济南济北中学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．如图所示，粗细均匀的玻璃管竖直放置且开口向上，管内由两段长度相同的水银柱封闭了两部分体积相同的空气柱．向管内缓慢加入少许水银后，上下两部分气体的压强变化分别为Δp1和Δp2，体积减少分别为ΔV1和ΔV2．则 （ ）
A．Δp1<Δp2 B．Δp1>Δp2
C．ΔV1<ΔV2 D．ΔV1>ΔV2
2．如图所示，两端开口的弯折的玻璃管竖直放置，三段竖直管内各有一段水银柱，两段空气封闭在三段水银柱之间，若左、右两管内水银柱长度分别为h1、h2，且水银柱均静止，则中间管内水银柱的长度为（ ）
A．h1-h2 B．h1+h2
C．(h1-h2)/2 D．(h1+h2)/2
3．如图所示，一定质量的理想气体分别在温度T1和T2情形下做等温变化的p-V图像，则下列关于T1和T2大小的说法，正确的是

A．T1大于T2
B．T1小于T2
C．T1等于T2
D．无法比较
4．如图所示，在一个圆柱形的导热气缸中，用活塞封闭了一部分空气，活塞与气缸壁间是密封而光滑的，一弹簧秤挂在活塞上，将整个气缸悬吊在天花板上，当外界气温升高(大气压不变)时(　　)
A．弹簧秤示数变大
B．弹簧秤示数变小
C．弹簧秤示数不变
D．气缸的底部下降
E. 活塞位置不变
5．关于空气湿度，下列说法正确的是 (　　)
A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示
D．空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸汽的压强之比
E.空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸汽的压强与相同温度时水的饱和汽压之比
6．如图所示是一定质量的某种气体的等压线，比较等压线上的a、b两个状态，下列说法正确的是(　　)
A．在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多
B．在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多
C．a状态对应的分子平均动能小
D．单位体积的分子数a状态较多
E.单位体积的分子数b状态较多
7．用如图所示的实验装置来研究气体等容变化的规律．A、B管下端由软管相连，注入一定量的水银，烧瓶中封有一定量的某种气体，开始时A、B两管中水银面一样高，那么为了保持瓶中气体体积不变(　　)
A．将烧瓶浸入热水中，应将A管向上移
B．将烧瓶浸入热水中，应将A管向下移动
C．将烧瓶浸入冰水中，应将A管向上移动
D．将烧瓶浸入冰水中，应将A管向下移动
E.将该装置移到高山上做实验，应将A管向上移
8．如图所示是某气体状态变化的p?V图象，则下列说法中正确的是 (　　)
A．气体做的是等温变化
B．从A至B气体的压强一直减小
C．从A至B气体的体积一直增大
D．气体的三个状态参量一直都在变
E. A状态的温度一定等于B状态的温度
9．如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，则下列说法中错误的是(容器容积恒定)( )
甲　　　　乙
A．两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B．两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C．甲容器中pA>pB，乙容器中pC＝pD
D．当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大
E.当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD均增大
10．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是(　　)
A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝2T2
B．p1＝p2， ，
C．p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝2T2
D．p1＝2p2，V1＝V2，T1＝2T2
E. ，
11．如图所示，一定质量的理想气体经过一系列过程，下列说法中正确的是（ ）
A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小
B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大
C．b→c过程中，气体压强不变，体积减小
D．c→a过程中，气体压强增大，体积减小
E.c→a过程中，气体温度升高，体积不变
