四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-3：3.3理想气体 跟踪训练（含解析）

3.3理想气体
课时作业（含解析)
1．左端封闭右端开口粗细均匀的倒置
U
形玻璃管，用水银封住两部分气体，静止时如图所示，若让管保持竖直状态做自由落体运动，则（
）
A．气体柱Ⅰ长度减小
B．气体柱Ⅱ长度将增大
C．左管中水银柱A将上移
D．右管中水银面将下降
2．如图所示，一定质量的气体由状态A到状态B再到状态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中（
）
A．从A到B的过程温度降低
B．从B到C的过程温度升高
C．从A到C的过程温度先升高再降低
D．从A到C的过程温度先降低再升高
3．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（
）
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故
B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
C．一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100℃上升到200℃时，其体积增大为原来的2倍
D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大
4．在地面上用高强度的刚性绝热容器封闭一定质量的气体，测得容器内气体压强为。现将该容器连同容器内的气体沉入100
m深的海水中，已知在海水中每下降10
m由于海水重量而增加的压强为，则下列说法中正确的是
(
)
A．容器中气体压强仍为
B．容器中气体压强增加到
C．容器中气体压强增加到
D．条件不足，无法确定容器中气体压强
5．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为P1、V1、T1在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为P2、V2、T2下列关系正确的是（
）
A．P1
=P2
，V1
=2V2，T1
=0.5T2
B．P1
=P2
，V1
=0.5V2，T1
=2T2
C．P1
=2P2
，V1
=2V2，T1
=2T2
D．P1
=2P2
，V1
=V2，T1
=2T2
6．对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是
(
)
A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变
B．若气体的内能不变,其状态也一定不变
C．若气体的温度随时间不断升高,其压强也一定不断增大
D．当气体温度升高时，气体的内能一定增大
E.保持气体的体积不变,当温度升高时,每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
7．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为P1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为P2、V2、T2，下列关系正确的是
A．P1＝P2，V1＝2V2，T1＝2T2
B．P1＝P2，V1＝V2，T1=2T2
C．P1＝2P2，V1＝2V2，T1＝2T2
D．T1=T2
，P1＝2P2，
8．密闭的固定容器内可视为理想气体的氢气温度与外界空气的温度相同，现对该容器缓慢加热，当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时，则
A．氢分子的平均动能增大
B．氢分子的势能增大
C．氢气的内能增大
D．氢气的内能可能不变
E.
氢气的压强增大
9．一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的a→b、b→c、c→d、d→a四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在(　　)
A．a→b过程中不断增加
B．b→c过程中保持不变
C．c→d过程中不断增加
D．d→a过程中保持不变
E.d→a过程中不断增大
10．如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止．设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，则下列结论中正确的是
A．若外界大气压增大，则弹簧压缩量保持不变
B．若外界大气压增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大
C．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小
D．若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大
11．如图所示，倾角为α=37°的斜面固定在水平地面上，置于其上的物块质量为m
=50kg，物块与斜面间动摩擦因数为μ=0.5，另有一气缸也固定在水平地面上，用轻质光滑活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞和物块之间用跨过两个等高光滑定滑轮的轻绳连接（连接物块的轻绳与斜面平行，连接活塞的轻绳竖直），物块恰好不下滑。测得此时封闭气体温度为T=540K，已知活塞横截面积为S=0.01m2，气缸外大气压强为P0=1.0×105Pa，重力加速度为g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
①
若对封闭气体降温，物块始终保持静止不动，则封闭气体的最低温度为多少？
②
若物块恰好不下滑，活塞因气密性不佳而出现了缓慢漏气，气体温度始终保持T1不变，要让物块仍能保持静止不动，漏出的气体与漏气前气体质量比最大为多少？
12．如图是简易水银开关温度报警装置，其原理是：导热性能良好的竖直均匀细管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警声。开始空气柱温度为27°C时，长度L1为20cm，水银柱上表面与导线下端的距离L2为12cm，管内水银柱高h为4cm，大气压强p0为76cmHg。（忽略温度升高时水银、玻璃管等发生的微小形变）
(1)当空气柱温度达到多少时，蜂鸣器会报警？
(2)若要使该装置在123°C时开始报警，至少应该再往管内注入多高的水银柱？
13．竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强为p0，重力加速度为g，求空气柱a、b的压强各多大.
