气体
单元检测试题(解析版)
1.有关理想气体的压强,下列说法正确的是( )
A.气体分子的平均速率增大,则气体的压强可能增大
B.气体分子的密集程度增大,则气体的压强一定增大
C.气体分子的平均动能减小,则气体的压强一定减小
D.气体分子的内能减小,则气体的压强一定减小
2.若已知大气压强为p0,图中各装置均处于静止状态,液体密度均为ρ,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.甲图中密闭气体的压强大小是p0+ρgh
B.乙图中密闭气体的压强大小是p0+ρgh
C.丙图中密闭气体的压强大小是p0-ρgh
D.丁图中密闭气体的压强大小是p0+ρgh1
3.某密闭钢瓶中有一定质量的理想气体,在温度T1、T2时,各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化图像分别如图中两条曲线所示。则下列说法正确的是( )
A.温度T1大于温度T2
B.图中两条曲线下面积不相等
C.同一温度下,气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布
D.钢瓶中的理想气体的温度从T1变化到T2过程中,气体压强变小
4.为了行驶安全,汽车轮胎在冬季和夏季的胎压应有差异。按照行业标准,冬夏两季的胎压分别为2.4atm和2.2atm。某地冬季路面的平均温度为7℃,夏季路面的平均温度为57℃。为了使胎压与标准一致,夏季来临时要给车胎放气。假设车胎密闭性良好,放气过程缓慢,且忽略放气前后车胎容积的变化。则放出的气体与胎内剩余气体分子数目的比值为( )
A.
B.
C.
D.
5.关于气体压强的理解,哪一种理解是错误的( )
A.将原先敞口的开口瓶密闭后,由于瓶内气体重力太小,它的压强将远小于外界大气压强
B.气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的
C.气体压强取决于单位体积内气体分子数及其平均动能
D.单位面积器壁受到气体分子碰撞产生的平均压力在数值上等于气体压强的大小
6.贮气筒内封闭有一定质量的理想气体,温度为,压强是10atm,从筒内放出一半质量的气体后,并使筒内剩余气体的温度降低到,则剩余气体的压强为( )
A.3.25atm
B.3.75atm
C.4.25atm
D.4.75atm
7.如图,一定质量的理想气体从状态I变化到II的过程中,其压强随热力学温度变化的图像为双曲线的一支。若气体在状态I的体积和温度分别为、,在状态Ⅱ的体积和温度分别为、,则( )
A.,且
B.,且
C.,且
D.,且
8.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,下列判断中正确的是(
)
A.A→B
温度升高,压强变大
B.B→C
体积不变,压强不变
C.B→C
体积不变,压强变小
D.C→D
体积变小,压强变小
9.如图所示,一定质量的理想气体先保持体积不变由状态A变到状态B,再保持压强不变由状态B变到状态C,其中A、C两点在同一条双曲线上,在这一变化过程中,下列说法正确的是( )
A.从状态A→状态B的过程,气体的温度保持不变
B.从状态B→状态C的过程,气体的内能不断增大
C.从状态A→状态B→状态C的过程,气体分子的平均动能先减小后增大
D.从状态A→状态B→状态C的过程,所有气体分子的速率都保持不变
10.一定质量的理想气体被封闭在容器中,其p-V图如图所示,气体状态从A→B→C→D→A完成一次循环,A→B和C→D为等温过程,温度分别为T1和T2。D→A为等压过程,B→C为等容过程。下列判断正确的是( )
A.T1>T2
B.气体分子的平均速率vA
=
vB
<
vC
=
vD
C.从微观角度讲B→C过程压强降低是由于分子的密集程度减少引起的
D.气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数ND>NA>NB>NC
11.某同学用DIS研究一定质量理想气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图所示。实验步骤如下:①把注射器活塞移至注射器中间位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p;③用图象处理实验数据。
(1)在实验操作过程中,要采取以下做法:______是为了保证实验的恒温条件,_____是为了保证气体的质量不变。(填入相应的字母代号)
A.用橡皮帽堵住注射器的小孔
B.移动活塞要缓慢
C.实验时,不要用手握注射器
D.在注射器光滑活塞一周涂润滑油
(2)实验时,缓慢推动活塞,注射器内空气体积逐渐减小。过程中该同学发现,环境温度逐渐升高,则实验得到的图象应是_______。
12.在“探究气体等温变化的规律”的实验中,如图所示,导热性能良好的注射器下端的开口有橡胶套,它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。以这段空气柱为研究对象,实验过程中它的质量不会变化。空气柱的压强可以从上方的压力表中读出,空气柱的体积可以从注射器的标度上读出。用手把柱塞向下或向上拉,读出体积与压强的几组数据:
(1)关于本实验的实际操作及数据处理,以下说法正确的是_____;
A.为减小实验误差,应缓慢移动柱塞
B.气体的压强和体积必须用国际单位
C.推、拉柱塞时,为了稳定,手应握住注射器筒上的空气柱部分
D.注射器下端橡胶套脱落后,应立即重新封上,继续实验并记录数据
(2)以压强为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,把实验得到的各组数据在坐标系中描点。如果图像中的各点位于过原点的同一条倾斜直线上,则说明____________。若某实验小组对同一被封闭气体在两次不同温度下进行了实验,分别得到了两条过原点的倾斜直线,则其中直线斜率大的,表示被封闭气体的温度__________(选填“高”或“低”);
(3)某小组在一次实验过程中,环境温度突然降低,其它操作均规范,则该小组最后得到的关系图像可能是________。
A.