12．如图是一定质量的某种气体的等压线，等压线上的a、b两个状态比较，下列说法正确的是(　　)
A．在相同时间内撞在单位面积上的分子数，b状态较多
B．在相同时间内撞在单位面积上的分子数，a状态较多
C．在相同时间内撞在相同面积上的分子数，两状态一样多
D．单位体积的分子数，a状态比b状态多
E.气体分子的平均动能b状态比a状态大
13．最近一个阶段我国中东部一些地区空气污染严重，出现了持续的雾霾天气．一位同学受桶装纯净水的启发，提出用桶装的净化压缩空气供气，设每人1min内呼吸16次，每次吸入1 atm的净化空气500 mL，而每个桶能装10 atm的净化空气20L，假定这些空气可以全部被使用，设温度不变，估算一下每人每天需要吸多少桶净化空气．
14．如图所示，完全相同的导热活塞A、B用轻杆连接，一定质量的理想气体被活塞A、B分成I、II两部分，封闭在导热性能良好的气缸内，活塞A与气缸底部的距离=10 cm。初始时刻，气体II的压强与外界大气压强相同，温度T1=300 K。已知活塞A、B的质量均为m=1 kg，横截面积均为S=10 cm2，外界大气压强p0=1×105 Pa，取重力加速度g=10 m/s2，不计活塞与气缸之间的摩擦且密封良好。现将环境温度缓慢升高至T2=360 K，求此时：
①活塞A与气缸底部的距离；
②气体II的压强；
③轻杆对活塞B作用力的大小。
15．如图，导热良好的球形容器与粗细均匀、下端为软管的“U“型管相连。里面通过两段水银分别封闭了A、B两部分理想气体，已知“U”型管左侧的水银柱高度为h=10cm，空气柱B的长度L=5cm。“U”型管中水银面高度可以通过右侧玻璃管高度进行调节，现使“U”型管两侧水银柱最高端在同一水平面。已知外界大气压为75cmHg。
①求封闭气体A的压强；
②若开始时气体A的温度为27℃，现使气体A温度升高到57℃，气体B的温度保持不变。调节“U”型管右侧玻璃管高度，使左管水银面最高点仍在原来的位置，求此时B气柱的长度（结果保留两位有效数字）。
16．如图所示，在一端开口、一端封闭粗细均匀的足够长玻璃管内，一段长为h=25cm的水银柱封闭着一定质量的理想气体，当玻璃管水平放置时，管内封闭的气柱长度为L1=20cm（如图甲），这时的大气压强P0=75cmHg，室温是t1=27℃．将玻璃管缓慢地转过90°角，使它开口向上，并竖直浸入热水中（如图乙），待稳定后，测得玻璃管内气柱的长度L2=17.5cm。
（1）求此时管内气体的温度t2；
（2）保持管内气体的温度t2不变，往玻璃管内缓慢加入水银，当封闭的气柱长度L3=12.5cm时，加入的水银柱长度△h是多少？
17．如图所示，A汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体，温度为27 ℃，活塞与汽缸底部距离为h，活塞截面积为S．汽缸中的活塞通过滑轮系统挂一重物，质量为m．若不计一切摩擦，当气体的温度升高10 ℃且系统稳定后，求重物m下降的高度．
18．一个密闭的导热汽缸里用质量为M，横截面积为S的活塞封闭了A，B两部分气体，此时上下气体体积相等，当把汽缸倒置稳定后A，B两部分气体体积比为1︰2，重力加速度为g，求后来B气体的压强。
参考答案
1．D
【解析】
加入少许水银后，上部分气体压强变化量为，下部分气体压强的变化量，所以，A、B错误；由玻意耳定律得,，可得:,,解得：,故选D．
2．B
【解析】
分别求出左边空气的压强，右边空气的压强，然后求出三段水银柱高度间的关系。
【详解】
设大气压强为P0，左边空气的压强P左=P0-h1，
右边空气的压强P右=P0+h2=P左+h，
则h=h1+h2，
故B正确。
【点睛】
分别求出两段气体的压强，根据两段气体压强的关系即可求出三段水银柱间的关系。
3．A
【解析】
由图示图象可知，当体积V相等时：
由理想气体状态方程：
可知：
故A正确，BCD错误。
故选A。
4．CDE
【解析】
【详解】
对活塞受力分析，可知
现在需要讨论一下气体压强的变化．以气缸为研究对象受力分析，如图所示则有，解得，因为均为不变量，在气体温度变化时，气体的压强不变．而气体在此过程中做等压膨胀．由此而知，弹簧秤的示数不变．气缸的底部下降，活塞位置不变，CDE正确．
5．BCE
【解析】
当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小，这是因为无论空气的绝对湿度多大，只要比饱和汽压小得越多，液体就越容易蒸发，这时人身上分泌的液体越容易蒸发，人感觉就越干燥，选项A错误，B正确；空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示，空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸汽的压强与相同温度时水的饱和汽压之比，选项C、E正确，D错误．故选BCE.
