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3（解析版）

气体
章末复习精炼（解析版)
1．如图所示为一定质量的理想气体在p－V图象中的等温变化图线，A、B是双曲线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2，则(　　)
A．S1B．S1＝S2
C．S1>S2
D．S1与S2的大小关系无法确定
2．物体分子热运动平均动能取决于物体的（　　）
A．压强
B．温度
C．体积
D．状态
3．如图所示，左端封闭右侧开口的U型管内分别用水银封有两部分气体，右侧部分封闭气体的压强为p1，水银面高度差为h。当左侧部分气体温度升高较小的，重新达到平衡后，h和p1的变化是（　　）
A．h不变，p1不变
B．h不变，p1变大
C．h变小，p1变小
D．h变小，p1不变
4．如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是（　　）
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子的分子势能为零
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
5．如图，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比．途中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是
．（填选项前的字母）
A．曲线①
B．曲线②
C．曲线③
D．曲线④
6．如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断正确的是（　　）
A．A→B过程温度升高，压强变大
B．B→C过程体积不变，压强变小
C．B→C过程体积不变，压强不变
D．C→D过程温度不变，压强变小
7．如图所示，两端封闭的玻璃管中间有一段水银柱，经适当倾斜，使上下两部分气体的体积恰好相等。保持管的倾角不变，管内气体的温度始终与环境温度相同。若某时发现上部气体体积已变大重新稳定，说明（　　）
A．环境温度已升高
B．环境温度已降低
C．上部气体压强增大，下部气体压强减小
D．上部气体压强减小，下部气体压强增大
8．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力变小，斥力变大
B．给自行车打气时，气筒压下后反弹是由分子斥力造成的
C．用显微镜观察布朗运动，观察到的是液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
9．关于气体的压强，下列说法正确的是（　　）
A．单位体积内的分子数越多，气体的压强就越大
B．分子的平均动能越小，气体的压强就越小
C．一定质量的理想气体，体积越大，温度越低，气体的压强就越小
D．一定质量的理想气体，体积越大，温度越高，气体的压强就越大
10．如图表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是（　　）
A．从状态d到c，气体不对外做功，外界也不对气体做功
B．从状态c到b，气体对外做负功
C．从状态a到d，气体对外做功
D．从状态b到a，气体不对外做功，外界也不对气体做功
11．甲分子固定在坐标原点O，乙分子只在两分子间的作用力作用下，沿x轴方向靠近甲分子，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示。当乙分子运动到P点处时，乙分子所受的分子力____________(填“为零”或“最大”)，乙分子从P点向Q点运动的过程，乙分子的加速度大小____________
(填“减小”“不变”或“增大”)，加速度方向沿x轴____________(填“正”或“负”)方向
12．一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，活塞可沿气缸无摩擦地上下滑动．开始时活塞静止，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，缸内气体内能______（填“增大”、“减小”或“不变”），气体对活塞______（填“做正功”、“做负功”或“不做功”），气体______（填“吸热”或“放热”）．
13．如图所示，质量为2m的气缸（厚度不计）倒扣在地面上，质量为m的活塞在缸内封闭了一段气体，气缸下部有一小孔与外界相通。已知活塞的横截面积为S，下部中心用轻弹簧与地面相连，活塞静止时弹簧的压缩量为h，活塞到缸顶的距离为h，大气压强为p0，缸内被封闭气体的温度为T0，弹簧的劲度系数为，活塞与气缸内壁无摩擦且气密性良好。
(1)求缸内封闭气体的压强大小及气缸对地面的压力大小；
(2)若给缸内气体加热，使气缸对地面的压力刚好为零，求此时缸内气体的温度。
14．某兴趣小组受“蛟龙号”的启发，设计了一个测定水深的深度计。如图所示，导热性能良好的汽缸，内径相同，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦地左右滑动，汽缸左端开口，通过A封有压强为p0的气体，汽缸右端通过B封有压强为4p0的气体。一细管连通两汽缸，初始状态A、B均位于汽缸最左端。该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度，已知外界大气压强为p0，
p0相当于10m高的水柱产生的压强，不计水温变化，被封闭气体视为理想气体，求：
①当活塞A向右移动时，水的深度；
②该深度计能测量的最大水深。
15．如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V﹣T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa．
①说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中TA的温度值．
②请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p﹣T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C．如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程．
16．如图，两个圆柱形气缸平放在水平地面上并固定，两个气缸通过活塞各封闭一定量的气体，封闭气缸的活塞通过刚性杆相连，起初两边封闭气体的长度都为d，左、右气缸的横截面积分别为2S和S，气缸内壁光滑，两边封闭气体及外界气体压强均为p0，现给刚性杆施加向右的力，使活塞向右缓慢移动，问当活塞向右移动时，施于杆的向右的外力多大？