14．如图所示，气缸Ⅰ和Ⅱ的活塞用轻质硬杆相连，活塞面积，两活塞可以自由移动，气缸固定。平衡时活塞距气缸底部均为，两气缸内气体的温度均为，外界大气压强为，气缸Ⅰ内气体压强为。试求：
(1)此时气缸Ⅱ内气体的压强为多大？
(2)现使气缸I中的气体缓慢加热至600K，同时保持Ⅰ中气体的温度不变，则活塞移动的距离为多少？
参考答案
1．A
【解析】
设大气压强为，由图示可知，封闭气体压强：
当U型管做自由落体运动时，水银处于完全失重状态，对封闭气体不产生压强，封闭气体压强都等于大气压。
AD.气柱I的压强变大，温度不变，由玻意耳定律可知，气体体积变小，气柱长度变小，右管中的水银面上升，故A正确，D错误；
BC.Ⅱ部分气体压强不变，温度不变，由理想气体状态方程可知，气体体积不变，气柱长度不变，左管中水银柱A不动，故B错误，C错误。
2．C
【解析】
A.
根据理想气体状态方程知，与成正比，越大，越高，从到的过程，增大，则温度升高，故A错误；
B.
从到的过程，减小，则温度降低，故B错误；
CD.
由上分析可知从到的过程温度先升高再降低，故C正确，D错误。
3．B
【解析】
A．
气体分子之间的距离很大分子力近似为零，气体如果失去了容器的约束就会散开，是由于分子杂乱无章运动的结果，故A错误；
B．
一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽时，吸收热量，内能增加，由于分子平均动能不变，因此分子势能增加，故B正确；
C．一定质量的理想气体，压强不变时，体积与热力学温度成正比，温度由100K上升到200K时，体积增大到原来的2倍，100℃上升到200℃时，热力学温度不是2倍关系，故C错误；
D．气体的压强与单位体积内的分子密度、分子的平均撞击力都有关；气体温度升高，气体分子的平均动能增大，分子的平均撞击力增大；若同时气体的体积最大，单位体积内的分子密度减小，气体的压强不一定增大。故D错误；
4．A
【解析】
高强度的刚性绝热容器封闭一定质量的气体，沉入100m深的海水中，气体的体积温度不变，根据
则气体的压强不变。
A.
容器中气体压强仍为，与分析相符，故A正确。
B.
容器中气体压强增加到，与分析不符，故B错误。
C.
容器中气体压强增加到，与分析不符，故C错误。
D.
条件不足，无法确定容器中气体压强，与分析不符，故D错误。
5．D
【解析】
试题分析：一定质量的理想气体，其气体状态方程为P1V1/T1=P2V2/T2，当p1=p2，V1=2V2时，有T1="2"
T2，所以A选项错误；当p1=p2，V1=V2/2时，有T1=
T2/2，所以B选项错误；当p1=2p2，V1=2V2时，T1=
4T2,，所以C选项错误；当
p1=2p2，V1=V2时，有T1=
2T2所以D选项正确。
考点：本题考查对理想气体状态方程的应用。
6．ADE
【解析】
A．由理想气体的状态方程可知，若气体的压强和体积不变，则其温度不变，其内能也一定不变，A正确；
B．若气体的内能不变，其温度也不变，气体的压强和体积可能发生变化，气体的状态也可能变化，B错误；
C．由理想气体状态方程可知，若气体的温度随时间不断升高，体积同时变大，其压强可能不变，C错误；
D．理想气体内能由温度决定，气体温度升高，气体内能一定增大，D正确；
E．气体体积不变，温度升高，压强增大，则每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，E正确。
7．AD
【解析】
由题意可知考查理想气体状态方程的应用，根据理想气体状态方程计算可得。
【详解】
由理想气体状态方程
可知，当p1＝p2，体积和热力学温度成反比，V1＝2V2，T1＝2T2
故A正确；
B．由A分析可知当p1＝p2，V1＝V2，T1=T2，故B错误。
C．由理想气体状态方程
可知，当p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝4T2，故C错误。
D．由理想气体状态方程
可知，当T1=T2
，p1＝2p2，，故D正确。
【点睛】
一定质量的理想气体满足理想气体状态方程，根据公式计算可得。
8．ACE
【解析】
温度升高，则氢分子的平均动能增大，选项A正确；理想气体的分子势能为零，选项B错误；
一定质量的理想气体的内能只与温度有关，则氢气的内能增大，选项C正确，D错误；气体的体积不变，温度升高，根据PV/T=C可知，氢气的压强增大，选项E正确；故选ACE.
