山东省寿光中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：4.1气体的实验定律 跟踪训练（含解析）

4.1气体的实验定律
课时作业（含解析)
1．一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量发生变化的是（　　）
A．分子的平均速率
B．单位体积内的分子数
C．分子总数
D．分子的平均动能
2．一只轮胎容积为V=8L，已装有p1=1
atm的空气．现用打气筒给它打气，已知打气筒的容积为V0=1L，设打气过程中轮胎容积及气体温度维持不变，大气压强p0=1
atm，要使胎内气体压强达到p2=2.5
atm，应至少打多少次气？（
）
A．8次
B．10次
C．12次
D．15次
3．如图所示，封有空气的气缸挂在测力计上，测力计的读数为已知气缸质量为，内截面积为活塞质量为，气缸壁与活塞间摩擦不计，外界大气压强为，则气缸内空气的压强为　　
A．
B．
C．
D．
4．一定质量的理想气体，其起始状态和终了状态分别与图中的A点和B点
相对应，它们的压强相等，则下列过程中可能的是（
）
A．先保持体积不变增大压强，后保持温度不变减小体积
B．先保持温度不变增大压强，后保持体积不变升高温度
C．先保持温度不变减小压强，后保持体积不变升高温度
D．先保持体积不变减小压强，后保持温度不变减小体积
5．一定质量的理想气体，由状态A经状态B沿直线AC变化到状态C，如图所示，气体在A、B、C三个状态中的温度之比是（
）
A．1：3：5
B．2：4：6
C．3：4：3
D．4：3：4
6．用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空（如图①）．现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器（如图②），这个过程称为气体的自由膨胀．下列说法正确的是（
)
A．自由膨胀过程中，气体分子只作定向运动
B．自由膨胀前后，气体的温度不变
C．自由膨胀前后，气体的压强不变
D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分
7．如图所示为A、B两部分理想气体的V－t图象，已知该两部分气体是质量相同的同种气体，则下列说法正确的是
(　　)
A．当t＝273℃时，气体的体积A比B大0.2
m3
B．当tA＝tB时，VA∶VB＝3∶1
C．当tA＝tB时，A气体的分子密集程度大于B气体分子的密集程度
D．A、B两部分气体都做等压变化，它们的压强之比pA∶pB＝1∶3
8．图为医院为病人输液的部分装置，图中A为输液瓶，B为滴壶，C为进气管，与大气相通．则在输液过程中瓶A中尚有液体，下列说法正确的是（　　）
A．瓶A中上方气体的压强随液面的下降而减小
B．瓶A中液面下降，A中上方气体的压强变大
C．滴壶B中的气体压强随A中液面的下降而减小
D．在瓶中药液输完以前，滴壶B中的气体压强保持不变
9．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
10．如图所示，一个两端封闭的玻璃管内有一段水银柱，a、b
两端各封闭有
一定质量的气体，下列情况能使水银柱向a端移动的是（
）
A．让玻璃管以b端为圆心在竖直平面内慢慢转过
60°角
B．给玻璃管整体加热升温
C．让玻璃管自由竖直下落
D．让玻璃管加速竖直上升
11．简易温度计构造如图所示．两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接，在管中灌入水银后，将左管的上端通过橡皮塞插入玻璃泡．在标准大气压下，调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度．多次改变温度，重复上述操作．
（1）玻璃泡内封闭气体发生的状态变化可近似的认为是_______变化．初始温度为t1＝0oC，当温度为t2＝25
oC，则封闭气体的压强为_______cmHg．
（2）（单选题）此温度计的特点是（__________）
A．刻度均匀，刻度值上小下大
B．刻度均匀，刻度值上大下小
C．刻度不均匀，刻度值上小下大
D．刻度不均匀，刻度值上大下小
（3）当大气压减小时，左右两管的液面相比________（选填“左管高”“一样高”或“右管高”），用该温度计测得的温度值_______（选填“偏大”或“偏小”）．
12．一端封闭的圆筒内用活塞封闭着一定质量的理想气体，它分别处在如图所示的三种状态时的温度、和的大小关系是_________
13．在“探究气体等温变化的规律”实验中,封闭的空气如图所示，U型管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76cm汞柱高，图中给出了气体的两个不同的状态，实验时甲图气体的压强为__________cmHg；乙图气体压强为__________cmHg。
14．如图所示，A、B、C三只相同的试管，用细绳拴住封闭端悬挂在天花板上，开口端插入水银槽中，试管内都封有气体，三管静止时，三根细绳的张力分别为FA、FB、FC，A管内水银面与管外相平，B管内水银面比管外低，C管内水银面比管外高，则三管中气体压强最小的是_____管，FA、FB、FC的大小关系是____________。
参考答案
1．B
【解析】
AD．气体温度不变，气体分子的平均动能一定，所以气体分子的平均速率一定，AD错误；