B.
C.
D.
13.如图所示,粗细均匀的U形管左端封闭,O处由橡皮软管连接,左右两端竖直管内有高都为h的水银柱封住两部分理想气体A和B,右端水银柱上方和大气相通大气压强等于76cmHg,初始平衡时B部分气体总长度为96cm现将U形管右边缓慢放置水平,同时改变环境温度,已知U形管改变放置前后的环境的热力学温度之比为4/3,重新达到平衡时发现左边水银柱恰好在原位置,且右边水银柱没有进入水平管内.试求:
①水银柱的高度h;
②右管内水银柱沿管移动的距离.
14.如图所示,竖直放置的气缸内有一可作无摩擦滑动的活塞,活塞面积为2.0×10-3m2,活塞质量可忽略,气缸内封闭一定质量的气体,气体体积为V,温度是27℃,大气压强为1.0×105Pa.
问:(1)在活塞上放一个质量为多少kg的砝码,使气缸内气体的体积为原来体积的4/5;
(2)要使体积恢复到V,应使气体温度升高到多少摄氏度?
15.一个饭店的蓄水池内悬浮一支A端封闭、B端开口的薄玻璃管质量为0.2kg,横截面积为S=2cm2,A端离水面距离H=1m,水面上方大气压强为p0
=105Pa,如图甲所示。管内封闭一定量的理想气体,气体温度为7℃,管内气体质量远小于玻璃管质量。(设水的密度,取g=10m/s2)求:
(1)管内气体压强为多少?
(2)现将玻璃管缓慢向上拉出水面直至A端在水面上方h=0.2m撤去拉力后若要保持在此位置漂浮,应将管内气体温度变成多少?
16.U形管左右两管粗细不等,左侧A管开口向上,封闭的右侧B管横截面积是A管的3倍.管中装入水银,大气压为p0=76
cmHg,环境温度为27℃.A管中水银面到管口的距离为h1=16
cm,且水银面比B管内高Δh=4
cm.B管内空气柱长为h2=6
cm,如图所示.欲使两管液面相平,现用小活塞把开口端封住,并给A管内气体加热,B管温度保持不变,当两管液面相平时,试求此时A管气体的温度为多少?
参考答案
1.A
【解析】
A.从微观角度讲,决定气体压强大小的因素:气体分子的数密度、平均动能;气体分子的平均速率增大,分子数密度可能减小,故气体的压强可能增大,故A正确;
B.气体分子的密集程度增大,分子热运动的平均动能可能减小,故气体的压强不一定增大,故B错误;
C.气体分子的平均动能增大,分子数密度可能减小,故气体的压强不一定减小,故C错误;
D.如果该气体分子经过等压冷却过程,此时气体分子的内能减小,气体压强却保持不变,故D错误。
故选A。
2.D
【解析】
A.甲图中密闭气体的压强大小是p0-ρgh,A错误;
B.乙图中密闭气体的压强大小是p0-ρgh,B错误;
C.丙图中密闭气体的压强大小是
C错误;
D.丁图中密闭气体的压强大小是p0+ρgh1,D正确。
故选D。
3.C
【解析】
A.由图可知,T2中速率大的分子占据的比例较大,则说明T2对应的平均动能较大,所以T2对应的温度较高,即T1
<
T2,故A错误;
B.根据定义,单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线下的面积为1,所以两条曲线下面积相等,故B错误;
C.同一温度下,气体分子的速率呈现“中间多、两头少”的分布规律,故C正确;
D.密闭在钢瓶中的理想气体体积不变,温度从T1变化到T2过程中,即温度升高,则分子平均动能增大,气体压强增大,故D错误。
故选C。
4.A
【解析】
本题考查理想气体方程。
【详解】
根据理想气体方程
气体体积不变,R为常数,放气前后气体总量之比
物质的量之比即为分子数之比,故放出的气体与胎内剩余气体分子数目的比值为。
5.A
【解析】
A.将开口瓶密闭后,瓶内气体脱离大气,瓶内气体压强等于外界大气压强,故A错误符合题意;
B.气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的,故B正确不符合题意;
C.根据气体压强的微观解释可知,气体压强取决于单位体积内气体分子数及其平均动能,故C正确不符合题意;
D.根据可知,单位面积器壁受到气体分子碰撞产生的平均压力在数值上等于气体压强的大小,故D正确不符合题意。
故选A。
6.B
【解析】
以筒内剩余气体为研究对象,设贮气筒容积为V,则
初态:p1=10atm,T1=400K,V1=V;
末态:T2=300K,V2=V
由理想气体状态方程
即
解得气体压强为
p2=3.75atm.
