2019—2020学年高中物理人教版选修3-3:第八章 气体 章末检测精炼3(解析版)

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名称 2019—2020学年高中物理人教版选修3-3:第八章 气体 章末检测精炼3(解析版)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2020-06-21 17:45:51

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文档简介

气体
章末检测精炼(解析版)
1.如图所示,两端开口的弯折玻璃管竖直放置,左管有一段高为h1的水银柱,右管有一段高为h2的水银柱,中间一段水银柱将管内空气分为两段,三段水银柱均静止,则中间管内水银柱的高度h为
A.h1-h2
B.h1+h2
C.
D.
2.如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程①、②、③、④到达状态e,对此气体,下列说法不正确的是(  )
A.过程①中气体的压强逐渐增大
B.过程②中气体对外界做正功
C.过程④中气体从外界吸收了热量
D.状态c、d的内能相等
3.在没有外界影响的情况下,密闭容器内的理想气体静置足够长时间后,该气体(  )
A.分子的无规则运动停息下来
B.分子的速度保持不变
C.分子的平均动能保持不变
D.每个分子的速度大小均相等
4.两个容器A、B用截面均匀的水平玻璃管相通,如图所示,A、B中所装气体温度分别为100℃和200℃,水银柱在管中央平衡,如果两边温度都升高100℃,则水银将(
)
A.向左移动
B.向右移动
C.不动
D.无法确定
5.如图所示,图上的abc表示一定质量理想气体的状态变化过程,这一过程在图上的图线应是图中的?
?
A.
B.
C.
D.
6.如图所示,上端封闭的玻璃管插在水银槽中,管内封闭着一段气柱。现使玻璃管缓慢地绕其最下端的水平轴偏离竖直方向一定角度,能描述管内气体状态变化的图像是(箭头表示状态的变化方向)(  )
A.
B.
C.
D.
7.一个密闭容器中装有气体,当温度变化时气体压强减小了(不考虑容器热胀冷缩),则(  )
A.密度增大
B.密度减小
C.分子平均动能增大
D.分子平均动能减小
8.如图所示,用容器为的活塞式抽气机对容积为V0的容器中的气体抽气,设容器中原来气体压强为P0,抽气过程中气体温度不变.则()
A.连续抽3次就可以将容器中气体抽完
B.第一次抽一次后容器内压强为
C.第一次抽一次后容器内压强为
D.连续抽3次后容器内压强为
9.在光滑水平面上有一个内外壁都光滑的气缸质量为M,气缸内有一质量为m的活塞,已知M>m。活塞密封一部分理想气体。现对气缸施加一个水平向左的拉力F(如图甲),稳定时,气缸的加速度为a1,封闭气体的压强为p1,体积为V1;若用同样大小的力F水平向左推活塞(如图乙),稳定时气缸的加速度为a2,封闭气体的压强为p2,体积为V2。设密封气体的质量和温度均不变,则(  )
A.a1
=a2
B.p1<p2
C.V1>V2
D.V1<V2
10.下列关于分子运动和热现象的说法正确的是__________
A.气体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为气体分子之间存在势能的缘故
B.一定量100°C的水变成100°C的水蒸汽,其分子之间的势能增加
C.气体温度越高,气体分子的热运动越剧烈
D.如果气体分子总数不变,当气体分子的平均动能增大时,气体压强必然增大
E.
一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和
11.如图甲所示是一种研究气球的体积和压强的变化规律的装置。将气球、压强传感器和大型注射器用T型管连通。初始时认为气球内无空气,注射器内气体体积,压强,型管与传感器内少量气体体积可忽略不计。缓慢推动注射器,保持温度不变,装置密封良好。
(1)该装置可用于验证______定律。填写气体实验定律名称
(2)将注射器内气体部分推入气球,读出此时注射器内剩余气体的体积为,压强传感器读数为,则此时气球体积为______。
(3)继续推动活塞,多次记录注射器内剩余气体的体积及对应的压强,计算出对应的气球体积,得到如图乙所示的“气球体积和压强”关系图。根据该图象估算:若初始时注射器内仅有体积为、压强为的气体。当气体全部压入气球后,气球内气体的压强将变为______。(保留3位小数)
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(___________)
