怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：气体 单元测试（含解析）

气体
1．如图，竖直放置、开口向下的试管插入水银漕,封闭一段气体，若试管略微向上移动．管内气体（　　）
A．压强增大，体积增大
B．压强增大，体积减小
C．压强减小，体积增大
D．压强减小，体积减小
2．下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的气体，当温度升高时，压强一定增大
B．一定质量的气体，当体积减小压强一定增大
C．一定质量的气体，当温度不变时,体积减小，压强一定增大
D．一定质量的气体，当体积不变时,温度升高，压强一定减小
3．两个容器A、B，用截面均匀的水平细玻璃管相连，如图所示，A、B所装气体的温度分别为和，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高，那么水银柱将（　　）
A．向右移动
B．向左移动
C．不动
D．条件不足，不能确定
4．如图所示，两个容器A、B，用截面均匀的水平细玻璃管相连，A、B所装气体的温度分别为17℃和27℃，水银柱在管中央平衡，如果两边气体温度都升高10℃，则水银柱将(　　)
A．向右移动 B．向左移动
C．不动 D．条件不足，不能确定
5．关于密闭容器中气体的压强，下列说法中正确的是（ ）
A．是由气体受到的重力所产生的
B．是大量气体分子频繁地碰撞器璧所产生的
C．压强的大小只决定于气体质量的大小
D．容器运动的速度越大，气体的压强也就越大
6．如图所示,开口向下的竖直玻璃管的末端有一段水银柱,当玻璃管从竖直位置转过45°时,开口端的水银柱将(　 　)
A．从管的开口端流出一部分
B．不发生变化
C．沿着管向上移动一段距离
D．无法确定其变化情况
7．一定质量的气体，在体积不变时，温度每升高1℃，它的压强增加量（ ）
A．相同 B．逐渐增大
C．逐渐减小 D．成正比例增大
8．关于热现象，下列说法正确的是（　）
A．由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在垂直表面的张力
B．知道水蒸气的摩尔体积和水分子的体积，可计算出阿伏伽德罗常数
C．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距
D．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
9．一定质量的气体,在等温变化过程中,下列物理量发生变化的是(　 　)
A．分子总数
B．单位体积内的分子数
C．气体的压强
D．分子的平均速率
10．以下说法正确的是（ ）
A．水的饱和汽压随温度的升高而增大
B．扩散现象表明，分子在永不停息地运动
C．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
D．一定质量的液体变成同温度的气体吸收的能量等于增加的内能
11．下列说法中正确的是
A．液晶具有流动性,物理性质各向同性
B．布朗运动表明,组成固体小颗粒的分子在做无规则运动
C．若大气中温度降低的同时绝对湿度增大了,则相对湿度会增大
D．气体压强由气体分子碰撞器壁产生,大小由气体分子的数密度和温度决定
12．下列说法中正确的是__________
A．分子力随分子间距离的增大而减小
B．毛细现象是液体的表面张力作用的结果
C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
D．布朗运动是指固体颗粒分子的无规则运动
E.一定质量的理想气体若保持体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
13．如图所示，在一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内，用5cm高的水银柱封闭着45cm长的理想气体，管内外气体的温度均为300K ，大气压强p0=76cmHg．
（i）若缓慢对玻璃管加热，当管中气体的温度上升了60 K时水银柱上表面与管口刚好相平，求玻璃管的总长度；
（ii）若保持管内温度始终为300K，现将水银缓慢注入管中，直到水银柱上表面与管口相平，求此时玻璃管内水银柱的总长度．（计算结果可带根号）
14．如图所示， A、 B 气缸长度均为 L， 横截面积均为 S， 体积不计的活塞C 可在 B 气缸内无摩擦地滑动， D 为阀门。 整个装置均由导热性能良好的材料制成。 起初阀门关闭， A 内有压强2P1的理想气体， B 内有压强P1/2的理想气体， 活塞在 B 气缸内最左边， 外界热力学温度为T0。 阀门打开后， 活塞 C 向右移动， 最后达到平衡。 不计两气缸连接管的体积。 求：
(1).活塞 C 移动的距离及平衡后 B 中气体的压强；
(2).若平衡后外界温度缓慢降为0.50T0， 气缸中活塞怎么移动？ 两气缸中的气体压强分别变为多少？
15．如图所示，开口向上的气缸C静置于水平桌面上，用一横截面积S=50cm2的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，一轻绳一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮连着一劲度系数k=2800N/m的竖直轻弹簧A，A下端系有一质量m=14kg的物块B．开始时，缸内气体的温度t1=27℃，活塞到缸底的距离L1=120cm，弹簧恰好处于原长状态．已知外界大气压强恒为p0=1.0×105Pa，取重力加速度g=10m/s2，不计一切摩擦．现使缸内气体缓慢冷却，求：
①气缸内封闭气体的压强；
②气缸内封闭气体的温度．
16．如图所示，上端开口的绝热圆柱形汽缸竖直放置在水平地面上，汽缸内部被质量为m的导热性能良好的活塞A和质量也为m的绝热活塞B分成高度相等的三个部分，下边两部分封闭有理想气体P和Q，两活塞均与汽缸接触良好，活塞厚度不计，忽略一切摩擦。汽缸下面有加热装置，初始状态温度均为T0，气缸的截面积为S，外界大气压强为且不变，现对气体Q缓慢加热。求：
