四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-3：3.1气体实验定律 课时作业（含解析）

3.1气体实验定律
课时作业（含解析)
1．在“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，下列操作错误的是(
)
A．推拉活塞时，动作要慢
B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分
C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新装上继续实验
D．活塞与针筒之间要保持气密性
2．如图所示，均匀玻璃管开口向上竖直放置，管内有两段水银柱，封闭着两段空气柱，两段空气柱长度之比L2：L1＝2：1，两水银柱长度之比为LA：LB＝l：2，如果给它们加热，使它们升高相同的温度，又不使水银溢出，则两段空气柱后来的长度之比（
）
A．
B．
C．
D．以上结论都有可能
3．如图是表示一定质量的理想气体的状态变化过程图像，变化过程如图中箭头所示，则下列说法中，正确的是（
）
A．ab过程中单位体积内气体的分子数增大
B．bc过程气体分子的平均速率减小
C．cd过程中气体的密度减小，分子的平均动能增大
D．da过程中气体的总分子数不变，所有分子的总动能减小
4．一个横截面积为S=10Cm2的圆筒形容器竖直放置，金属圆块的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角是300，圆筒的质量为M=10Kg，不计圆块与容器壁之间的摩擦，若大气压强为P0=1.01×105Pa，则被圆块封闭在容器中的气体的压强P为（
）
A．1.01×105Pa
B．1.02×105Pa
C．2.01×105Pa
D．3.01×105Pa
5．如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，不考虑气体的分子势能则整个过程中汽缸内气体的内能（??
）
A．先增大后减小
B．先减小后增大
C．一直变大
D．保持不变
6．用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子S，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时：
A．氧气的温度不变
B．氢气的压强增大
C．氧气的体积增大
D．氧气的内能变大
7．一定质量的理想气体，由状态a经状态b变化到状态c，如图所示，图中能正确反映出这种变化过程的是(　　)
A．B．C．D．
8．如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则(
)
A．弯管左管内外水银面的高度差为h
B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大
C．若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁下降
D．若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升
9．下列说法错误的是__________
A．布朗运动反映微粒的分子运动
B．用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片是晶体
C．两物体接触达至热平衡时，内能相等
D．压缩气体需要用力，这是气体分子间有斥力的表现
E.
气缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时，单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少
10．一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p-V图像如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是(
)
A．气体经历过程1，其温度降低
B．气体经历过程1，其内能减少
C．气体在过程2中一直对外放热
D．气体经历过程1的内能该变量与经历过程2的相同
11．有一个容积V＝30L的瓶内装有质量为m的某种气体，由于用气，瓶中的压强由p1＝50atm降到p2＝30atm，温度始终保持0℃，已知标准状况下1mol气体的体积是22.4L，求：
①使用掉的气体的质量Δm；
②使用掉的气体的分子数．(阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1，保留两位有效数字)
12．粗细均匀的U形玻璃管竖直放置左端封闭右端开口，右端上部有一光滑轻活塞。初始时管内水银柱及空气柱长度如图所示。已知玻璃管的横截面积处处相同在活塞移动的过程中，没有发生气体泄漏，大气压强p0=76cmHg。
(i)求初始时左端气体的压强p1；
(ⅱ)若环境温度不变缓慢拉动活塞，当活塞刚好达到右端管口时，求左端水银柱下降的高度h。(解方程时可以尝试试根法)
13．一端封闭的、粗细均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管内用长的水银柱封闭了一段长的空气柱a，水银柱上表面距玻璃管开口端，现用带手柄的活塞（厚度不计）从开口端缓慢下压，水银柱下移（图中未画出），已知大气压，活塞与玻璃管气密性好且摩擦不计，环境温度保持不变，求：
(1)末状态空气柱a的压强；
(2)活塞从管口下移的距离。
参考答案
1．C
【解析】
保证温度不变，做实验时要注意缓慢推活塞，手不要握针管等．为保证质量不变，要密封好气体．
【详解】
本实验条件是温度不变，推拉活塞时，动作要慢，故A正确；本实验条件是温度不变，用手握住注射器含有气体的部分，会使气体温度升高，故手不能握住注射器，故B正确；研究的是一定质量的气体，压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量发生变化，故应该放弃该次实验重新做，故C错误；研究的是一定质量的气体，因此尽量将容器密封好，故D正确；因选错误的，故选C.
2．A
【解析】
设大气压为，由图示可以知道，封闭气体1、2分别为的压强:
对气体加热过程气体压强不变，气体发生等压变化，由盖吕萨克定律得
则
由于均匀加热，温度变化相等，又因为L2：L1＝2：1，则
所以
A.A项与上述计算结果相符，故A正确；
B.B项与上述计算结果不相符，故B错误；
C.C项与上述计算结果不相符，故C错误；
D.D项与上述计算结果不相符，故D错误．
3．D
【解析】
A.
由图可知，ab过程压强与热力学温度成正比，则ab过程为等容变化，气体体积不变，所以ab过程中单位体积内气体的分子数不变，故A错误；
B.