BC．根据玻意尔定律可知等温变化过程中气体的体积发生变化，气体分子总数不变，所以单位体积内的分子数会发生变化，B正确，C错误。
故选B。
2．C
【解析】
设打气n次，根据波意尔定理：即：，解得：，ABD错误C正确
3．B
【解析】
AB．设缸内气体的压强为，以活塞为研究对象，活塞受重力mg、大气压向上的压力和气缸内气体的向下的压力；根据平衡条件得
解得．故A项错误，B项正确．
CD．以气缸为研究对象，气缸受重力Mg、大气压向下的压力和气缸内气体的向上的压力，测力计向上的拉力F；根据平衡条件得
解得，故CD两项错误。
4．C
【解析】
根据理想气体状态方程
恒量
A．第一个过程，保持体积不变增大压强，第二个过程，保持温度不变减小体积→增大压强，两次都是压强增大，最终的压强一定增大不可能不变，A错误；
B．第一个过程，保持温度不变增大压强，第二个过程，保持体积不变升高温度→增大压强，两次都是压强增大，最终的压强一定增大不可能不变，B错误；
C．第一个过程，保持温度不变减小压强，第二个过程，保持体积不变升高温度→增大压强，第一次压强减小，第二次压强增大，最终的压强可能不变，C正确；
D．．第一个过程，保持温度不变减小压强，第二个过程，保持温度不变减小体积→压强减小，两次都是压强减小最终的压强一定减小不可能不变，D错误。
故选C。
5．C
【解析】
由图可求得A、B、C三个状态pV之比为：
pAVA：pBVB：pCVC=（3×2）：（2×4）：（1×6）=3：4：3
根据理想气体状态方程，温度T与pV成正比，求出pV之比，则得A、B、C三个状态中的温度之比：
TA：TB：TC=3：4：3。
A．1：3：5，与结论不相符，选项A错误；
B．2：4：6，与结论不相符，选项B错误；
C．3：4：3，与结论相符，选项C正确；
D．4：3：4，与结论不相符，选项D错误；
6．B
【解析】
A.分子时刻做无规则的热运动，不可能只做定向运动，故A错误．
BC.自由膨胀过程中由于不受阻力作用，不做功，由于容器绝热，因此，由，气体的内能不变，因此温度也不变，膨胀后气体的体积增大，所以压强减少，故B正确，C错误；
D.根据热力学第二定律可知，气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故D错误．
7．BD
【解析】
A．根据V-t图象可知
当t=273℃时，即
t=273+273K=546K
代入上式可得气体的体积A比B大0.4m3，故A错误；
B．当
tA=tB
时
故B正确；
C．当
tA=tB
时
VA：VB=3：1
又两部分气体是质量相同的，因此B气体的密度比A大，故C错误；
D．根据理想气体的状态方程有
代入数据解得
pA：pB=1：3
D正确。
故选BD。
8．BD
【解析】
AB．瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差，瓶A中的液体面下降，液体产生的压强就减小，所以瓶A中上方气体的压强会增大，故A错误，B正确；
CD．进气管C处的压强为大气压强，不变化，从C到滴壶B之间的液柱高度不变，所以滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的，故C错误，D正确。
故选BD。
【点睛】
此题关键是知道插在瓶中的两只管口处的压强差是不变的，所以才使得B中气体压强是不变的。
9．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。
10．ABC
【解析】
A．假设水银柱不动，由于玻璃管倾斜，水银柱产生的压强减小，因此上端空气柱产生的压强加上水银柱产生的压强小于下端空气柱产生的压强，因此水银柱上移，A正确；
B．初态
假设水银柱不动，气体发生的等容变化
可得
因此水银柱上移，B正确；
C．让玻璃管自由竖直下落，水银柱处于失重状态，不能产生压强，因此水银柱上移，C正确；
D．玻璃管加速竖直上升，水银柱处于超重状态，产生的压强增大，因此水银柱下移，D错误。
故选ABC。
11．等容（等体积）
82.96
A
右管大
偏大
【解析】
（1）[1][2]．由于竖直玻璃管较细，所以玻璃泡内封闭气体发生的状态变化可近似的认为是等容变化，初始温度为t1＝0oC，当温度为t2＝25
oC，由公式
可解的封闭气体的压强为
（2）[2]．改变温度后，左右两管的液面始终相平，可知玻璃泡中的气体做等压变化，
根据盖-吕萨克定律
设玻璃管的横截面积为S，温度变化过程中，左管液面下降h高度，则有
温度变化与液面高度变化呈线性函数，故此温度计刻度均匀，温度升高，液面下降，故刻度值上小下大，故A项正确．
（3）[4][5]．当大气压减小时，左边的压强高于左边的压强所以液柱右移，左右两管的液面相比右管高，在用公式
V1测量偏小，导致温度测量偏高．
12．
【解析】
[1]状态A和状态C的压强相等，根据盖—吕萨克定律得
由于得
状态A和状态B体积相等，根据查理定律
由于得
综合可得
13．76
80
【解析】
[1]．甲图中管中两边液面相平，可知气体的压强为76cmHg；
[2]．乙图气体压强为76+4=80cmHg。
14．C
【解析】
[1]根据同一液面处压强相等知：A中压强等于大气压，B中压强大于大气压，C中压强小于大气压，故气体压强最小的为C；
[2]对玻璃管受力分析，受重力，拉力，管内、外气体对其向上的压力差，根据平衡条件，有
C中压强最小，拉力最大，B中压强最大，拉力最小，故。