参考答案
1．B
【解析】
△OBC的面积为OC·BC=pBVB，同理△OAD的面积为pAVA，而A、B为等温线上的两点，即pAVA=pBVB，所以，两个三角形的面积相等，故B正确，ACD错误。
故选B。
2．B
【解析】
由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的平均动能宏观上取决于温度，故ACD错误，B正确。
故选B。
3．D
【解析】
设大气压强为p0，右侧液体压强为h1，对右侧部分封闭气体
根据题意，p0和h1均不变，故p1不变。
设左侧气体压强为p2，根据理想气体状态方程
对左侧液体
当左侧部分气体温度升高时，p2增大，h变小。故ABC错误，D正确。
故选D。
4．B
【解析】
A．由图可知r2=r0，因此当r大于r1而小于r2时分子力为斥力，大于r2时分子力为引力，故A错误；
B．由于r1＜r2=r0，故当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力，故B正确；
C．由图可知，当r等于r2时，分子势能不为0，故C错误；
D．当r由r1变到r2的过程中，分子力为斥力，因此分子间作用力做正功，故D错误。
故选B。
5．D
【解析】
麦克斯韦分子速率分布规律如图所示，
呈现“两头大，中间小”的特点，曲线①、③可先排除，曲线②也不对，因为当v=0时，f（v）一定为零，且v很大时，f（v）趋于零，所以本题正确是曲线④，故ABC错误，D正确．
故选D。
6．B
【解析】
A．由图象可知，由A→B过程中，温度升高体积变大，体积与热力学温度成正比，由可知，气体压强不变，是等压变化，故A错误；
BC．由图象可知，在B→C过程中，气体体积不变温度降低，由可知，气体压强变小，故B正确，C错误；
D．由图象可知，在C→D过程中，气体温度不变体积减小，由可知，压强变大，故D错误。
故选B。
7．B
【解析】
设上方气体状态为
p1，V1，T，下方为
p2，V2，T．根据理想气体方程从而有
其中C1，C2为常量，其它量都是变量．由题设知V2减小，V1增大，现假定T升高，则根据上两式可知，p2比p1上升更多，p2-p1较初始状态增大，而事实上，要保持平衡，显然p2-p1在整个过程中不变．故假设错误，T只能减小，减小的原因只能是环境温度降低；要保持平衡，下面气体压强=上面气体压强+水银柱产生的压强，而玻璃管倾斜角不变，所以水银柱产生的压强不变，即上下压强差不变，所以也就是上下压强的变化量相等，则选项B正确，ACD错误。
故选B。
8．D
【解析】
A．如下图所示，相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力和斥力都变大，A错误；
B．给自行车打气时气筒压下后反弹，是由活塞上下的压强差造成的，B错误；
C．用显微镜观察布朗运动，观察到的是小颗粒的无规则运动，C错误；
D．当r＞r0，分子力表现为引力时．分子距离增大时，分子力做负功，分子势能增大，D正确；
故选D。
9．C
【解析】
A.气体的压强与气体分子的密度和分子平均动能有关，则单位体积分子数越多，气体压强不一定越大，故选项A错误；
B.分子平均动能越小，温度越低，气体压强不一定越小，故选项B错误；
CD.
一定质量的理想气体，根据公式
可知，体积越大，温度越低，气体的压强就越小，故选项C正确，选项D错误。
故选C。
10．BCD
【解析】
A．由图示图象可知，从状态d到c，温度不变而压强减小，由玻意耳定律可知，气体体积增大，气体对外做功，故A错误；
B．由图示图象可知，a到b过程p与T成正比，是等容变化，则
从c到b′是等压变化，温度降低，由盖吕萨克定律可知，体积减小，即
则
从c到b过程体积减小，外界对气体做功，即气体对外界做负功，故B正确；
C．从状态a到d，是等压变化，气体温度升高，由等压变化可知，气体体积增大，气体对外做功，故C正确；
D．由图象可知，从状态b到a过程，p与T成正比，是等容变化，气体体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功，故D正确。
故选BCD。
11．为零
增大
正
【解析】
[1]由图象可知，乙分子在点（）时，分子势能最小，此时分子处于平衡位置，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零；
[2][3]
乙分子在点（）时，分子间距离小于平衡距离，分子引力小与分子斥力，合力表现为斥力，乙分子从点向点运动的过程，分子作用力增大，根据牛顿第二定律得乙分子的加速度大小增大，加速度方向沿轴正方向。
12．不变
做负功
放热
【解析】
一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，缓慢倒入沙子过程中，活塞下移，气体对活塞做负功，由于气缸导热，所以气体对外放出热量，内能不变．
故答案为不变；?做负功；放热．
13．(1)
；F=mg；(2)
【解析】
(1)设缸内气体的压强为p1，根据力的平衡有
解得
设气缸对地面的压力大小为F，根据力的平衡有
F+kx=（2m+m）g
解得
F=mg
(2)当气缸对地面的压力为零时，设缸内气体的压强为p2，根据力的平衡有
p2S=2mg+p0S
解得
设此时弹簧的压缩量为x1，根据力的平衡有
kx1=3mg
此时活塞离缸底的距离为
根据理想气体状态方程有
解得
14．①2.5m；②40m
【解析】
①A右移时，假设B不动，汽缸Ⅰ内气体做等温变化，有:
解得
假设成立
由可得
又p0=ρgH，ph=ρgh，H=10m，可得
h=2.5m
②当活塞A恰好移动到汽缸Ⅰ的最右端时所测水深最大，设此时活塞B右移了x，两部分气体压强相等，设为p2，对Ⅰ内气体应用玻意耳定律可得
p0SL=p2Sx
对Ⅱ内气体应用玻意耳定律可得
4p0SL=p2S(L－x)
联立解得
，
由，p0=ρgH，可得
hmax=40m
15．①200K
②
【解析】
①从图甲所示图象可知，A与B连线的延长线过原点，即V与T成正比，由理想气体状态方程可知，A→B是一个等压变化，即
pA＝pB．
由图甲所示图象可知，气体在A点的状态参量
VA＝0.4m3
在B点，气体的状态参量
VB＝0.6m3
TB＝300K
从A到B气体发生等压变化，由盖﹣吕萨克定律得
解得
TA=200K
②由题图甲可知，由B→C是等容变化
pA=pB=1.5×105Pa
由图甲所示图象可知，
TB＝300K
TC＝400K
从B到C气体发生等容变化，由查理定律得
解得
pC=2.0×105
Pa
由状态A→B→C的p﹣T图象如图所示:
16．
【解析】
在活塞移动前后，由玻意耳定律可知左边气体：
解得：
右边气体：
解得：
移动后，对两活塞及刚性杆整体受力，由平衡得
将最后p1、p2代入上式，解得：