2019—2020学年高中物理人教版选修3-3：第八章 气体 单元检测试题3（解析版）

气体
单元检测试题（解析版)
1．下面关于气体压强的说法正确的是(
)
①气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的
②气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力
③从微观角度看,气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关
④从宏观角度看,气体压强的大小跟气体的温度和体积有关
A．只有①③对
B．只有②④对
C．只有①②③对
D．①②③④都对
2．如图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则以下判断正确的是（　　）
A．TA>TB；TBB．TA>TB；TB>TC
C．TAD．TATC
3．如图所示，竖直放置的弯曲玻璃管a端封闭，b端开口，水银将两段空气封闭在管内，管内各液面间高度差为h1、h2、h3且h1=h2=h3；K1、K2为两个阀门，K2位置与b管水银面等高，打开阀门后可与外界大气相通．打开K1或K2，下列判断正确的是（　　）
A．打开K1，h1、h2和h3均变为零
B．打开K1，h1增大，h2和h3均变为零
C．打开K2，h1、h2和h3均变为零
D．打开K2，h1、h2、h3的长度保持不变
4．如图所示，A，B两容器容积相同，用细长直导管相连，二者均封入压强为P，温度为T的一定质量的理想气体，现使A内气体温度升温至，B内气体温度保持不变，设稳定后A容器的压强为，则　　
A．
B．
C．D．
5．如图，玻璃管下端开口插入水银槽中，上端封有一定质量的气体，当玻璃管绕顶端转过一个角度时，水银面的高度h和空气柱的长度l的变化情况是（　　）
A．h增大，l增大
B．h增大，l减小
C．h减小，l增大
D．h减小，l减小
6．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p﹣T图象如图所示．下列判断正确的是（
）
A．过程ab中气体一定吸热
B．过程bc中气体既不吸热也不放热
C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小
7．在室内，将装有5atm的6L气体的容器的阀门打开后，（设室内大气压强）从容器中逸出的气体相当于（
）
A．5atm时3L
B．1atm时24L
C．5atm时4.8L
D．1atm时30L
8．如图所示，足够长U型管内分别由水银封有L1、L2两部分气体，则下列陈述中正确是（　　）
A．只对L1加热，则h减小，气柱L2长度不变
B．只对L1加热，则h减小，气柱L2长度减少
C．若在右管中注入一些水银，L1将增大
D．使L1、L2同时升高相同的温度，则L1增大、h减小
9．下列说法正确的是________(填正确答案标号)
A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
10．氧气分子在0
℃和100
℃温度下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分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是________。
A．图中两条曲线下面积相等
B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C．图中实线对应于氧气分子在100
℃时的情形
D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
E.与0
℃时相比，100
℃时氧气分子速率出现在0～400
m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
11．用注射器和压力表来探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图甲所示，用活塞和注射器外筒封闭一定质量的气体，其压强可由左侧的压力表测得：
(1)实验时通过推拉活塞改变封闭气体的体积V和压强p，可得到多组关于V和p的数据。根据实验所测数据，若猜想在温度不变时V和p成反比，为了验证猜想是否正确可描点画图像，若图像的纵轴为p，则横轴应为_______；
(2)据(1)所做图像的形状若为图乙中实线所示，则造成图线形状这样弯曲的原因可能是_________（填“活塞推拉过快”或“封闭气体有泄漏”）。
12．如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①
在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；
②
移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1；
③
重复上述步骤②，多次测量并记录；
④
根据记录的数据，作出相应图象，分析得出结论。
（1）关于本实验的基本要求，下列说法中正确的是
_______（选填选项前的字母）。
A．移动活塞时应缓慢一些
B．封闭气体的注射器应密封良好
C．必须测出注射器内封闭气体的质量
D．气体的压强和体积必须用国际单位
（2）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出________（选填“p
-
V”或“”）图象。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条_______线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
（3）在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2，且T1>T2。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是______（选填选项的字母）。
13．如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0.现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g.求流入汽缸内液体的质量.
