宁阳第四中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：气体 单元测评（含解析）

气体
1．伽耳顿板可以演示统计规律．如左下图，让大量小球从上方漏斗形入口落下，则右下图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是（ ）
A． B． C． D．
2．足够长的U形玻璃管开口朝下竖直放置，管中有两段水银，右边封闭了一段长度LA的气体，左边的活塞也封闭了一段长度LB的气体，现将活塞缓慢地向上移动，左边的竖直管中始终有水银，两气柱长度变化是（　　）
A．LA不变，LB增大
B．LA不变，LB减小
C．LA减小，LB增大
D．LA增大，LB减小
3．水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空．当实际大气压相当于768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的度数只有750mm，此时管中的水银面到管顶的距离为80mm．当这个气压计的读数为740mm水银柱时，实际的大气压强为（　　）
A．739?mmHg B．756mmHg C．740?mmHg D．758?mmHg
4．如图所示，U形管封闭端内有一部分气体被水银封住，已知大气压力为p0，封闭部分气体的压强p以汞柱为单位为（　　）
A．p0+h2 B．p0-h1 C．p0-（h1+h2） D．p0+（h2-h1）
5．如图所示，一导热性良好的汽缸内用活塞封住一定量的气体(不计活塞与缸壁摩擦)，温度升高时，改变的量有(　　)
A．活塞高度h B．汽缸高度H
C．气体压强p D．弹簧长度L
6．关于气体压强的理解，哪一种理解是错误的（　　）
A．大气压强是由地球表面空气重力产生的，因此将开口瓶密闭后，瓶内气体脱离大气，它自身重力太小，会使瓶内气体压强远小于外界大气压强
B．气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的
C．气体压强取决于单位体积内分子数和分子的平均动能
D．单位面积器壁受到气体分子碰撞的平均压力在数值上就等于气体压强的大小
7．一定质量的理想气体，下列状态变化中不可能的是（　　）
A．使气体温度升高，体积增加，压强增大
B．使气体温度不变，而压强、体积同时增大
C．使气体温度降低，压强减小，体积减小
D．使气体温度升高，体积不变，压强增大
8．一定质量的理想气体，经图所示方向发生状态变化，在此过程中，下列叙述正确的是（　　）
A．1→2气体体积增大 B．3→1气体体积增大
C．2→3气体体积不变 D．3→1→2气体体积不断减小
9．一定量的理想气体，处在某一初始状态，现在要使它的温度经过变化后又回到初始状态，下述过程中可能实现的是（ ）
A．保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使体积增大
B．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使体积增大
C．先保持压强不变而减小体积，接着保持体积不变而使压强增大
D．先保持压强不变而增大体积，接着保持体积不变而使压强减小
10．如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空静止．设活塞与气缸壁之间无摩擦而且可以自由移动，缸壁导热性能良好，从而使缸内气体总能和外界大气温度相同，则下述结论正确的是（　　）
A．若外界大气压增大，则气缸上底面离地面高度将减小
B．若外界大气压增大，则弹簧将缩短一些
C．若气温升高，则气缸上底面离底面高度将减小
D．若气温升高，则气缸上底面离地面高度将增大
11．如图，有一薄壁小试管开口向下竖直地浮在很大的水银槽内，试管中有一长为h1的水银柱封住两段气体A、B，A、B气柱长分别为l1、l2，管内外水银面高度差为h2，在保持温度不变的情况下．