故选B。
7.B
【解析】
ABCD.由图可知,图像为双曲线的一支,令
再由理想气态方程式
可得
综上式可得
即
由因为,则
ACD错误,B正确。
故选B。
8.C
【解析】
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;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错误,C正确;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。
9.BC
【解析】
A.从状态A→状态B的过程,气体发生等容变化,根据
可知由于压强减小,温度降低,A错误;
B.从状态B→状态C的过程,气体发生等压变化,根据
由于体积增大,温度升高,因此气体的内能增大,B正确;
CD.温度是分子平均动能的标志,从状态A→状态B→状态C的过程,由于气体温度先降低后升高,因此气体分子的平均动能先减小后增大,分子平均速率先减小后增大,C正确,D错误。
故选BC。
10.AD
【解析】
A.由图示图像可知,D→A过程为等压过程,气体体积变大,由盖吕萨克定律可知,气体温度升高,即A点的温度高于D点的温度,则
故A正确;
B.B→C为等容过程且压强减小,由可知,温度降低,即C的温度比B的温度低,根据温度越高分子平均动能越大即平均速率也越大,则有
故B错误;
C.从B→C过程,气体体积不变,压强减小,由查理定律可知,气体的温度T降低,分子的平均动能减小,由于气体体积不变,分子数密度不变,单位时间内撞击器壁的分子数不变,分子平均动能减小,分子撞击器壁的作用力变小,气体压强减小,故C错误;
D.由图可知
,
则每个分子与器壁的撞击力
由公式可知
故D正确。
故选AD。
11.BC
AD
B
【解析】
(1)[1]移动活塞要缓慢;实验时,不要用手握住注射器,都是为了保证实验的恒温条件,故BC正确
[2]用橡皮帽堵住注射器的小孔;在注射器活塞上涂润滑油是为了保证气体的质量不变,故选AD
(2)[3]由等温变化则
则图像为过原点的倾斜直线,环境温度逐渐升高,由可知,变大,即图线与坐标轴所围面积变大,故B正确,ACD错误。
故选B。
12.A
压强与体积的倒数成正比(或压强与体积成反比)
高
C
【解析】
(1)[1]A.为减小实验误差,应缓慢移动柱塞,以防止柱塞移动过快时气体的温度发生变化,选项A正确;
B.气体的压强和体积没必要必须用国际单位,只要单位相同即可,选项B错误;
C.推、拉柱塞时,不能用手握住注射器筒上的空气柱部分,以防止气体温度发生变化,选项C错误;
D.
橡皮帽与注射器脱落后,气体质量变化,需重新做实验,故D错误;
故选A。
(2)[2][3]以压强为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,把实验得到的各组数据在坐标系中描点。如果图像中的各点位于过原点的同一条倾斜直线上,则说明压强与体积的倒数成正比,即压强与体积成反比;
由可得
其中图像的斜率为k=CT,则质量相同时,温度越大,则图像的斜率越大,可知直线斜率大的,表示被封闭气体的温度高;
(3)[4]根据可知,某小组在一次实验过程中,环境温度突然降低,则图像的斜率将减小,则得到的图像如C所示。
13.①②
【解析】
试题分析:求出气体A的压强,由查理定律可以求出热力学温度之比;求出B气体的压强,应用理想气体状态方程求出B气体后来的长度,然后求出水银柱移动的距离.
(1)A部分气体做等容变化,根据查理定律:
解得:
由于
解得:
(2)对B部分气体,根据理想气体状态方程:
设U形管的横截面积为S,倾斜后总长度为:
解得:
故水银柱移动的距离为:
点睛:本题主要考查了气体的温度之比、水银柱移动的距离,分析清楚题意、选择恰当的研究对象、根据题意求出气体状态参量,应用查理定律与理想气体状态方程即可正确解题.
14.(1)m=0.5kg
(2)102℃
【解析】
(1)、P1=P0=1.0×105PaV1=V
V2=4V/5
由玻意耳定律
P1V1=P2V2
P2=1.25×105Pa=P0+mg/S
m=0.5kg
(2)、气体为等压变化
由盖·吕萨克定律
V1/T1=V2/T2
T2=375Kt2=102℃
15.(1)1.2×105Pa;(2)35℃
【解析】
(1)甲图,气柱长度为,对玻璃管由平衡条件得
解得
此时管内气体的压强
(2)乙图,由玻璃管平衡知管内水面以下气柱长度仍为,此时气体的压强
原来气体的温度
T1=273+7K
=280K
据理想气体状态方程有
解得
T2=308K=35℃
16.450K
【解析】
设A管横截面积为,则B管横截面积为
以B管封闭气体为研究对象
初状态:
,
设末状态的压强为,体积为
从初状态到末状态,设A管水银面下降,B管水银面上升,则有:
解得:
、
末状态的体积:
由玻意耳定律有:
由以上各式得:
以管被活塞封闭的气体为研究对象
初状态:
,,
末状态:
,
由理想气体方程:
由以上各式得: