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：气体 综合测试（含解析）

气体
1．一定质量的理想气体，在温度保持不变时体积膨胀，必定会发生变化是（　　）
A．气体分子的总数增加 B．气体分子的平均动能增大
C．单位体积内的分子数目减小 D．分子的速率都不发生变化
2．如图所示，活塞质量为m，缸套质量为M，通过弹簧吊放在地上，气缸内封住一定质量的空气，缸套与活塞无摩擦，活塞截面积为S，大气压强为p0，则(　　)
A．气缸内空气的压强等于
B．气缸内空气的压强等于
C．内外空气对缸套的作用力为(M＋m)g
D．内外空气对活塞的作用力为mg
3．一端封闭的玻璃管开口朝下浸入水中，在某一深度恰好能保持静止.如果水面上方大气压突然降低一些，玻璃管在水中的运动情况是（　　）
A．加速上升，直到玻璃管一部分露出水面
B．加速下降，直到水底
C．先加速下降，后减速下降至某一深度平衡
D．仍然静止
4．下列说法中正确的是(　　)
A．一定质量的理想气体在体积不变的情况下，压强p与摄氏温度t成正比
B．竹筏漂浮在水面上，是液体表面张力作用的结果
C．同种物质可能以晶体或非晶体两种形态出现
D．液晶是一种特殊物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体具有光学各向同性
5．如图，两端开口、粗细均匀的U形管竖直放置，用两段水银柱封闭一段气体。能使气柱变长的措施是（　　）
A．增大外界气压
B．减小外界气压
C．在U形管的左管滴入水银
D．在U形管的右管滴入水银
6．一定质量的理想气体在体积不变温度升高时，压强增大，从微观角度分析是因为（ 　）
A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力都增大
B．器壁单位面积上在单位时间内受到分子碰撞次数增多
C．气体分子数增加
D．气体分子数密度增大
7．下列说法正确的是（ ）
A．两个分子间的距离r存在某一值r0（平衡位置处），当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时分子间斥力小于引力
B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以反映出分子在做无规则运动
C．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，但最终还是达不到绝对零度
D．对于一定质量的理想气体，在压强不变而体积增大时，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少
8．封闭在气缸内的一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度从300K升高到600K时，以下说法正确的是　　
A．气体的密度增大一倍
B．气体分子的平均动能减小一半
C．气体的压强增大一倍
D．每秒撞击单位面积的器壁的分子数变大
9．如图所示，一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计．气缸内封闭了一定质量的理想气体．现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中
A．气体的内能增大
B．气缸内分子平均动能增大
C．气缸内气体分子密度增大
D．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多
10．气体压强是由大量气体分子撞击器壁引起的下列因素中，与气体压强大小有关的是　　
A．容器壁的面积 B．气体分子的数量
C．气体分子的质量 D．气体分子的运动速度大小
11．如图1所示，内壁光滑，导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体（ ）．(双选，填正确答案标号)
A．内能增加 B．对外做功
C．压强增大 D．分子间的引力和斥力都增大
12．由饱和汽与饱和汽压的概念判断下列说法哪些是正确的(　　)
A．气体和液体之间的动态平衡是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等