A．若外界大气压缓慢增加少许，则h2不变，l1变小，l2变小
B．若外界大气压缓慢增加少许，则h2变小，l1变大，l2变大
C．若用手轻按试管，使试管竖直向下移少许，则h2变大，l1变小，l2变小
D．若用轻按试管，使试管竖直向下移少许，则h2变小，l1变小，l2变大
12．关于对气体压强的理解，下列说法正确的是（　　）
A．气体的压强是由于地球对气体分子的吸引而产生的
B．气体的压强是由于气体分子频繁撞击器壁而产生的
C．气体压强大小取决于单位体积内的分子数和分子的平均动能
D．某一密闭容器中各器壁受到的气体压强是相同的13．如图所示，两端开口的U形导热玻璃管两边粗细不同，粗管横截面积是细管横截面积的2倍。管中装入水银，两管中水银面与管口距离均为12cm，大气压强为p0＝75cmHg．现将粗管管口封闭，然后将细管管口用一活塞封闭并将活塞缓慢推入管中，直至两管中水银面高度差达△h＝10cm为止，整个过程中环境温度保持不变，求活塞下移的距离。
14．如图，粗细均匀的U形管内装有密度为ρ的液体，U型管右臂上端封闭，左臂中有一质量不计的活塞，活塞横截面积为S。开始时用手握住活塞，使它与封闭端位于同一高度．此时两臂液面位于同一水平面内。液体上方各封闭有一定质量的理想气体，气柱长均为h．今将活塞由图示的位置向上缓慢移动，移动的距离为2h，此时两臂液面的高度差为h．设整个过程中气体温度不变，移动过程中活塞与管壁摩擦忽略不计，且活塞不漏气。问：
（1）移动活塞后，左臂液面上方压强为多少？
（2）设大气压强为p0，移动活塞前，需要多大的拉力才能使活塞保持静止。
15．某同学用玻璃瓶和吸管做了一个简易温度计，如图所示。室温27℃时，将装有半瓶水的圆柱形玻璃瓶竖直放置，插入粗细均匀的吸管至瓶底部，记下吸管没入水面的位置，刻度为27℃，测得水面以上吸管长度为12cm；重新将吸管插入瓶底，密封瓶口，再将瓶竖直放入57℃的温水中，一段时间后，吸管中水面上升了6cm，吸管该位置标记为57℃；将吸管的27℃标记和57℃标记间均匀刻线，并将吸管其它部分依次均匀刻线，即制成一简易温度计。
（1）该温度计最大量程是多少？
（2）若忽略吸管中水柱产生的压强，温度达最大量程时，瓶内水的体积占瓶容积的比例为多少？
16．利用如图所示的实验装置来测定容器内液体的温度，容器右侧部分水银压强计的左管中有一段长度为h=10cm的水银柱，水银柱下密封一段长为l=4 cm的空气柱B．实验开始时水银压强计的两侧水银柱上端在同一水平面，这时容器内液体的温度为27℃，后来对液体加热，通过向水银压强计右管中注入水银，使左管水银面仍在原来的位置，此时测得水银压强计左管中密封空气柱B的长度为l'=3 cm．已知外界大气压强为76 cmHg．求:
①加热后液体的温度t；
②向水银压强计右管中注入水银的长度．
17．如图所示，气缸放置在水平平台上，活塞质量为10 kg，横截面积为50 cm2，厚度为1 cm，气缸全长为21 cm，大气压强为1.0×105Pa，当温度为7 ℃时，活塞封闭的气柱长10 cm，若将气缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通。（g取10 m/s2，不计活塞与气缸之间的摩擦，计算结果保留三位有效数字）
①将气缸倒过来放置，若温度上升到27 ℃，求此时气柱的长度；
②汽缸倒过来放置后，若逐渐升高温度，发现活塞刚好接触平台，求此时气体的温度。
18．如图所示，均匀薄壁U形管，左管上端封闭，右管开口且足够长．管的横截面积为S，内装密度为ρ的液体．右管内有一质量m的活塞搁在固定卡口上，卡口与左管上端等高，活塞与管壁间无摩擦且不漏气．温度为T0时，左、右管内液面高度相等，两管内空气柱长度均为L，压强均为大气压强p0．现使两管温度同时缓慢升高，求：
①温度升高到多少时，右管活塞开始离开卡口上升?
②继续升温，当温度升高到多少时，左管内液面下降h?
