣
设温度为t，由气态方程：
得t=﹣273=66.3℃
答：（1）当时的大气压强为9.8×104Pa；
（2）图乙状态时，在活塞下挂一质量m′=3kg的物体，如图丙所示，则温度升高到66.3时，活塞将从气缸中脱落．
【点评】本题关键是明确三个状态的压强、温度和体积参量，结合气体实验定律或者理想气体状态方程列式求解．