①当活塞A恰好到达汽缸上端时，气体Q的温度；
②在活塞A上再放一个质量为m的物块C，继续给气体Q加热，当活塞A再次到达汽缸上端时，气体Q的温度。
17．如图所示，导热性能良好的汽缸放置在水平平台上，活塞位于气缸中间，活塞质量为10 kg，横截面积为50 cm2，厚度不计．当环境温度为27 ℃时，活塞封闭的气柱长10 cm．若将汽缸倒过来放置，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，不计活塞与汽缸之间的摩擦，大气压强为p0=1×105 Pa．
（1）将汽缸倒过来放置并稳定后，求此时气柱的长度；
（2）将汽缸倒过来放置后，逐渐升高气缸周围温度，要让活塞缓慢移至最底端，求温度至少升到多少摄氏度．
18．如图所示，两端开口的汽缸竖直固定放置两厚度不计的轻质活塞A、B间有轻杆相连在活塞A上放一重物C，C的质量m=3kg，两活塞的横截面积分别为SA=25cm2，SB=15cm2．活塞间封闭有一定质量的理想气体（不漏气）。开始时，整个装置保持静止，此时两活塞离D处距离相等，P0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，不计一切摩擦。
（i）求开始时，轻杆对活塞A的作用力大小；
（ⅱ）若缓慢降低汽缸内温度至t=87℃时，A活塞恰好靠近D处，求开始时汽缸内气体的温度。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
若试管略微向上移动，试管内的部分水银流出试管，试管内气体的体积增大，因温度不变，则由玻意耳定律可知，气体的压强减小，故C正确，ABD错误；故选C。
2．C
【解析】
【详解】
根据理想气体的状态方程，一定质量的理想气体，当温度不断升高，若增大体积，其压强不一定增大，故A错误；根据理想气体的状态方程，一定质量的理想气体，当体积减小，若温度减小，压强可能减小，故B错误；根据理想气体的状态方程，一定质量的理想气体，当温度不变时时体积减小，压强一定增大，故C正确；根据理想气体的状态方程，一定质量的理想气体，当体积不变时时温度升高，压强一定减小，故D错误；故选C。
3．A
【解析】
【详解】
假定两个容器的体积不变，即V1，V2不变，A、B中所装气体温度分别为290k和300k，当温度升高△T时，容器A的压强由p1增至p'1，△p1=p'1﹣p1，容器B的压强由p2增至p′2，△p2=p′2﹣p2；由查理定律得：，，因为p2=p1，所以△p1＞△p2，即水银柱应向右移动，故A正确，BCD错误。
4．A
【解析】
假定两个容器的体积不变，即不变，A、B中所装气体温度分别为和，当温度升高时，容器A的压强由增至，，容器B的压强由增至，，由查理定律得：，，
因为，所以，即水银柱应向右移动，故选项A正确．
点睛：本题涉及两部分气体状态变化问题，除了隔离研究两部分之外，关键是把握它们之间的联系，比如体积关系、温度关系及压强关系．
5．B
【解析】
【分析】
大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定．
【详解】
气体的压强是由于大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的，与气体重力无关，故A错误，B正确；根据压强的微观意义可知，压强的大小取决于气体分子的密度以及气体温度的高低，故C错误；气体的压强是由于大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的，与容器的速度无关，故D错误；故选B．
【点睛】
该题考查对气体压强的微观意义的理解，解答本题关键明确气体压强的微观意义，知道影响气体压强的两个微观因素，牢记这两点即可．
6．C
【解析】
【详解】
开始管内气体压强为，其中p0为大气压，h为水银柱的竖直高度，当将玻璃管按图转过45°角度时，温度不变，假设气体体积不变，末态气体压强为，根据玻意耳定律知，因p增大，则V将减少，所以开口端的水银柱将沿着管向上移动一段距离，故C正确，A、B、D错误；
故选C。
【点睛】
关键是知道一定质量的封闭气体经过等温变化过程则遵循玻意耳定律。
7．A
【解析】
【详解】
气体体积不变，是等容变化，根据查理定律公式有：，故，温度每升高1℃，它的压强增加量相同，故A正确，B、C、D错误；
故选A．
【点睛】
气体体积不变，是等容变化，根据查理定律列式分析．
8．C
【解析】
【详解】
由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在平行表面的张力，故A错误；水蒸气分子之间的距离远大于水分子的大小，所以知道水蒸气的摩尔体积和水分子的体积，不能计算出阿伏伽德罗常数，故B错误；影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距，故C正确；根据热力学第二定律，单一热源的热机是不可能制成的，故D错误。所以C正确，ABD错误。
9．BC
【解析】
【详解】
ABC、等温变化过程研究的是一定质量的气体，压强随体积变化而变化，一定质量的气体，其分子总数一定，单位体积内的分子数改变，故B、C正确，A错误；
D、气体在等温变化过程中，温度不变，所以分子的平均动能不变，分子的平均速率不变，故D错误；
故选BC。
【点睛】
关键是知道温度是分子平均动能变化的标志，一定质量的气体，其分子总数一定。
10．AB
【解析】
【详解】
水的饱和汽压随温度的升高而增大，选项A正确；扩散现象表明，分子在永不停息地运动，选项B正确；当分子间距离增大时，分子间引力与分子间斥力均减小，选项C错误；一定质量的液体变成同温度的气体，体积要增大，对外做功，则吸收的能量大于增加的内能，选项D错误；故选AB.