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
让大量小球从上方漏斗形入口落下，显示出规律性，按正态分布，落在槽内左右小球的分布形状如C所示,故选C，
2．A
【解析】
【详解】
对于右边封闭的气体而言属于等压变化，在缓慢移动过程中，温度几乎不变，由理想气体状态方程可知，体积不变，所以不变，由于右侧压强不变，在压迫过程中，造成左右压强差增加，所以B部分压强变小，由理想气体状态方程可知，在温度不变时，压强变小，所以体积变大，A正确．
3．B
【解析】
【详解】
以管中封闭气体为研究对象，设玻璃管的横截面积为S，
初态：；
末态：；
根据玻意耳定律得：，代入得，解得：，B正确．
4．B
【解析】
【详解】
选右边最低液面为研究对象，右边液面受到向下的大气压强，在相同高度的左边液面受到液柱向下的压强和液柱上面气体向下的压强p，根据连通器原理可知：，所以，B正确．
5．B
【解析】
试题分析：气缸内的气体做等压变化，根据理想气体状态方程可以判断，温度升高时，体积增大气缸下落，结合牛顿第二定律判断气缸的受力情况．
选择活塞与气缸为整体对其受力分析，受到竖直向下的总重力和弹簧向上的拉力，在升温过程中，总重力不变，所以弹簧拉力不变，即弹簧长度不变，活塞的位置不变，A错误；气缸内的气体做等压变化，根据理想气体状态方程可以判断，温度升高时，体积增大气缸下落，所以缸体的高度变化，B正确C错误；选择活塞与气缸为整体对其受力分析，受到竖直向下的总重力和弹簧向上的拉力，在升温过程中，总重力不变，所以弹簧拉力不变，即弹簧长度不变，D错误．
6．A
【解析】
【详解】
A、是指地球上某个位置的空气产生的压强地球表面的空气受到重力作用，由此而产生的，而被密封在某种容器中的气体，其压强是大量的做无规则运动的气体分子对容器壁不断碰撞而产生的．它的大小不是由被封闭气体的重力所决定的．而是压强与温度和体积均有关，因此若温度与体积不变，则气体压强等于外界大气压强，故A错误．
B、密闭容器内的气体压强是大量气体分子频繁撞击器壁产生，容器处于完全失重状态时，气体分子依然频繁撞击器壁，压强不可能为零，故B正确．
C、气体压强取决于，分子的密集程度与分子的平均动能，即为单位体积内分子数和分子的平均动能，故C正确．
D、根据公式，可知单位面积器壁受到气体分子碰撞的平均压力在数值上就等于气体压强的大小，故D正确．
本题选择错误的故选A．
【点睛】
解该题关键要掌握知道温度是分子平均动能变化的标志和气体产生压强的原因是由于大量分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强．
7．B
【解析】
【详解】
A.使气体温度T升高，体积V增加，由理想气体方程可知，压强p可能增大，故A正确；
B.使气体温度T不变，由可知，压强p、体积V不能同时增大，故B错误；
C.使气体温度T降低，压强p减小，由可知，体积V可能减小，故C正确；
D.使气体温度T升高，体积V不变，由可知，压强p增大，故D正确．
故本题选B．
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．1→2是等温变化
p1V1=p2V2
压强变大，所以体积变小，故A错；
B．3→1是等压变化
温度变小，所以体积变小，故B正确；
C．2→3压强变小温度变高，根据
体积应变大，故C错；
D．综上，3→1→2气体体积一直减小，故D错误。
故选D。
9．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A：据理想气体状态方程可知，保持体积不变而减小压强，温度降低；接着保持压强不变而使体积增大，温度升高，可以回到初始温度．故A项正确．
B：据理想气体状态方程可知，保持体积不变而增大压强，温度升高；接着保持压强不变而使体积增大，温度升高，不可能回到初始温度．故B项错误．
C：据理想气体状态方程可知，保持压强不变而减小体积，温度降低；接着保持体积不变而使压强增大，温度升高，可以回到初始温度．故C项正确．
D：据理想气体状态方程可知，保持压强不变而增大体积，温度升高；接着保持体积不变而使压强减小，温度降低，可以回到初始温度．故D项正确．
10．AD
【解析】
