山东省寿光中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：1.2气体分子运动与压强 跟踪训练（含解析）

1.2气体分子运动与压强
课时作业（含解析)
1．一定质量的理想气体，在温度不变的情况下压强变为原来的2倍，则体积变为原来的（　　）
A．4倍
B．2倍
C．
D．
2．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．
3．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
4．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
5．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
6．一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
7．甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、p乙，且p甲A．甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度
B．甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度
C．甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能
D．甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能
8．一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
9．一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示．下列说法中正确的是：(
)
A．过程中，气体体积增大，压强减小
B．过程中，气体压强不变，体积增大
C．过程中，气体压强增大，体积变小
D．过程中，气体内能增大，体积不变
10．下列说法正确的是（　　）
A．放飞的氢气球上升到一定的高度会胀破，是因为球内的气体压强增大
B．气体的状态不变，说明气体的体积、压强、温度均不发生变化
C．一定质量的气体，压强不变时，体积也不会变化
D．一定质量的气体，温度不变时，p－图象是一条过原点的直线，且直线的斜率越大，说明气体温度越高
11．如图所示是医院用于静脉滴注的示意图，倒置的输液瓶上方有一气室A，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中a管与大气相通，b管为输液软管，中间又有一气室B，而其c端则通过针头接入人体静脉。
（1）若气室A、B中的压强分别为pA、pB，外界大气压强p0，则三个压强的大小顺序应为_______；
（2）在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的速度是_______________（填“越滴越慢”、“越滴越快”或“恒定不变”）的。
12．宇航员航天服内气体的压强为1.0×105Pa，每平方米航天服上承受的气体压力为_____________N。由于太空几乎是真空，在太空中行走时航天服会向外膨胀，影响宇航员返回密封舱。此时，宇航员可以采取应急措施来减少航天服内部气体的压强，从而减小航天服的体积。写出一种措施：___________。
13．如图所示，粗细均匀的U型玻璃管在竖直平面内放置其中AB段水平，左右两管均竖直。右侧玻璃管内封闭一定质量的理想气体，气柱长度L＝10cm，左侧玻璃管开口且足够长。室温为27℃时，左右两管内水银柱的高度均为h＝10cm。求：右管内封闭气体为多少摄氏度时，两侧管内水银柱高度差为5cm（已知大气压强p0＝75cmHg）。
14．如图所示，竖直放置的导热U形管，右侧管比左侧管长15cm，右管横截面积是左管横截面积的2倍，左侧管上端封闭一定长度的空气柱（可视为理想气体），右侧管上端开口开始时与大气相通，当环境温度为t0=27℃时，左侧管中空气柱高h0=30cm，左侧管中水银面比右侧管中水银面高H=15cm，外界大气压强P0=75cm
Hg。
(1)求环境温度升高到多少摄氏度时，左侧空气柱长hl=40cm；
(2)若环境温度保持t0=27℃不变，而在右侧管中用活塞封住管口，并慢慢向下推压，最终使左侧空气柱长度变为20
cm，右侧水银柱未全部进入水平管，求活塞下推的距离。
参考答案
1．C
【解析】
根据理想气体状态方程有
在温度不变的情况下压强变为原来的2倍，体积变为原来的。
选项C正确，ABC错误。
故选C。
2．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。
3．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。
4．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。
5．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．
6．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；
7．BC
【解析】
AB．根据气体状态方程
由于甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，所以常量C和体积V相等，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、p乙，且
p甲＜p乙
所以
T甲＜T乙
故A错误，B正确；
CD．由于温度是分子热运动平均动能的标志，所以甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能，故C正确，D错误。
故选BC。
8．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．
9．AD
【解析】
a→b过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化；b→c过程中，气体压强不变，温度降低；根据理想气体状态方程=C，可得=，由图知P-T为过原点的直线，则c→a过程中气体的体积保持不变；理想气体的内能与气体的体积无关，仅与气体物质的量和温度有关，并且温度越高气体的内能增大
【详解】
A、由图可知a→b过程中气体的温度保持不变，内能的变化，由图可知Pa＞Pb，根据玻意耳定律PaVa=PbVb可得Va＜Vb，即气体压强减小，体积增大，气体对外做功W,由热力学第一定律：=W+Q可知，Q,气体要吸收热量,故A正确．
B、由图可知b→c过程中，气体压强不变，温度降低Tb＞Tc，内能的变化，根据=，可得Vb＞Vc，即气体体积减小，外界对气体功W，气体要吸收热量Q0，故B错误．
C、过程中根据=C，可得=，由图知P-T为过原点的直线，可知c→a过程中气体的体积保持不变，气体发生等容变化W=0，压强增大，温度升高，内能的变化，气体要吸收热量Q，故C正确，D错误．
故选AC
10．BD
【解析】
A．随着气球上升，球外空气压强减小，气球体积增大，最终气球会破裂，故A错误；
B．描述气体的物理量有气体的体积、压强、温度，当这三个物理量不变时，气体的状态不变，故B正确；
C．由理想气体状态方程可知，压强不变时，体积可能发生变化，故C错误；
D．由等温变化可得
则p－图像是一条过原点的直线，直线的斜率越大即越大，由理想气体状态方程可知，温度越高，故D正确。
故选BD。
11．
恒定不变
【解析】
(1)[1]设瓶内药液的高度h1，则A室的压强为
设a管口处到气室B的高度为h2，则气室B的压强为
故有
(2)[2]设气室B到针头处的高度为h3，则针头处的压强为，此处压强不变、输液软管内径也不变，故药液滴注的速度恒定。
12．
降低航天服气体温度或排出航天服内的气体
【解析】
[1][2]物体单位面积上受到的压力叫压强。根据压强的定义可知压力为N；为减小航天服的体积，最直接的办法就是排出航天服内的一些气体，又或者可以选择降低温度，根据气体热胀冷缩的规律，使航天服内气体的体积减小。
13．若左管水银面比右管低5cm，气体温度为77摄氏度；若右管水银面比左管低5cm，气体温度为﹣33摄氏度。
【解析】
以封闭气体为研究对象；初态压强P0＝75cmHg，体积V0＝LS，温度T0＝（273+27）K＝300K
若左管水银面比右管低5cm，其末态压强为：P1＝（p0﹣h）cmHg＝70cmHg
末态体积为：V1＝（L+2.5）S＝12.5S
根据理想气体状态方程得：
代入数据解得：T1＝350K＝77℃
若右管水银面比左管低5cm，其末态压强为：P2＝（p0+h）cmHg＝80cmHg
末态体积为：V2＝（L﹣2.5）S＝7.5S
代入数据解得：T2＝240K＝﹣33℃
14．(1)227℃；(2)27.5cm
【解析】
(1)左、右两管水银高度差为15cm，左管气体压强为
cmHg
设左侧管横截面积为，体积为
温度为
当左管液柱下降10cm时，判断可知左、右两管液面相平
cmHg
根据理想气体状态方程
解得
K，℃
(2)先选左侧空气柱为研究对象，，根据玻意耳定律得
可得
cmHg
当左侧空气柱长度变为20cm时，右侧水银面下降了
cm
再选右侧空气柱为研究对象，刚加上活塞时空气柱的高度
设活塞下推了时，左侧空气柱长度变为20cm，右侧空气柱压强
cmHg
空气柱高度
根据玻意耳定律
解得
cm