11．CD
【解析】
A、液晶具有流动性,物理性质表现为各向异性，A错误；
B、布朗运动固体小颗粒的无规则运动，它反映的是液体分子的无规则运动，B错误；
C、温度降低，饱和气压降低，同时绝对湿度增大,相对湿度等于绝对湿度与饱和湿度之比，则相对湿度会增大，C正确；
D、气体压强由气体分子持续碰撞器壁产生,气体分子的数密度越大，温度越高，压强越大，D正确．
故选CD．
12．BCE
【解析】
A、两分子之间的距离大于r0，分子力表现为引力，分子力随着分子间距的增大而减小，当分子间距小于r0，分子力表现为斥力，分子力随着分子间距的减小而增大，故A错误；
B、毛细现象是液体的表面张力作用的结果，温度越高，表面张力是越小的，故B正确；
C、同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体如金刚石和炭，故C正确；
D、布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，不是固体颗粒分子的无规则运动，故D错误；
E、一定质量的理想气体若保持体积不变，当温度升高时，分子密度不变但分子平均动能增大，故每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，故E正确；
故选BCE．
13．（i）59cm；（ii）21.7cm
【解析】
【分析】
【详解】
（i）设玻璃管横截面积为S，玻璃管的总长度为L，以管内封闭气体为研究对象，气体经等压膨胀：
初状态
末状态
由玻意耳定律可得
得
L=59cm
（ii）当水银柱上表面与管口相平，设此时管中气体压强为，水银柱的高度为H，管内气体经等压压缩：
初状态
末状态
由玻意耳定律可得
得
H≈21.7cm
14．（1）活塞C移动的距离为，平衡后B中气体的压强为 （2）不移动，气体压强均为
【解析】
【详解】
（1）打开阀门后，两部分气体可以认为发生的是等温变化，设最后A、B的压强均为P2，活塞向右移动x，则A中气体： 2P1LS＝P2 (L+x)S
B中气体：P1LS＝P2 (L?x)S
解得：x＝L；P2=
（2）设降温后气缸内活塞向右移x0，两部分气体的压强为P3
则A中气体：
B中气体：
得x0=0，即活塞并不发生移动，因此降温过程两部分气体发生的是等容变化，由A中气体
解得：
【点睛】
本题采用是的隔离法分别对两部分气体用玻意耳定律研究，同时要抓住两部分气体的相关条件，如压强关系、体积关系等等．
15．(1) (2)
【解析】
①当物体B离开地时，绳的拉力等于重力，此时气缸内封闭气体的压强为
；
②弹簧伸长为
根据气态方程可得，
解得℃
点睛：对于气体问题，关键是分析研究气体的状态参量，尤其是气体的压强，一般是通过活塞或者缸筒的受力情况列方程求解.
16．(1) (2)
【解析】（1）设Q开始的体积为V1，活塞A移动至恰好到达汽缸上端的过程中气体Q做等压变化，体积变为2 V1
有
得气体Q的温度为 T1＝2T0
（2）设放上C继续加热过程后P的体积为V2，气体P做等温变化

而
得
此时Q的体积
由理想气体状态方程得

得此时气体Q的温度为
17．①15cm②1270C
【解析】
①开口向上时，封闭气体的压强为，体积为
开口向下时，封闭气体的压强为，体积为
气体作等温变化，根据解得.
②气体作等压变化则最后体积
由得T3=400K即1270C
18．（i）45N；（ⅱ）480K
【解析】
【详解】
（i）活塞处于平衡状态，则有：pSA+p0SB=p0SA+pSB+mg
解得：p=1.3×105Pa
对活塞B根据平衡条件可得：pSB=p0SB+FN，
解得：FN=45N
根据牛顿第三定律可得轻杆对A的作用力大小为45N，方向向下；
（ii）当活塞靠近D处时，活塞整体受力平衡没有变，气体压强不变，根据气体的等圧変化有：
又T=t+273=360K
解得：T0=480K。