6．BCD
【解析】
由题图可知一定质量的气体a、b两个状态的压强相等，而a状态温度低，分子平均动能小，平均每个分子对器壁的撞击力小，而压强不变，则相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态一定较多，故A错，B、C对；一定质量的气体，分子总数不变，Vb>Va，单位体积的分子数a状态较多，故D对、E错误．故选BCD．
【点睛】从微观上说，气体的压强与单位时间内撞击单位面积的分子数和分子平均动能有关，a状态的温度较低，则分子平均动能较小，而二者压强相等，故a状态在相同时间内撞在单位面积上的分子数较多．
7．ADE
【解析】
将烧瓶浸入热水中，气体温度升高，压强增大，要维持体积不变，应将A管向上移动，增大A、B管中的水银面的高度差，故选项A正确，选项B错误；将烧瓶浸入冰水中，气体温度降低，压强减小，要维持体积不变，应将A管向下移动，增大A、B管中的水银面的高度差，故选项D正确，选项C错误；将该装置移到高山上做实验，大气压减小，气体压强大于外界大气压，要维持体积不变，应将A管向上移动，E正确．故选ADE．
【点睛】气体做的是等容变化，直接根据查理定律分析即可，也可以写出查理定律的公式，结合公式分析．比较简单．
8．BCD
【解析】
【分析】
根据气体状态方程和已知的变化量去判断其它的物理量．对于一定质量的理想气体，温度升高，那么气体的内能增加．
【详解】
根据，由于C不变，PV越大，T越高。状态在A与B的中间的某处温度最高，在A和B状态时，PV乘积比较小，说明在AB处的温度比较低，所以从A到B的过程中，温度先升高，后又减小，如果AB处的温度相等，则pAVA的乘积等于B状态PBVB的乘积，如果不等，在pAVA的乘积不一定等于B状态PBVB的乘积，AE错误；从AB图线可知气体从A状态变为B状态的过程中，压强p在逐渐减小，体积V在不断增大，该过程中气体的三个状态参量一直都在变化，BCD正确．
9．ABD
【解析】
【详解】
AB．甲容器压强产生的原因是液体受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁，AB错误，符合题意；
C．液体的压强，，可知，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，，C正确，不符合题意；
DE．温度升高时，甲容器压强产生的原因是液体受到重力的作用而产生的，故不变，而增大，E正确，不符合题意；D错误，符合题意。
故选ABD。
10．ADE
【解析】
【分析】
根据气体状态方程和已知的变化量去判断其它的物理量．
【详解】
当时，由，可知若，则，若，则，A正确B错误；根据理想气体状态方程可知若，时，则，若，时，则，若，则，C错误DE正确．
11．ACE
【解析】
A、由图可知过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化，由图可知，根据玻意耳定律可得，即压强减小，体积增大，故A正确；
B、由图可知过程中，气体压强不变，温度降低即，根据可得，即体积减小，故B错误，C正确；
D、根据可得可知过程中气体的体积保持不变，即发生等容变化，故D错误，E正确．
点睛：从P-T上找出各物理量之间的关系，分析气体的变化过程，根据气态方程进行分析，是我们解决此类问题的突破口．
12．BDE
【解析】
A、由V-T图象可以看出b状态的体积大于a状态的体积，则b状态的分子密集程度小于a状态的分子密集程度，故a状态下在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多，故选项AC错误，BD正确；
E、b状态比a状态温度高，其分子平均动能大，故E正确．
点睛：从微观上说，气体的压强与单位时间内撞击单位面积的分子数和分子平均动能有关，a状态的温度较低，则分子平均动能较小，而二者压强相等，故a状态在相同时间内撞在单位面积上的分子数较多．
13．58桶
【解析】
【详解】
根据题意可知：每人每天吸入的净化空气的体积为:
设每桶10 atm 的净化空气转化为的体积为V',
由玻意耳定律可以知道: 计算得出
故每人每天需要净化空气的桶数为:
14．①12 cm ②1.2×105 Pa ③30 N
【解析】①气体I做等压变化
T1=300 K V1=10S T2=360 K V2=l′S
由盖吕萨克定律得
解得活塞A与气缸底部的距离为
l′=12 cm
②气体II做等容变化
T1=300 K p1=p0=1×105 Pa T2=360 K
由查理定律得
解得p2=1.2×105 Pa
③以活塞B为研究对象，由受力平衡，得
解得轻杆对活塞B的拉力大小为
F=30 N
15．①封闭气体A的压强为80cmHg；②此时B气柱的长度为4.6cm。
【解析】
【详解】
①根据连通器中，同一水平面上压强相等可得B气体压强为：
PB=P0+（L+h）cmHg=75+（10+5）cmHg=90cmHg
则A中气体压强为：PA=（PB-h）cmHg=（90-10）cmHg=80cmHg
②未加热A前，A的压强为：PA=80cmHg，温度为：TA=27+273K=300K
加热后温度为：TA′=57+273K=330K
根据查理定律得：
代入数据解得：PA′=88cmHg
对B气体，初态：PB=90cmHg，体积为：VB=LS=5S
末态：PB′=（PA′+h）cmHg=98cmHg，体积为：VB′=L′S
由玻意耳定律得：PBVB=PB′VB′
代入数据解得：L′=4.6cm
16．（1）77℃；（2）△h=40cm。
【解析】
【详解】
（1）根据理想气体状态方程得：=，
代入数值解得：t2=77℃；
（2）根据玻意耳定律得：（p0+h）SL2=（p0+h+△h）SL3，
?代入数值解得：△h=40cm
17．h
【解析】
【详解】
初末状态，重物静止，可知绳中拉力大小相等，分析活塞可知，气体发生等压变化．
由盖—吕萨克定律知：，
V1＝Sh，ΔV＝SΔh，T1＝300 K，?T＝10 K
解得Δh＝ΔT＝h．
18．
【解析】
【详解】
由初始平衡状态：；
由最终平衡状态： ；
设汽缸总容积为V，因为汽缸导热，气体做等温变化，有： ；；
联立上面的方程，得 ；