东营市胜利第三十九中学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 同步练习（含解析）

1.2气体分子运动与压强
同步练习（含解析)
1．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明
B．布朗运动是花粉分子的无规则运动
C．两个分子在相互靠近的过程中，其分子力逐渐增大，而分子势能一定先减小后增大
D．一定质量的理想气体，当温度升高时，内能和压强都一定增大
2．一定质量的理想气体，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
3．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
4．如图所示，两个水平相对放置的固定气缸有管道相通，轻质活塞a、b用钢性轻杆固连，可在气缸内无摩擦地移动，两活塞面积分别为Sa和Sb，且SaA．活塞向左移动了一点
B．活塞向右移动了一点
C．活塞的位置没有改变
D．条件不足，活塞的位置变化无法确定
5．一定质量的理想气体经历下列哪些过程，其压强有可能回到初始压强的是（　　）
A．先等温压缩，后等容升温
B．先等容降温，后等温膨胀
C．先等容升温，后等温膨胀
D．先等容升温，后等温压缩
6．如图所示用压强传感器探究气体等温变化的规律，分别记录空气柱的压强P和均匀玻璃管内空气的体积V，实验数据如下表所示。数据中P和V的乘积越来越小，造成这一现象的原因可能是（　　）
序号
V/
ml
P/105Pa
P?V/105Pa·ml
1
20．0
1．001
20．020
2
18．0
1．095
19．710
3
16．0
1．231
19．696
4
14．0
1．403
19．642
5
12．0
1．635
19．620
A．实验环境温度升高
B．外界大气压强变小
C．注射器内的气体向外发生了泄漏
D．注射器活塞与筒壁间的摩擦力变大
7．一定量的理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da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和bc平行．则气体在（?）．
A．ab过程中体积不断增加
B．da过程中体积保持不变
C．cd过程中内能保持不变
D．bc过程中内能不断减少
8．如图所示，一根内径均匀，一端封闭，另一端开口的直玻璃管，长l=1m，用一段长h=14cm的水银柱封闭了长l0=60cm的气体。这时外部的大气压p0=76cmHg，气体温度t0=27°C，给气体缓慢加热，使液柱上升到管口时，气体温度为T1，继续加热至温度为T2后停止加热，液柱会自行全部离开玻璃管，则（　　）
A．T1=430K
B．T1=38.7℃
C．T2=430.22K
D．T2无法确定
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．图甲为固定在水平桌面深为H内壁光滑的气缸，面积为S的轻质活塞厚度不计，在缸内移动可保持气体质量不变。若经过一段时间发现活塞略微下降，可能的原因是__________；若要把图乙中静止在处的活塞竖直向上缓慢拉出气缸，请对拉力F大小作简要分析：__________。（拉出过程大气压强不变为P0）
12．如图所示，一定量的理想气体经历了A→B→C状态变化过程，状态A的温度是TA=300K，则状态B的温度TB=_____K；A→B→C全过程气体吸收热量为____J
13．如图，一端封闭的薄玻璃管开口向下，截面积S=1cm2，重量不计，内部充满空气，现用竖直向下的力将玻璃管缓慢地压人水中，当玻璃管长度的一半进人水中时，管外、内水面的高度差为△h=20cm。已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3，大气压强p0相当于高1020cm的水柱产生的压强，取g=10m/s2，求：（不考虑温度变化）
(i)玻璃管的长度l0；
(ii)继续缓慢向下压玻璃管使其浸没在水中，当压力F2=0.32N时，玻璃管底面到水面的距离h。
14．一竖直放置的U形试管，左侧封闭、横截面积为S，右侧开口、横截面积为2S。开始时左、右两侧的水银柱等高，左侧用水银封闭一定质量的理想气体，热力学温度为T1（未知）。现缓慢将左侧气体的温度降低到K，稳定时两管水银柱高度差h=6cm，左侧水银距离管顶cm，已知大气压强cmHg。求左侧理想气体的初始热力学温度T1？
参考答案
1．A
【解析】
A．不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散现象，扩散现象是分子运动的结果，是物质分子永不停息地做无规则运动的证明，故A正确；