B．一定温度下饱和汽的密度为一定值，温度升高饱和汽密度增大
C．一定温度下的饱和汽压随饱和汽的体积增大而增大
D．一定温度下的饱和汽压随饱和汽的体积增大而减小
E.一定温度下的饱和汽压与饱和汽的体积无关
13．如图所示，活塞把密闭汽缸分成左、右两个气室，每室各与U形管压强计的一臂相连，压强计的两壁截面处处相同，U形管内盛有密度为ρ＝7.5×102 kg/m3的液体．开始时左、右两气室的体积都为V0＝1.2×10－2m3，气压都为p0＝4.0×103 Pa，且液体的液面处在同一高度，如图所示，现缓慢向左推进活塞，直到液体在U形管中的高度差h＝40 cm，求此时左、右气室的体积V1、V2．假定两气室的温度保持不变，计算时可以不计U形管和连接管道中气体的体积，g取10 m/s2．
14．贮气筒的容积为100 L，贮有温度为27 ℃、压强为30 atm的氢气，使用后温度降为20 ℃，压强降为20 atm，求用掉的氢气占原有气体的百分比？
15．如图1所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧汽缸的容积为V0，A、B之间容积为0.1V0．开始时活塞在A处，缸内气体压强为0.9p0（p0为大气压强），温度为297K，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B，求：
（1）活塞移动到B时，缸内气体温度TB；
（2）在图2中画出整个过程的p-V图线；
16．如图所示，是我们日常生活中的口服液玻璃药瓶简化模型，为了提高药效在生产的时候需要加热到一定的温度。假设药厂实验人员在室温（27oC）的时候将吸管插到药瓶的底部，整体竖直放在加热器里。玻璃药瓶高度为10cm，液面高度为9cm，吸管内外液面加热前是等高的，加热到480K的时候药效达到最佳。已知吸管自身很薄，其横截面积是药瓶截面积的，假定药液的密度很大，我们以汞代替药液计算，大气压p0取75cmHg，g取10m/s2，问吸管至少多长才能保证加热的时候不会让药液溢出？
17．某水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面 1m，如图所示，因上部混入少量空气，使其示数不准，当气温为 27℃，实际气压为 76cmHg 时，该气压计示数为 70cmHg．
①在相同气温下，若用该气压计测量气压，测得示数为 71cmHg，则实际气压应为多少?
②若在气温为-3℃时，用该气压计测得气压示数仍为 70cmHg，则实际气压应为多少?
18．如图，一根竖直的弹簧吊着一气缸的活塞，使气缸悬空而静止。设活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好，使缸内气体温度总能与外界大气温度相同，已知气缸重为G（不包括活塞），气缸底面积为S，不计气缸壁厚，开始时大气压强为p0，大气温度为T0，缸内气体体积为V0．求：
①开始时缸内气体的压强p.
②若外界大气压强不变，气体温度升高到T1，缸内气体对外做功W.
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
AC．该气体质量不变，分子的个数当然不会变化，体积增大，会使分子密度减小，气体对器壁的压强减小，故A错误，C正确．
BD．对一定质量的理想气体，温度不变则分子的平均动能不变，但这并不意味着每个分子的动能都不变，有少数分子的动能会减小，也有少数分子的动能会增大，动能变化的分子其速率将发生变化，故BD错误．
故选C．
【点睛】
明确温度和体积对压强的影响：温度是分子平均动能变化的标志．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．
2．A
【解析】
A、对缸套受力分析如图所示．
由力的平衡：
，
所以，，A对、B错；
C、内外空气对缸套和活塞的作用力为，所以CD均错误．
点睛：确定此封闭气体压强灵活选取研究对象是关键，也可以选活塞为研究对象，但要先求出弹簧的拉力，可以尝试．
3．A
【解析】
设玻璃管位于深h处，空气柱的压强：，若水面上方大气压强p突然降低一些，则空气柱的压强减小，由：可知，气体的体积将增大，空气柱排开水的体积增大，所以玻璃管受到的水的浮力增大，玻璃管将加速上升，上升的过程中h减小，空气柱的压强进一步减小，受到的浮力进一步增大，可使玻璃管顶部露出水面，故A正确．