13.一氧气瓶的容积为0.08m3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压,某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.30m3,当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气。若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天?
14.如图所示,在左端封闭右端开口的、粗细均匀的U形管中,有一段空气柱将水银分为A、B两部分,A位于封闭端的顶部已知在温度时,空气柱的长度,水银柱A的长度,B部分的两液面的高度差,外界大气压强。试求:
(1)当空气柱的温度为多少摄氏度时,A部分的水银柱恰好对U形管的顶部没有压力;
(2)保持空气柱在(1)情况下的温度不变,在右管中注入多少厘米长的水银柱,可以使U形管内B部分的水银面相平。
15.如图所示,内壁光滑、截面积不相等的圆柱形汽缸竖直放置,汽缸上、下两部分的横截面积分别为2S和S.在汽缸内有A、B两活塞封闭着一定质量的理想气体,两活塞用一根长为l的细轻杆连接,两活塞导热性能良好,并能在汽缸内无摩擦地移动.已知活塞A的质量是2m,活塞B的质量是m.当外界大气压强为p0、温度为T0时,两活塞静止于如图所示位置.重力加速度为g.
①求此时汽缸内气体的压强.
②若用一竖直向下的拉力作用在B上,使A、B一起由图示位置开始缓慢向下移动l/2的距离,又处于静止状态,求这时汽缸内气体的压强及拉力F的大小.设整个过程中气体温度不变.
16.如图所示,粗细均匀的玻璃管一端封闭、另一端开口向上竖直放置,用h=6cm,高的水银柱封闭着L1=35cm长的理想气体,管内外气体的温度均为27°C,已知大气压强p0=76cmHg。
(1)若将玻璃管绕其底端缓慢的转动直到开口向下,环境温度保持不变,为保证水银不散落溢出,玻璃管长度H至少应该为多少?
(2)若H取上问的计算值,并保持玻璃管开口向上竖直放置,缓慢对玻璃管加热,为保证水银不溢出,温度不得超过多少摄氏度(保留小数点后一位)?
参考答案
1.B
【解析】
以cmHg为气压单位,设大气压强为P0,左边空气的压强P左=P0-h1,右边空气的压强P右=P0+h2=P左+h,则h=h1+h2,故ACD错误,B正确;故选B.
2.C
【解析】
A.过程①是等容变化,温度升高,由查理定理可知压强增大,A选项不合题意,故A错误;
B.过程②中,体积增大,气体对外做功,B选项不合题意,故B错误;
C.过程④是等容变化,温度降低,放出热量,C选项符合题意,C项正确;
D.过程③是等温变化,温度不变,故状态c、d的内能相等,D选项不合题意,故D错误。
故选C。
3.C
【解析】
A.由分子动理论可知,分子总是在永不停息的无规则运动,故A错误;
B.因为分子总是在无规则运动,所以分子的速度总是在变化,故B错误;
C.在没有外界影响的情况下,密闭容器内的理想气体静置足够长时间后,理想气体将会达到平衡态,即理想气体的温度、体积和压强等状态参量均不会发生变化,因温度不变,所以分子的平均动能保持不变,故C正确;
D.在相同温度下各个分子的动能并不相同,故速度大小也不相等,故D错误。
故选C。
4.B
【解析】
假定两个容器的体积不变,即不变,A、B中所装气体温度分别为283k和293k,当温度升高时,容器A的压强由增至
容器B的压强由增至,
由查理定律得:
因为,所以
即水银柱应向右移动。
故选B。
5.C
【解析】
由图示图象可知,气体由到过程,气体压强增大、温度升高,压强与温度成正比,由理想气体状态方程可知,气体体积不变;到过程气体温度不变而压强减小,由玻意耳定律可知气体体积增大;由此可知,由到过程气体体积不变而压强增大,由到过程压强减小、体积增大,由此可知,选项C所示图象符合气体状态变化过程,故选项C正确,A、B、D错误.
6.C
【解析】
玻璃管倾斜,水银柱和液面的高度差减小,根据压强平衡可知管内气体压强增大,管内封闭气体发生等温变化,根据玻意尔定律可知,气体体积减小,图像为双曲线的一支,ABD错误,C正确。
故选C。
7.D
【解析】
AB.气体的质量和体积不变,根据密度的定义可知气体的密度不变,AB错误;
CD.根据查理定律可知压强减小,温度降低,温度是气体分子平均动能的标志,温度降低,气体分子平均动能减小,C错误,D正确。
故选D。
8.CD
【解析】
B、C、容器内气体压强为p0,则气体初始状态参量为p0和V0,由第一次抽气过程对全部的理想气体由玻意耳定律得:,解得,故C正确、B错误.A、D、同理第二次抽气过程,由玻意耳定律得,第三次抽气过程,解得,可知抽几次气体后容器中还剩的气体体积是V0,故A错误,D正确.故选CD.
【点睛】本题是变质量问题,对于变质量问题,巧妙选择研究对象,把变质量问题转化为质量不变问题,应用玻意耳定律可以解题
9.ABC
【解析】
对整体进行受力分析,两种情况下整体在水平方向都受水平向左的拉力,根据牛顿第二定律F=ma得
对活塞进行受力分析,根据牛顿第二定律得,第一种情况
第二种情况