14．如图所示，一个内壁光滑、导热性能良好的汽缸竖直吊在天花板上，开口向下．质量与厚度均不计、导热性能良好的活塞横截面积为S＝2×10－3
m2，与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离h＝24
cm，活塞距汽缸口10
cm．汽缸所处环境的温度为300
K，大气压强p0＝1.0×105
Pa，取g＝10
m/s2．现将质量为m＝4
kg的物块挂在活塞中央位置上．
（1）活塞挂上重物后，活塞下移，求稳定后活塞与汽缸底部之间的距离．
（2）若再对汽缸缓慢加热使活塞继续下移，活塞刚好不脱离汽缸，加热时温度不能超过多少？此过程中封闭气体对外做功多少？
15．在做托里拆利实验时，竖直管本应该是恰好被水银柱充满，因玻璃管内有些残存的空气，使玻璃管上方有一段长度为l0=cm的空气柱，如图所示。（外界温度及大气压强始终不变）
(1)求空气柱的压强p1（以cmHg为单位）；
(2)假如把玻璃管竖直向上提起d=1cm，玻璃管下端仍浸在很大的水银槽中。稳定后，求管内空气柱的长度l。
16．如图所示，有两个不计质量的活塞M、N将两部分理想气体封闭在绝热汽缸内，温度均是27℃。M活塞是导热的，N活塞是绝热的，均可沿汽缸无摩擦地滑动，已知活塞的横截面积均为，初始时M活塞相对于底部的高度为，N活塞相对于底部的高度为，现将一质量为的小物体放在M活塞的上表面上，活塞下降。已知大气压强为，（g取）：
(1)求下部分气体的压强多大；
(2)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，使下部分气体的温度变为127℃，求稳定后活塞M、N距离底部的高度。
参考答案
1．D
【解析】
气体压强的产生机理是：由于大量的气体分子频繁的持续的碰撞器壁而对器壁产生了持续的压力，单位时间内作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小在数值上等于气体压强。由此可知，从微观的角度看，气体分子的平均速率越大，单位体积内的气体分子数越多，气体对器壁的压强就越大，即气体压强的大小与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关；从宏观的角度看，温度越高，分子的平均速率越大，分子的平均动能越大，体积越小，单位时间内的气体分子数越多，分子对器壁的碰撞越频繁，气体对器壁的压强就越大，否则压强就越小，故①②③④都正确。故选D。
2．A
【解析】
ABCD．根据理想气体状态方程
可知：从A到B，体积不变，压强减小，故温度降低，即TA>TB；从B到C，压强不变，体积增大，故温度升高，即TB故选A。
3．D
【解析】
设，由图示可知，
中间封闭气体的压强
左边封闭气体的压强
（1）打开K1，中间部分气体压强等于大气压强，则和均变为零，左边气体压强变大，气体体积减小，增大，故A、B错误；
（2）打开K2，各部分气体压强均不变，则，，均不变，故C错误，D正确；
故本题选D．
【点睛】
根据图示判断各部分气体压强与大气压的关系，然后分析打开阀门后各部分气体压强如何变化，然后根据压强的变化分析答题．
4．B
【解析】
设A、B的容积分别为V，初状态压强为P，温度为T，末状态A部分温度升温，稳定后A容器的压强为，则B的压强也为，由理想气体状态方程：可知：，解得：，故B正确，ACD错误．
5．A
【解析】
先判断玻璃管绕顶端转过一个角度后管内气体压强的变化，再根据玻意耳定律分析气体体积的变化，即可分析管内液面如何变化．
【详解】
当玻璃管绕顶端转过一个角度时，假设管内水银不动，则管内水银的竖直高度增大，根据知，管内气体的压强减小，根据玻意耳定律知气体的体积将增大，则l增大；最终稳定时气体的压强减小，所以根据知，管内液面升高，所以h增大，A正确．
【点睛】
在玻璃管绕顶端转过一个角度的过程中，要抓住封闭气体的温度不变，发生了等温变化，判断气体的压强如何变化，再分析体积如何变化，这是常用的思路．
6．AD
【解析】
试题分析：由图示可知，ab过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故A正确；由图示图象可知，bc过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律△U=Q+W可知，气体吸热，故B错误；由图象可知，ca过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W＞0，气体温度降低，内能减少，△U＜0，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，过程ca中外界对气体所做的功小于气体所放热量，故C错误；由图象可知，a状态温度最低，分子平均动能最小，故D正确；故选AD．
考点：热力学第一定律；p﹣T图象
【名师点睛】本题考查气体的状态方程中对应的图象，要抓住在P-T图象中等容线为过原点的直线；知道热力学第一定律的表达式及物理意义．
7．BC
【解析】
BD．当气体从阀门跑出时，温度不变，所以
当时，得
逸出气体30L-6L=24L，故B正确，D错误；
AC．据得，所以逸出的气体相当于5atm下的4.8L气体，故C正确，A错误；
故选BC．
8．AD
【解析】
AB．只对加热，假设体积不变，则压强增大，所以增大、减小，气柱长度不变，因为此部分气体做等温变化，故A正确，B错误；
C．若在右管中注入一些水银，压强增大，假设的体积不变，的压强与长度的水银柱产生的压强之和随之增大，的压强增大，根据玻意耳定律得将减小，故C错误；
D．使、同时升高相同的温度，假设气体体积不变，的压强增大，压强不变，则增大、减小，故D正确。
故选AD。
9．BCE
【解析】
A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动，而不是反映花粉分子的热运动，选项A错误；
B.由于表面张力的作用使液体表面收缩，使小雨滴呈球形，选项B正确；
C.液晶的光学性质具有各向异性，彩色液晶显示器就利用了这一性质，选项C正确；
D.高原地区水的沸点较低是因为高原地区的大气压强较小，水的沸点随大气压强的降低而降低，选项D错误；
E.由于液体蒸发时吸收热量，温度降低，所以湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，选项E正确。
故选BCE。
10．ABC
【解析】
A.
