济南历城四中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：气体 单元测试题（含解析）

气体
1．一定质量的理想气体的压强、内能的变化与气体体积的温度的关系是（ ）
A．如果保持其体积不变，温度升高，则气体的压强增大，内能增大
B．如果保持其体积不变，温度升高，则气体的压强增大，内能减少
C．如果保持其温度不变，体积增大，则气体的压强减小，内能增大
D．如果保持其温度不变，体积增大，则气体的压强减小，内能减少
2．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、 bc、 ca回到原状态，其p-T图像如图所示．下列判断错误的是（ ）
A．过程ab中气体体积一定增大
B．过程bc中内能不变
C．a、 b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小
D．b和c两个状态的温度相同
3．一定质量的理想气体，在等温变化过程中，下列物理量发生改变的有　　
A．分子的平均速率
B．单位体积内的分子数
C．气体的内能
D．分子总数
4．汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为，压强为．装载货物后，该轮胎内气体的压强增加．若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，则装载货物前后此轮胎内气体体积的减少量为
A． B． C． D．
5．粗细均匀、两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银柱将管中气体分为A和B两部分，如图所示，已知两部分气体A和B的体积关系是，A、B中所装气体温度分别为和，如果两边温度都降低，水银将　　
A．向A端移动
B．向B端移动
C．始终不动
D．以上三种情况都有可能
6．一定质量的气体，保持体积不变，当它的温度从升高到时，它的压强　　
A．改变为原来的
B．改变为原来的2倍
C．改变为原来的
D．改变为原来的
7．两端封闭玻璃管水平放置，一段水银把管内同种气体分成两部分，，如图当温度为时，水银柱静止不动，现把两边都加热到，则管内水银柱将　　
A．向左移动
B．向右移动
C．保持静止
D．无法判断
8．某同学利用DIS实验系统研究一定质量理想气体的状态变化，实验后计算机屏幕上显示出如图所示的pt图象已知在状态B时气体的体积为，则下列说法正确的是　　
A．状态A到状态B气体的体积越来越大
B．状态A的压强是
C．状态C体积是2?L
D．状态B到状态C气体的内能增加
9．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．布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性
C．用打气筒给自行车充气，越打越费劲，说明气体分子之间有斥力
D．露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
10．关于气体的压强，下列说法中正确的是
A．气体对器壁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
B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力
C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强不一定减小
D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大
11．如图所示，均匀U形管内盛有液体，左右液面相平，左管用活塞封闭了一定量的气体A，右管封闭气体B，开始A、B两部分气体压强均为p，气柱的长度均为l，现将活塞缓慢上提，提升的高度为d，则此过程中　　
A．气柱A的长度增加量等于d
B．气柱B的长度增加量小于d
C．气体A的最终压强小于
D．气体A的最终压强大于
12．下列图象与实际不相符的是　　
A．某种气体分子速率分布
B．水的饱和汽压与摄氏温度的关系
C．分子间的作用力与距离的关系
D．气体的等容变化图象
13．如图所示，两端封闭导热良好的试管竖直放置，中间一段25cm的水银柱将气体分成长度相等的A、B两段，气柱的长度均为21cm，其中上端气柱的压强为75cmHg，求
（i）若保持试管竖直，使封闭的两部分气体升高相同的温度，水银柱将向哪个方向移动？
（ii）冷却足够长时间，然后将试管缓慢放置到水平位置，求水银柱移动的距离。
14．如图所示，开口向上、放在水平地面上的竖直气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面的面积为S，不计活塞与缸壁间的摩擦。一质量为2m的物块放在缸底，用不可伸长的细线与活塞相连接且细线刚好拉直而无拉力，这时缸内气体的温度为T0，大气压强为P0，现对缸内气体缓慢加热，重力加速度为g
①当缸底物块对缸底的压力刚好为零时，缸内气体温度为多少？
②当缸内气体体积为原来的1.2倍时，缸内气体温度为多少？
15．如图所示，可在竖直平面内转动的平台上固定着一个内壁光滑的气缸，气缸内有一导热活塞，活塞底面与气缸底面平行，一定量的气体做密封在气缸内．当平台倾角为37°时，气缸内气体体积为V，然后将平台顺时针缓慢转动直至水平，该过程中，可以认为气缸中气体温度与环境温度相同，始终为T0，平台转至水平时，气缸内气体压强为大气压强p0的2倍．已知sin37°=0.6，cs37°=0.8．
(i)当平合处于水平位置时，求气缸内气体的体积；
(ⅱ)若平台转至水平后，经过一段时间，环境温度缓慢降至0.9T0(大气压强p0保持不变)，该过程中气缸内气体放出0.38p0V的热量，求该过程中气体内能的变化量△U．
16．某同学利用铝制易拉罐做了一个简易温度计．如图所示，将一根透明吸管插入空的易拉罐中，接口处用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略），不计大气压强的变化，已知铝罐的容积是267cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2cm2，吸管的有效长度为30cm，当温度为27℃时，油柱在吸管的有效长度正中间．
①在吸管上标刻温度值，试证明该刻度是均匀的；
②计算出这个温度计的测量范围．
17．如图所示，内径均匀的玻璃管上端封闭、下端开口，管长L＝100 cm，其中一段长h＝15 cm的水银柱把一部分空气封闭在管中。当管竖直放置时，上端空气柱的长度L1＝50 cm。现把开口端竖直向下缓慢插入水银槽中，直至上端空气柱的长度L1＇＝37.5 cm时为止。已知大气压强P0＝75 cmHg，整个过程中气体温度保持不变，试求槽内水银进入管内的长度△h。
18．如图所示,质量为的圆形气缸内部底面横截面积为,内部高为,放置在水平地面上(与地面间有少量空隙),气缸中用质量为的光滑活塞封闭了一定质量的理想气体,开始时气柱长度为.现用力缓慢拉动活塞,整个过程气体温度保持不变,已知大气压强为,取.