外界大气压增大时，气体体积减小，但对于整个系统，弹簧的弹力恒等于系统的总重量，弹簧的形变量不变，故AB错误；若气温升高，缸内气体做等压变化，根据：，当温度升高时，气体体积增大，气缸上升，则气缸的上底面距地面的高度将增大，故C错误，D正确．所以D正确，ABC错误．
11．AC
【解析】
【分析】
分析两端气柱的压强变化，气体发生的是等温变化，根据玻意耳定律判断、的长度变化．
【详解】
薄壁小试管的质量可以不计，所以中气体压强等于大气压强，中气体压强等于，当外界大气压缓慢增加少许，、中的气体压强增大，根据玻意耳定律，体积减小，变小，变小；中的气体压强等于，知，即不变，A正确B错误；用手轻按试管，相当于施加一向下的力，、中气体压强均增大，变小，变小，变大，变大，C正确D错误．
【点睛】
本题要正确分析出与中的气体压强变化情况，判断出气体作等温变化，运用玻意耳定律进行动态变化分析．
12．BCD
【解析】
【详解】
A、B、气体的压强产生的机理是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，而不是地球引力产生的．故A错误、B正确．
C、从微观看，气体压强大小取决于单位体积内的分子数和分子的平均动能，故C正确．
D、某一密闭容器中各器壁受到的气体压强是相同的；故D正确．
故选BCD．
【点睛】
气体的压强产生的机理是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，而不是地球引力产生的，从微观看，气体压强大小取决于单位体积内的分子数和分子的平均动能，某一密闭容器中各器壁受到的气体压强是相同的．
13．11cm
【解析】
【详解】
由于粗管横截面积是细管的2倍，因此两管中水银面高度差达10cm时，左管下降8cm，右管上升2cm，整个过程发生的是等温变化，设右管横截面积为S，左管横截面积为s，以右管气体为研究对象，进行状态参量的分析为：
初状态：P0＝75cmHg ， V0＝12S
末状态：P1＝？，V1＝10S
根据P0V0＝P1V1，得末状态右侧气体的压强为：
以左管中的气体为研究对象，进行状态参量的分析为：
初状态：P0＝75cmHg ， V0′＝12s
末状态：P2＝P1+10cmHg＝100cmHg ，V2＝？
根据P0V0′＝P2V2，得：
即为此时左管的空气柱的长度为9cm，
因此活塞下移的距离为：L＝12﹣9+8＝11cm
14．（1）；（2）
【解析】
【详解】
解：(1)设活塞移动前后左、右臂气体压强分别为、、、
由玻意耳定律：对左臂气体有：
对右臂气体有：
又

可得：
(2)由可得：
对活塞由平衡条件知拉力为：
15．①87℃②
【解析】
【详解】
①Δt＝57℃－27℃＝30℃对应6cm，吸管长度为12cm，
则由刻度办法知，最大量程为27℃+2×30℃=87℃，
②由题意知：T1=300K，
被封闭气体积为等压变化由盖吕萨克定律得：
即
87℃时，被封闭气体体积增大
此时瓶中水的体积为瓶容积的
16．（1）；（2）水银压强计右管注入水银的长度为
【解析】
【分析】
【详解】
(I)由题意知，B部分气体发生等温变化，则初始时

根据玻意耳定律得：
得：
这时A气体压强
A气体做等容变化，初始时，
根据查理定律，
得
得
(II)设最终右侧水银面比左管中水银面高，由题意知
得，
所以水银压强计右管注入水银的长度为
17．①16.1cm ②100°C
【解析】
【详解】
对活塞，有气缸未倒过来时，
气缸倒过来后，
温度为7℃时，由等温方程有：
联立解得：
ⅰ．温度由7℃升高到27℃过程，由等压方程有
解得：
ⅱ．活塞刚好接触平台时，由等压方程有
解得：
【点睛】
正确使用气体状态方程，并根据题目给出的条件求出气体状态参量，根据状态方程求解即可．
18．（1） (2)
【解析】
【分析】
【详解】
（ⅰ）活塞未离开卡口前，右管内气体发生等容变化，由查理定律有
刚离开时，由活塞平衡可知
解得
（ⅱ）随着活塞上升，右管内气体的压强不变；当左管液面下降h时，左管气体的压强为

对左管气体，由理想气体状态方程有
．
【点睛】
（1）先根据平衡条件求解出活塞在离开卡口前后右管内气体压强，然后根据查理定律列方程求解；
（2）先求解出左管内气体已知的状态参量，然后根据理想气体状态方程列式求解．