气体
章末检测精炼(解析版)
1.一定质量理想气体的状态变化如图所示,则该气体(
)
A.状态b的压强大于状态c的压强
B.状态a的压强大于状态b的压强
C.从状态c到状态d,体积减小
D.从状态a到状态c,温度不变
2.中医拔罐疗法在中国有着悠久的历史,早在成书于西汉时期的帛书《五十二病方》中就有类似于后世的火罐疗法。其方法是以罐为工具,将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上,造成局部瘀血,以达到通经活络、行气活血、消肿止痛、祛风散寒等作用的疗法。在刚开始的很短时间内,火罐“吸”在皮肤上的主要原因是( )
A.火罐内的气体温度不变,体积减小,压强增大
B.火罐内的气体压强不变,温度降低,体积减小
C.火罐内的气体体积不变,温度降低,压强减小
D.火罐内的气体体积不变,温度降低,压强增大
3.如图所示,一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置,金属圆块A的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ,圆块的质量为M,不计圆块与容器内壁之间的摩擦,若大气压强为p0,则被圆块封闭在容器中的气体的压强p为
( )
A.p0+
B.
C.
D.
4.一开口向下导热均匀直玻璃管,通过细绳悬挂在天花板上,玻璃管下端浸没在固定水银槽中,管内外水银面高度差为h,下列情况中能使细绳拉力增大的是(
)
A.大气压强增加
B.环境温度升高
C.向水银槽内注入水银
D.略微增加细绳长度,使玻璃管位置相对水银槽下移
5.氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示,横坐标表示速率,纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比,由图可知( )
A.同一温度下,氧气分子呈现“中间多,两头少”的分布规律
B.两种状态氧气分子的平均动能相等
C.随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D.①状态的温度比②状态的温度高
6.如图所示,一开口向右的气缸固定在水平地面上,活塞可无摩擦移动且不漏气,气缸中间位置有一挡板,外界大气压为p0。初始时,活塞紧压挡板处;现缓慢升高缸内气体温度,则图中能正确反应缸内气体压强变化情况的p﹣T图象是()
A.
B.
C.D.
7.如图,上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置,开始时活塞放置在卡环a、b上,下方封闭了一定质量的气体。现缓慢加热缸内气体,直到活塞到达气缸口之前,下列能正确反映缸内气体体积压强变化的图象是(
)
A.
B.
C.
D.
8.如图所示,图线1和2分别表示一定质量的气体在不同温度下的等温线,下述说法正确的有( )
A.图线1对应的温度高于图线2
B.图线1对应的温度低于图线2
C.气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中,分子间平均距离增大
D.气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中,分子间平均距离减小
9.如图所示,汽缸内用厚度不计、质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,到汽缸底部距离为L,活塞与汽缸壁间的摩擦不计,汽缸导热性能良好,现缓慢地在活塞上加一定质量的细砂,活塞下移达到稳定,环境温度保持不变,大气压强为p0,重力加速度为g,则(
)
A.细砂质量为
B.汽缸内分子平均动能增大
C.汽缸内气体分子密度不变
D.单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的分子数增多
10.下列说法正确的是( )
A.布朗运动虽不是分子运动,但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动
B.扩散现象表明,分子在永不停息地运动
C.某物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则该物质的分子体积为
D.气体体积不变时,温度越高,单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多
11.某同学利用如图1所示传感器装置做“探究气体等温变化的规律”实验中,按如下操作步骤进行实验:
a.将注射器活塞移动到体积适中的V0位置,接上软管和压强传感器,通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0;
b.用手握住注射器前端,开始缓慢推拉活塞改变气体体积;
c.读出注射器刻度表示的气体体积V,通过DIS系统记录下此时的V与压强p;
d.重复b、c两步操作,记录6组数据,作p-V图。
结合上述步骤,请你完成下列问题:
(1)该同学对器材操作的错误是___________,因为该操作通常会影响气体的___________(选填“温度”“压强”或“体积”)。
(2)我们在探究一定质量气体压强跟体积关系的实验中,一定质量气体等温变化的p-V图线如图2所示,图线的形状为双曲线。一定质量的气体,不同温度下的等温线是不同的,如图3所示。请判断图3中的两条等温线的温度T1________T2(选填“>”“<”“=”)。
12.利用如图“验证玻意耳定律”的实验装置来验证查理定律。
(1)为了完成这个实验,除了图中给出的器材外,还需要________、托盘天平、热水、凉水和温度计,若大气压强为,活塞和框架的质量M,钩码质量为m,活塞的横截面积为s,重力加速度为g,则管内封闭气体压强为________。
(2)必须进行的实验步骤有:①用托盘天平称出活塞和框架的质量M,用气压计读出实验室中的大气压强p0。按图安装器材,在框架两侧挂上钩码,使注射器的下半部分位于量杯之中。往量杯中加入适量的凉水,使注射器内的空气柱位于水面之下。过几分钟后,记下钩码的质量和活塞下表面的位置。同时________。
②在量杯中加些热水,过几分钟后在框架两侧加挂适当质量的钩码,使________,记下钩码的质量。同时________。
③把步骤②重复4次。
(3)可用作图法来验证查理定律是否成立,该图线的横坐标所代表的物理量及其单位是________,纵坐标所代表的物理量及其单位是________。
13.定质量的理想气体经过如图所示的变化过程:A
—
B
—
C.己知气体在初始A状态的压强为,体积为,温度为,BA连线的延,线经过坐标原点,A
—
B过程中,气体从外界吸收热量为Q,B状态温度为T.试求:
①气体在B状态时的体积和在C状态时的压强;
②气体从A
—
B
—C整个过程中内能的变化.
14.某一热学装置如图所示,左侧容器开口;横截面积为左侧容器的右管竖直放置,上端封闭,导热良好,管长L0=1.5m,粗细均匀,底部有细管与左侧连通,初始时未装液体,右管里面气体压强等于大气压。现向左侧容器缓慢注入某种液体,当左侧液面高度为h1=1.3m时,右管内液柱高度h2=0.5m。(已知,大气压强p0=1.0×105Pa,右管内气体初始温度T0=300K,取g=10m/s2)。
①求此时右管内气体压强及该液体的密度;
②将右管内气体温度缓慢升高,则升高到多少可以刚好将右管中液体全部挤出?(不计温度变化对液体密度的影响)
15.如图,可自由移动的活塞将密闭气缸分为体积相等的上下两部分A和B,初始时A、B中密封的理想气体温度均为800
K,B中气体压强P=1.25×l05
Pa,活塞质量m=2.5
kg,气缸横截面积S=10
cm2,气缸和活塞均由绝热材料制成.现利用控温装置(未画出)保持B中气体温度不变,缓慢降低A中气体温度,使A中气体体积变为原来的
,若不计活塞与气缸壁之间的摩擦,求稳定后A中气体的温度.(g=10
m/s2)
16.如图甲所示,汽缸开口向上静置于水平地面上,用横截面积为S=1×10-4m2的活塞将一定量的理想气体密封在汽缸内。活塞静止时,活塞到汽缸底部的距离为H=0.3m。将一质量为m的重物(可视为质点)放在活塞上,活塞再次静止时,活塞到汽缸底部的距离为h=0.2m,该过程中缸内气体温度始终保持T1=300K。若对汽缸内气体缓慢加热,使其温度升高到T2,此时活塞刚好回到初位置,即此时活塞到汽缸底部的距离仍为H=0.3m。不计活塞质量,不计活塞与汽缸间的摩擦。取外界大气压强p0
=1.0×105Pa,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)重物的质量m;
(2)升温后的温度T2。
参考答案
1.A
【解析】
AB.分别过abcd四个点作出等压变化线,如下图所示;
保持体积不变,温度越高,则压强越大可知,在图象中,倾角越大,压强越小,所以,故A正确,B错误;
C.由图象可知,状态c到状态d体积增大,故C错误;
D.从状态a到状态c,温度升高,故D错误;
2.C
【解析】
在刚开始的很短时间内,火罐内部气体体积不变,由于火罐导热性良好,所以火罐内气体温度迅速降低,根据可知,气体压强减小,在外界大气压的作用下火罐“吸”在皮肤上,ABD错误,C正确。
故选C。
3.D
【解析】
对圆块进行受力分析:重力Mg,大气压的作用力p0S,封闭气体对它的作用力,容器侧壁的作用力F1和F2,如图所示.由于不需要求出侧壁的作用力,所以只考虑竖直方向合力为零,就可以求被封闭的气体压强.圆块在竖直方向上受力平衡
故
p0S+Mg=cos
θ
即
p=p0+
故D正确ABC错误。
故选D。
4.A
【解析】
管内密封气体压强
绳子的拉力等于
S表示试管的横截面积,要想拉力增大,则必须使得玻璃管内部的液面高度上升,当增大,则h增大;温度升高,气体体积增大,对外膨胀,h减小;向水银槽内注入水银或者略微增加细绳长度,使玻璃管位置相对水银槽下移,都使得h下降,故A正确,B、C、D错误;
故选A。
5.A
【解析】
A.同一温度下,中等速率大的氧气分子数所占的比例大,即氧气分子呈现“中间多,两头少”的分布规律,故A正确。
BC.随着温度的升高,氧气分子中速率大的分子所占的比例增大,从而使分子平均动能增大,则两种状态氧气分子的平均动能不相等,故BC错误;
D.由图可知,②中速率大分子占据的比例较大,则说明②对应的平均动能较大,故②对应的温度较高,故D错误。
故选A。
6.C
【解析】
BD.在p—T图象中,开始一段时间内,随着温度的升高,气体发生的等容变化,即,图象为一条过坐标原点的直线,BD错误;
AC.当压强增加到内外压强相等时,温度再升高,活塞将向右移动,气体发生等压变化,图象是一条水平时温度轴的直线,因此A错误,C正确。
7.D
【解析】
现缓慢加热缸内气体,直到活塞到达气缸口之前,先经历一个等容过程,温度升高,压强变大,减小;活塞离开卡环a、b后,缓慢加热缸内气体,直到活塞到达气缸口之前,是一个等压过程,温度升高,不变,体积变大。
A.A图与上述分析结论不相符,故A错误;
B.B图与上述分析结论不相符,故B错误;
C.C图与上述分析结论不相符,故C错误;
D.D图与上述分析结论相符,故D正确。
8.AC
【解析】
AB.
p-V图中,图线1在图线2外侧,其对应温度较高,A正确,B错误;
CD.图线1中,气体由状态A变为B为等温膨胀过程,体积增大,气体分子间的平均距离将增大,故C正确,D错误;
故选AC
9.AD
【解析】
A.由题意可知,气体发生等温变化,初状态有
末状态对细砂和活塞受力分析且由平衡可得
由等温变化有
联立解得
故A正确;
B.由于汽缸导热性能良好且环境温度保持不变即气体温度不变,则分子平均动能不变,故B错误;
C.气缸内封闭气体被压缩,体积减小,而质量不变,则气缸内气体分子密度增大,故C错误;
D.温度不变,气体分子的平均动能不变,平均速率不变,等温压缩时,根据玻意耳定律得知,压强增大,则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多,故D正确。
故选AD。
10.BD
【解析】
A.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动,而固体颗粒是由大量颗粒分子组成的,固体颗粒的运动是所有颗粒分子整体在运动,不能证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动,故A错误;
B.扩散现象表明分子在永不停息地做无规则运动,故B正确;
C.对于固体和液体能阿伏加德罗常数求出分子体积,但是气体不能用阿伏加德罗常数求解分子体积,只能求出其占据的空间,故C错误;
D.气体体积不变时,温度越高,气体分子的平均动能越大,则单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多,故D正确。
故选BD。
11.用手握住注射器前端
温度
<
【解析】
(1)[1][2]在进行该实验室要保持被封闭气体的温度不变化,所以试验中,不能用手握住注射器前端,否则会使气体的温度发生变化;
(2)[3]在图象中,根据可得
即离坐标原点越远的等温线温度越高,故
12.气压计
用温度计测出水温
气体体积不变
测出水温
气体温度,开尔文
气体压强,帕斯卡
【解析】
(1)[1]为了完成这个实验,除了图中给出的器材外,还需要气压计、托盘天平、热水、凉水和温度计;
[2]以活塞为研究对象,受力平衡
可得压强为
(2)①[3]过几分钟后,记下钩码的质量和活塞下表面的位置。同时用温度计测出水温;
②[4][5]在量杯中加些热水,过几分钟后在框架两侧加挂适当质量的钩码,使气体体积不变,记下钩码的质量。同时用温度计测出水温。
(3)[6][7]可用作图法来验证查理定律是否成立,横坐标表示温度,单位为开尔文;纵坐标表示气体压强,单位是帕斯卡。
13.①,
T
②Q-p0(-1)V0
【解析】
①气体从A变化到B时,发生等压变化,设B状态时的体积为V,根据盖吕萨克定律得到
解得V=T
气体从B变化到C时,发生等温变化,设C状态时的压强为p,根据玻意耳定律,p0V=pV0
解得:p=T
②气体从B→C过程中温度不变,内能不变.
气体从A→B过程中,体积变大,气体对外做功W=-P△V=-p0(-1)V0
气体从外界吸收热量为Q,
根据热力学第一定律,内能的变化△U=Q+W=Q-p0(-1)V0
14.①1.5×105
Pa,6.25×103kg/m3;②T=562.5K
【解析】
①设右侧管的横截面积为S,对右侧管内气体,由等温变化规律得
p0V0=p1V1
其中
V0=L0S,V1=(L0-h2)S
解得
p1=1.5×105
Pa
又
p1=p0+ρg(h1-h2)
解得
ρ=6.25×103
kg/m3
②对右侧管内气体,有
而
其中
解得
T=562.5K
15.450
K
【解析】
A中气体的体积变为原来的,则B中气体的体积变为原来体积的,即,B中气体发生等温变化,根据玻意耳定律有
解得稳定后B中气体的压强
=
1×l05
Pa
对A中气体,初态:
,=1×l05
Pa
末态:
=0.75×105
Pa
对A中气体,由理想气体状态方程有,解得
=450K
16.(1)0.5kg;(2)450K
【解析】
(1)甲到乙过程气体温度不变,由玻意耳定律,有
解得
(2)甲到丙过程气体体积不变,由查理定律,有
解得