B．布朗运动是悬浮在液体中花粉颗粒的无规则运动，不是花粉分子的无规则运动，布朗运动反映了液体分子的无规则运动，故B错误；
C．两个分子在相互靠近的过程中，开始两分子间的距离大于平衡间距，在两分子相互靠近过程中，分子引力先增大后减小，到平衡位置时，分子力变为0，距离再小，分子力就变成斥力，并随距离的减小而增大；而分子势能是先减小后增大，在平衡位置处，分子势能最小，故C错误；
D．对于一定质量的理想气体，温度升高，气体的内能一定增大；由理想气体状态方程（常数）知，一定质量的理想气体，当温度升高时，压强不一定增大，还与体积有关，故D错误。
故选A。
2．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。
3．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．
4．B
【解析】
初态对活塞根据平衡分析：；假设活塞不移动，气体体积不变，做等容变化：，现温度降低导致压强变小，小于外界大气压，而最终再次平衡时，，根据等温变化，，得到，所以最终体积减小，活塞向右移动，ACD错误，B正确
5．C
【解析】
A．根据理想气体状态方程
可知等温压缩、等容升温过程中，气体压强增大，而等容降温、等温膨胀过程中，气体压强减小，当气体先等温压缩，后等容升温时，分析可知，气体压强一直增大，其压强不可能回到初始压强，故A错误；
B．气体先等容降温，后等温膨胀，同理分析可知，气体压强一直减小，其压强不可能回到初始压强，故B错误；
C．气体先等容升温，后等温膨胀，同理分析可知，气体压强先增大后减小，其压强有可能回到初始压强，故C正确；
D．气体先等容升温，后等温压缩，同理分析可知，气体压强一直增大，其压强不可能回到初始压强，故D错误。
故选C。
6．C
【解析】
ABCD．根据理想气态方程式
其中n为一定质量的气体的物质的量，R为常量。因为探究过程为等温变化，实验数据中P和V的乘积越来越小，由等式可知n在减小，造成这一现象的原因可能是注射器内的气体向外发生了泄漏，ABD错误，C正确。
故选C。
7．AD
【解析】
从P-T图象知道ab过程中，温度不变，压强减小，根据气体状态方程PV/T=C，所以体积不断增加，故A正确．根据PV/T=C可知可知，因d点与O点连线的斜率大于a点与O点连线的斜率，可知d点对应的体积小于a点的体积，选项B错误；cd过程中，压强不变，温度降低，则内能减小，选项C错误；气体在bc过程中，温度降低，内能减小，故D正确．故选AD．
点睛：能够运用控制变量法研究多个物理量变化时的关系．知道P-T图象中某一点与原点连线的斜率的物理意义．知道理想气体的内能只与温度有关.
8．AC
【解析】
当气体加热到一定温度时，水银溢出一部分，此时管内水银长度为，根据理想气体状态方程可知
剩余水银长度满足
此时最大，对应温度升至最高，此后管内气体做等温膨胀，将剩余的水银挤出，所以
对应温度
（或）
AC正确，BD错误。
故选AC。
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．降温或增压
逐渐变大至
【解析】
[1]根据理想气体状态方程
（常数）
若经过一段时间发现活塞略微下降，即体积V减小，可能的原因是温度降低或压强增大；
[2]对初始状态的活塞受力分析：气缸内气体对活塞的压力和气缸外大气压力，由与活塞处于平衡状态，所以
即
在活塞竖直向上缓慢拉出气缸的过程中，温度不变，体积变大，由理想气体状态方程
（常数）
得，当由处拉到H处时，体积变为原来的二倍，气缸内气体的压强p减小为原来的，即
此时对活塞受力分析可得
气体压强减小，力F逐渐增大，则最终
12．100
2000
【解析】
[1][2]由A→B是等体过程，压强与温度成正比
解得
由A→B→C过程中，根据理想气态方程式
求得
经过A→B→C变化后温度不变，所以理想气体的内能不变,即
从B→C，气体体积增大，气体对外做功
再由
求得
即气体吸收热量2000J
13．(i)=41.6cm；(ii)274cm
【解析】
(i)设玻璃管长度一半压入水后管内气体的压强为，气体程度为，则
，
由玻意耳定律
得
=41.6cm
(ii)设管内气柱的长度为，压强为，则
解得
=32cm
其中
由玻意定律
得
h=274cm
14．368K
【解析】
理想气体在初始状态时，左、右两侧的水银柱等高，设此时左管气体与管顶的距离为，则
解得初始状态时左管气体与管顶的距离
cm
左侧气体的温度降低到K时，设此时左侧理想气体的压强为p2
解得
cmHg
由理想气体状态方程有
代入数据，左侧理想气体的初始热力学温度
K