由题图可知，在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等；故A项符合题意.
B温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，虚线为氧气分子在0
℃时的情形，分子平均动能较小，则B项符合题意.
C.
实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实验对应的温度大，故为100℃时的情形，故C项符合题意.
D.
图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目；故D项不合题意
E.由图可知，0～400
m/s段内，100℃对应的占据的比例均小于与0℃时所占据的比值，因此100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小；则E项不合题意．
11．
封闭气体有泄漏
【解析】
(1)[1]由等温变化可得整理得
则若图像的纵轴为p，则横轴应为
(2)[2]由方程可得
由图像可知，图线斜率变小，则说明封闭气体有泄漏
12．AB
过原点的斜直（或正比例函数直）
AC
【解析】
（1）[1]．A．移动活塞时应缓慢一些，以保证气体的温度不变，选项A正确；
B．封闭气体的注射器应密封良好，要保证气体的质量不变，选项B正确；
C．必须测出注射器内封闭气体的体积，选项C错误；
D．气体的压强和体积单位相同即可，没必要必须用国际单位，选项D错误。
故选AB。
（2）[2][3]．根据pV=C可知，则为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出图象。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的斜直（或正比例函数直）线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
（3）[4]．A．在p-V图像中，若画出一条平行p轴的等容线，可看出p1>p2，由可知T1>T2，则选项A正确；
B．根据A的分析可知，图像B错误；
CD．由可知，，则图像的斜率越大，温度越高，因T1>T2，则选项C正确，D错误。
故选AC。
13．
【解析】
设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1，下方气体的体积为V2，压强为p2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得
p0·＝p1V1
p0·＝p2V2
由已知条件得
V1＝＋－＝V
V2＝－＝
设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得
p2S＝p1S＋mg
联立以上各式得：m＝.
14．（1）30
cm（2）
6.4
J
【解析】
（1）挂上重物后，活塞下移，设稳定后活塞与汽缸底部之间的距离为h1
该过程中气体初末状态的温度不变，根据玻意耳定律有：
代入数据解得：；
（2）加热过程中汽缸内压强不变，当活塞移到汽缸口时，温度达到最高，设此温度为T2
根据盖—吕萨克定律有：
而，，解得，即加热时温度不能超过
加热过程中气体对外做功
代入数据得．
15．(1)cmHg；(2)l=2cm
【解析】
(1)设玻璃管内液柱高度为l1，大气压强为p0
竖直管本应该是恰好被水银柱充满，则有
p0=ρg（l0+l1）
对液柱有
p1+ρgl1=p0
解得
p1=ρgl0=cmHg
(2)玻璃管竖直向上提起d=1cm后，液柱高度
l2=l0+l1+d-l
设管内气体压强为p2，则有
p2+ρgl2=p0
即得
p2=ρg（l-d）
对管内气体等温变化有
p1l0=p2l
解得
l=2cm
16．(1)1.2×105Pa；(2)27.5cm
【解析】
(1)将两个活塞和重物作为整体进行受力分析，根据平衡条件得
ps=mg＋p0S
解得p=1.2×105Pa
(2)对下部分气体进行分析，由理想气体状态方程可得
=
解得h2=20cm
对上部分气体进行分析，根据玻意耳定律定律可得
p0（H－h）S=pLS
解得L=7.5cm
故此时活塞M距离底端的距离为
H2=20cm＋7.5cm=27.5cm