点睛：本题结合共点力的平衡分析理想气体的状态变化，关键根据物体的平衡条件进行分析，抓住浮力与空气排开水的体积有关进行分析．
4．C
【解析】A、根据查理定律可知，一定质量的理想气体在体积不变的情况下，压强p与热力学温度K成正比，故A错误；
B、竹筏漂浮在水面上，是受到浮力作用的结果，变大表面张力，故B错误；
C、同种物质可能以晶体或非晶体两种形态出现，故C正确；
D、液晶是一种特殊物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体具有光学各向异性，故D错误。
点睛：该题考查 查理定律、表面张力、晶体与非晶体以及液晶的特性等，都是一些记忆性的知识点的内容，考点比较多，在平时的学习中多加积累即可。
5．B
【解析】
【详解】
A．使气柱变长，即为是被封闭的气体的体积增大，由是恒量可知，在温度不变的情况下，减小气体的压强，可以使气柱变长。设右端气柱上方的水银柱的高度为h。若增大外界气压，由
可知，被封闭气体的压强增大，气体的体积减小，气柱长度变短，选项A错误；
B．若减小外界气压，由
可知，被封闭气体的压强减小，气体的体积增大，气柱长度变长，选项B正确；
C．若在U形管的左管滴入水银，右端气柱上方的水银柱的高度不发生变化，被封闭气体的压强不变，气柱长度不变，选项C错误；
D．若在U形管的右管滴入水银，由
可知，被封闭气体的压强增大，气体的体积减小，气柱长度变短，选项D错误；
故选B。
【点睛】
该题考查到了被封闭气体的压强的分析，确定被封闭的气体的压强常用的方法有：①平衡法；②取等压面法。
6．B
【解析】
气体经历等温压缩，温度是分子热运动平均动能的标志，温度不变，分子热运动平均动能不变；故气体分子每次碰撞器壁的冲力不变；故A错误；由玻意耳定律可知气体的体积减小，分子数密度增加，故单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多．故B正确；气体的体积减小，分子数密度增加，但分子总数是一定的，故C错误，D正确；故选BD．
点睛：本题考查了气体压强的微观意义和温度的微观意义；气体压强与大气压强不同，指的是封闭气体对容器壁的压强，气体压强产生的原因是大量气体分子?对容器壁的持续的、无规则撞击产生的．气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定．
7．BCD
【解析】
【详解】
两分子之间的距离大于r0，分子间的引力大于斥力，故分子力表现为引力；当分子间距小于r0时，分子间的斥力大于引力，分子力表现为斥力，故A错误；布朗运动不是液体分子的运动而是固体小颗粒的运动，但它可以反映出分子在做无规则运动，故B正确；绝对零度无法达到，随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，但最终还是达不到绝对零度，故C正确；对于一定质量的理想气体，在压强不变而体积增大时，单位体积内的分子数减少，所以单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少，故D正确。故选：BCD。
【点睛】
本题考查热学中的基本性质，注意明确热力学定律、分子力与分子间距、布朗运动的实质和压强的微观解释是解题的关键，注意对其理解及应用.
8．CD
【解析】
【详解】
A：气体的质量和体积均不变，密度不变。故A项错误。
B：温度是分子热运动的平均动能的标志，分子热运动的平均动能与温度成正比，温度变为2倍，分子的平均动能变为2倍。故B项错误。
C：根据，气体体积不变，温度变为2倍，气体压强变为2倍。故C项正确。
D：气体的质量和体积均不变，故分子数密度不变，分子平均动能增加，则每秒撞击单位面积的器壁的分子数增加。故D项正确。
【点睛】
本题考查等容变化和气体压强的微观解释，要会根据条件判断气体做什么变化，变化后会产生什么样的影响，原因是什么。
9．CD
【解析】
金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温度压缩，温度不变，气体的内能不变．故A错误．温度不变，则气缸内分子平均动能保持不变．故B错误．气缸内封闭气体被压缩，体积减小，而质量不变，则气缸内气体分子密度增大．故C正确．温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多．故D正确．