由图可知，
bc过程中气体温度升高，所以bc过程气体分子的平均速率增大，故B错误；
C.
由图可知，cd过程中，气体温度不变，分子的平均动能不变；cd过程中，气体温度不变，压强减小，则气体体积增大，气体的密度减小，故C错误；
D.
da过程中气体的质量不变，所以气体的总分子数不变，由图可知，T减小，分子平均动能减小，总分子数不变，所以所有分子的总动能减小，故D正确．
4．C
【解析】
以活塞为研究对象，分析受力：重力Mg、外界大气压力PoS，气缸壁的压力N和气缸内气体的压力F，其中
根据平衡条件得：
代入数据解得：
故C正确，ABD错误
5．B
【解析】
由，得到（C为定值）；从实线与虚线等温线比较可得出，PV的乘积先变小后变大，说明温度T先减小后增大，而理想气体的内能完全由温度决定，所以内能先将小后增大，B正确．
【点睛】根据气体状态方程和已知的变化量去判断其它的物理量．运用理想气体的内能与温度成正比判断整个过程中汽缸内气体的内能的变化．
6．D
【解析】
质量相同，则氢气的分子数多，温度相同表明两气体分子平均动能相同，则氢气压强大，释放后，活塞右移，氢气对氧气做功体积增大，氢气的压强减小，内能减少，温度降低，氧气内能增加，温度升高；
A.氧气的温度不变与分析不符，不符合题意；
B.氢气的压强增大与分析不符，不符合题意；
C.氧气的体积增大与分析不符，不符合题意；
D.氧气的内能变大与分析相符，符合题意。
7．C
【解析】
由图可知，理想气体由a到b经历了等容变化，压强增大，温度升高；由b到c经历了等温变化，压强减小，体积变大；
A.先为等温变化，再等容变化；故A不符合；
B.先是等容变化，再是等温变化，但等容变化是温度在降低，不符合题意，故B错误；
C.先是做压强增大的等容变化，再做压强减小的等温变化，故C正确；
D.先做等容变化，但压强在减小；后做等温变化，压强在增大，不符合题意，故D错误；
8．AD
【解析】
A.封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差，故左管内外水银面高度差也为h，故A正确；
B.弯管向上移动少许，封闭气体温度和压强不变，体积不变，故B错误；
C.
弯管向下移动少许，封闭气体温度和压强不变，体积不变，右管内的水银柱沿管壁上升，故C错误；
D.环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，故D正确。
9．ACD
【解析】
A.
布朗运动反映的是液体分子的无规则运动，而不是反映的固体微粒的分子运动，故A项与题意相符；
B.
烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母具有各向异性，一定是晶体，故B项与题意不相符；
C.
两物体接触达至热平衡时，温度相等，故C项与题意相符；
D.
气体之间分子距离很大，分子力近似为零，用力才能压缩气体是由于气体内部与容器外之间的压强差造成的，并非由于分子之间的斥力造成，故D项与题相符；
E.
气缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时，根据理想气体的状态方程可知，压强不变而体积增大，则气体的温度一定升高；温度是分子的平均动能的标志，温度升高则分子的平均动能增大，单个分子对器壁的撞击力增大，压强不变则单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少，故E项与题意不相符。
10．ABD
【解析】
AB.气体经历过程1，压强减小，体积变大，膨胀对外做功，内能减小，故温度降低，故AB正确；
C.
气体在过程2中，根据理想气体状态方程，刚开始时，体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热，然后压强不变，体积变大，膨胀对外做功，则温度升高，吸热，故C错误；
D.
无论是经过1过程还是2过程，初、末状态相同，故内能改变量相同，故D正确。
11．①Δm＝0.4m
②n＝1.6×1025个
【解析】①用气过程中，温度不变，由
p1V1＝p2V2，V2＝50
L
可得用掉的气体在压强为30
atm时的体积为ΔV＝V2－V1＝20
L，Δm＝0.4m
②再由p2ΔV＝p0V3
可得这部分气体在标准状况下的体积为
V3＝600
L
所以，
。
12．(1)
(2)
【解析】
分别对左、右管中气体利用玻意耳定律列方程求解，注意拉动活塞前后气体的长度和压强的关系。
【详解】
(1)初始时，两管液面高度差为，设左管中空气柱的压强为，右管中空气柱的压强为，有
由于活塞轻质光滑，所以
解得：；
(2)对于左管中的气体，初始时的长度为，拉动活塞后的压强为，长度为
由玻意耳定律得：
对于右管中的气体，初始时的长度为，拉动活塞后的压强为由玻意耳定律得：
拉动活塞后左端水银柱下降了h，由几何关系得：
此时，两管中液面高度差为
两管中气体压强满足
解得：h=2cm。
13．(1)；(2)
【解析】
(1)设玻璃管内横截面积为S，空气柱a的初态
，
末态
由玻意耳定律得
解得
(2)设活塞与水银柱间密闭气体末态的长度为，初态
，
末态
，
由玻意耳定律得
解得
活塞从管口下移距离为