密封气体的质量和温度均不变,根据气体方程得
故ABC正确,D错误。
故选ABC。
10.BCE
【解析】
气体如果失去了容器的约束就会散开,是因为分子间距较大,相互的作用力很微弱,而且分子永不停息地做无规则运动,所以气体分子可以自由扩散。故A错误。一定量100℃的水变成100℃的水蒸气,分子动能之和不变,由于吸热,内能增大,则其分子之间的势能增大。故B正确。气体温度越高,气体分子的热运动越剧烈,选项C正确;如果气体分子总数不变,当气体分子的平均动能增大时,温度升高,若同时体积增大,根据理想状态的状态方程可知,其压强不一定增大。故D错误。一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和,选项E正确;故选BCE.
11.玻意耳
1.027
【解析】
(1)[1]用DIS研究在温度不变时,气体的压强随温度的变化情况,所以该装置可用于验证玻意耳定律;
(2)[2]将注射器内气体部分推入气球,压强传感器读数为p1,根据玻意耳定律得:
所以
读出此时注射器内剩余气体的体积为,所以时气球体积为

(3)[3]由题可知,若初始时注射器内仅有体积为、压强为p0的气体,气体全部压入气球后气球的压强与初始时注射器内有体积为、压强为p0的气体中的气体压入气球,结合题中图乙可知,剩余的气体的体积约在左右,压强略大于p0,所以剩余的气体的体积略小于0.5V0。由图可以读出压强约为1.027p0。
【点睛】
本实验是验证性实验,要控制实验条件,此实验要控制两个条件:一是注射器内气体的质量一定;二是气体的温度一定,运用玻意耳定律列式进行分析。另外,还要注意思维方式的转化,即可以将初始时注射器内仅有体积为0.5V0、压强为p0的气体,气体全部压入气球,与初始时注射器内有体积为V0、压强为p0的气体中的气体压入气球是等效的。
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.
13.4天
【解析】
设氧气开始时的压强为,体积为,压强变为(2个大气压)时,体积为。根据玻意耳定律得

重新充气前,用去的氧气在压强下的体积为

设用去的氧气在(1个大气压)压强下的体积为,则有

设实验室每天用去的氧气在下的体积为,则氧气可用的天数为

联立①②③④式,并代入数据得
N=4.8天
故这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用4天。
14.(1);
(2)63.3cm
【解析】
(1)以封闭在左管中的气体为研究对象,初状态
,,
在水银柱A对U形管的顶部没有压力时

??
由理想气体状态方程得
代入数据解得

(2)状态3的
,,
由玻意耳定律
??
代入数据解得
注入的水银柱长度
代入数据解得
15.(1)
(2)
【解析】
①以两活塞整体为研究对象,设此时气缸内气体压强为,根据平衡条件则有:
解得:
②初态:

末态:

根据玻意耳定律有
解得
以两活塞整体为研究对象,根据平衡条件有
解得
16.(1)47cm;(2)78.4°C
【解析】
(1)设玻璃管的横截面积为S,初态时,管内气体的体积为
压强为
开口向下时,管内气体的体积为
压强为
由玻意耳定律
代入数据得
(2)设温度升至T3时,水银上表面与管口相齐,管内气体的体积为
由盖—吕萨克定律
解得