故选CD．
10．CD
【解析】
【详解】
气体压强是气体分子撞击器壁引起的，从微观角度讲，气体压强与气体分子的密集程度和气体分子的平均动能有关，所以与气体压强有关的是气体分子的质量和气体分子运动的速度大小。故CD两项正确，AB两项错误。
【点睛】
气体压强与大气压强不同，指的是封闭气体对容器壁的压强，气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的。气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定．
11．AB
【解析】
试题分析：由于气缸导热良好，当环境温度升高时，理想气体的温度也会升高，内能增加，a正确，这时气缸内气体压强等于大气压与活塞产生的压强之和，保持不变，因此气体发生等压变化，压强不变，温度升高，气体膨胀，对外做功，b正确；c错误；气体分子间距离增加，由于气体认为是理想气体，分子间即不存在引力也不存在斥力，d错误．
考点：气体等压变化，热力学第一定律
12．ABE
【解析】
【分析】
掌握饱和汽的动态平衡规律，知道什么是动态平衡；饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度． 饱和汽压越大，表示该物质越容易挥发．饱和汽压与温度有关；
【详解】
当气体汽化和液化同时进行的过程中进行的速率相等时，饱和汽和液体之间的达到动态平衡，A正确；饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度；故一定温度下的饱和汽的分子数密度是一定值，相同温度下不同液体的饱和汽压一般是不同的；但饱和汽压不是与热力学温度成正比，B正确；饱和汽压与温度有关，一定温度下的饱和汽压和汽体的体积无关，CD错误E正确．
【点睛】
该题考查对饱和汽和饱和汽压的理解，解决本题的关键是知道饱和汽压的大小取决于物质的本性和温度，与体积无关．
13．V1＝8．0×10－3m3， V2＝1．6×10－2m3．
【解析】
【详解】
以p1、V1表示压缩后左室气体的压强和体积，p2、V2表示这时右室气体的压强和体积，p0、V0表示初态两室气体的压强和体积．
由玻意耳定律得
由题述可知体积关系
两气室压强关系
解以上四式得
解方程并选择有物理意义的解可得
代入数值，得 ，
14．31.7%
【解析】
【详解】
选取筒内原有的全部氢气为研究对象，且把没用掉的氢气包含在末状态中，则初状态p1＝30 atm，V1＝100 L，T1＝300 K；末状态p2＝20 atm，V2＝？，T2＝293 K，根据得 用掉的占原有的百分比为
15．（1）363K（2）见解析
【解析】
【分析】
（1）缓慢加热汽缸内气体，气体先发生等容变化，当压强等于外界大气压时，活塞缓慢向右移动，气体发生等压变化．根据查理定律，求解TB．
（2）根据气体经过三个状态变化过程，结合三个状态的P、V值，画出图象．
【详解】
（1）活塞离开A处前缸内气体发生等容变化
初态：P1=0.9P0 T1=297K
末态：P2=P0
根据查理定律得：
解得：活塞刚离开A处时的温度：
活塞由A移动到B的过程中，缸内气体作等压变化，由气态方程得：
解得：TB=1.1T2=1.1×330K=363K
（2）P-V图线如图．
16．13.5cm
【解析】
【详解】
设细管的截面积为S，高至少为H，玻璃瓶高度为h，液面下降△h，则玻璃瓶的截面积为10S，以密闭的气体为研究对象，T1=27oC=300K，T2=480K，密闭气体的截面积为10S-S=9S，
9S?△h=（H-h1）?S
根据理想气体的状态方程可得：=
联立解得：H=13.5cm。
17．（1）77.2cmHg；（2）75.4cmHg
【解析】
【详解】
解：(1)根据平衡知识得上部混有少量的空气压强为：
上部混有少量的空气体积：
若在气温为27℃时，用该气压计测得的气压读数为71cmHg
空气体积：
气体温度不变，根据玻意而定律得： ?

(2)

根据气体状态方程得：
代入数据解得：
18．(1) (2)
【解析】
【详解】
①对气缸受力分析根据平衡得：G+PS＝p0S，得:
②被封闭气体为等压变化，设温度升高后体积为V，由盖吕萨克定律得：，得:，积增大，气体对外做功，缸内气体对外做的功为：