9．ABE
【解析】
A.由题图可知a→b温度不变，压强减小，所以体积不断增大，故A正确；
B.bc的延长线通过原点，则b→c是等容变化，体积不变，故B正确；
C.c→d压强不变，温度减小，则体积不断减小，故C错误；
DE.一定质量的理想气体，由=R（常数）知，V=，从图线知逐渐减小，所以气体体积不断增大，故D错误，E正确．
10．AD
【解析】
A.以气缸与活塞组成的系统为研究对象，系统受重力与弹簧弹力作用，外界大气压增大，大气温度不变时，系统所受重力不变，由平衡条件可知，弹簧弹力不变，弹簧的压缩量不变，故A正确；
B.选择气缸为研究对象，竖直向下受重力和大气压力pS，向上受到缸内气体向上的压力p1S，物体受三力平衡：
G+pS=p1S
若外界大气压p增大，p1一定增大，根据理想气体的等温变化pV=C(常数)，当压强增大时，体积一定减小，所以气缸的上底面距地面的高度将减小，故B错误；
C.以气缸与活塞组成的系统为研究对象，系统受重力与弹簧弹力作用，系统所受重力不变，由平衡条件可知，弹簧弹力不变，所以活塞距离地面高度不变，故C错误；
D.若大气温度升高，气体温度T升高，外界大气压不变，气体压强p不变，由盖吕萨克定律：可知，气体体积增大,活塞不动，所以汽缸向上运动，即汽缸的上底面距地面的高度将增大，故D正确。
11．①K；②
【解析】
①物块恰好不沿斜面下滑，设绳上拉力为，由物块平衡可得
①
=100N
设气体的压强为，由活塞的平衡有
②
Pa
对气体降温时，气体压强变小，绳上拉力变大，会出现物块恰好不上滑的临界状态，设此时绳上拉力为，由物块的平衡得
③
=500N
设气体的压强为，由活塞的平衡有
④
Pa
气体在降温过程中做等容变化，有
⑤
得
K
⑥
②漏气前气体压强为，漏气后物块恰好不上滑时气体压强为，设漏气前气体体积为，漏出部分气体的体积在压强为时体积为，气体做等温变化，有
⑦
得
⑧
故可得漏出气体与漏气前气体质量比最大为
。
12．(1)207°C；(2)8cm
【解析】
(1)温度升高时，管内气体做等压变，有
其中
，，
解得
即时，蜂鸣器会报警。
(2)以为压强单位，设加入水银柱，在时会报警，有：
其中
解得
13．pa=p0＋ρg(h2－h1－h3)　pb=p0＋ρg(h2－h1)
【解析】
从开口端开始计算，右端大气压强为p0，根据连通器原理，同种液体同一水平面上的压强相同，
所以b气柱的压强为pb=p0＋ρg(h2－h1)；
以高为h3的液柱为研究对象，由平衡条件知paS＋ρgh3S=pbS
a气柱的压强为pa=pb－ρgh3=p0＋ρg(h2－h1－h3).
14．(1)；(2)
【解析】
气缸类问题以及理想气体状态方程的应用。
【详解】
(1)对活塞和轻杆整体﹐由平衡条件，有
解得。
(2)气缸Ⅱ中的气体缓慢加热时，活塞向左移动，设活塞移动的距离为x，对气缸Ⅰ中气体，由玻意耳定律，有
对气缸1I中气体，由气态方程，有
对活塞和轻杆整体，由平衡条件，有
联立解得。