(1)活塞向上移动时,求拉力的大小;
(2)通过计算判断,活塞从气缸中拉出时,气缸是否离开地面?
参考答案
1．A
【解析】
（1）如果保持其体积不变，温度升高，则由可知，气体的压强增大。一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，温度升高，则内能增大，故A正确，B错误；
（2）如果保持其温度不变，体积增大，则由可知，气体的压强减小，一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，温度不变，则内能不变，故CD错误；
故本题正确答案选A。
2．A
【解析】
根据PV/T=C可知可知，过程ab中气体体积不变，选项A错误；过程bc中气体的温度不变，内能不变，选项BD正确；a、 b和c三个状态中，状态a温度最低，则分子的平均动能最小，选项C正确；此题选择错误的选项，故选A.
【点睛】
本题考查气体的状态方程中对应的图象，分析清楚图示图象、知道理想气体内能由气体的温度决定即可解题，解题时要抓住在P-T图象中等容线为过原点的直线.
3．B
【解析】
【详解】
A．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，故分子的平均速度不变，故A错误；
BD．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正确，D错误．
C．理想气体内能只与温度有关，温度不变，则气体的内能不变；故C错误；
故选B．
【点睛】
本题要明确等温变化的性质及理想气体内能只与温度有关，和体积无关．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．
4．A
【解析】
【分析】
轮胎内气体质量一定，其质量、温度保持不变，发生等温变化，根据玻意耳定律求出装载货物后气体的体积，即可得到气体体积的变化量．
【详解】
对于轮胎内气体，设装载货物后其体积为V，根据玻意耳定律得：?
得
所以装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量为：
；
计算得出：
；
装载货物前后此轮胎内气体体积的减少量为
A．，与结论相符，选项A正确；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论不相符，选项D错误；
故选A．
5．A
【解析】
【详解】
开始时水银柱平衡，故两侧气体压强相等，设为P，设温度升高时气体体积不变，有：，故，两侧初状态温度T不相同，降低的温度相同，右侧压强比左侧压强变化少，故水银向A端移动．
A．向A端移动，与结论相符，选项A正确；
B．向B端移动，与结论不相符，选项B错误；
C．始终不动，与结论不相符，选项C错误；
D．以上三种情况都有可能，与结论不相符，选项D错误；
故选A．
【点睛】
本题关键根据理想气体状态方程列式推导出气压增加量表达式进行讨论，要采用控制变量法，即先假设体积不变．
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
根据查理定律一定质量的气体，保持体积不变，温度升高时气体的压强跟它的热力学温度成正比，即：
初状态：，末状态：；所以得：
即温度从升高到时，它的压强改变为原来的；
A．改变为原来的，与结论不相符，选项A错误；
B．改变为原来的2倍，与结论不相符，选项B错误；
C．改变为原来的，与结论不相符，选项C错误；
D．改变为原来的，与结论相符，选项D正确；
故选D.
7．C
【解析】
【分析】
假设气体体积不变，应用查理定律求出气体压强的变化，然后根据气体压强变化判断水银柱移动情况如果水银柱两边气体压强变化量相等，则水银柱保持不动，如果两边气体压强变化量不相等，则水银柱将向压强变化量小的一侧移动．
【详解】
假设水银柱不动，则气体体积不变，由查理定律得：
则
由于两部分气体的、、p都相等，则气体压强的变化量相等，水银柱受到两边气体压力的变化量相等，则水银柱保持不动；
A．向左移动，与结论不相符，选项A错误；
B．向右移动，与结论不相符，选项B错误；
C．保持静止 ，与结论相符，选项C正确；
D．无法判断，与结论不相符，选项D错误；
故选C．
8．C
【解析】
【分析】
由图示图象可知，在B到A过程中，延长线过，因此从B到A过程为等容过程，由查理定律可以求出气体在A时的压强；由图示图象可知，B到C过程为等温变化，由玻意耳定律可以求出气体在C时的体积．
【详解】
A．从状态A到状态B在图线中延长线过，所以是等容变化，状态A到状态B气体的体积不变，故A错误；
B．从A到B发生等容变化，根据查理定律，有
得
解得：，故B错误；
C．B到C发生等温变化，根据玻意耳定律有
代入数据：
解得
故C正确；
D．状态B到状态C温度不变，气体的内能不变，故D错误；
故选C.
【点睛】
本题考查了求气体压与体积问题，由图象求出气体在各状态的状态参量，判断气体的状态变化，应用查理定律、盖吕萨克丁吕即可正确解题．
9．BD
【解析】
当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，选项A错误；布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性，选项B正确；用打气筒给自行车充气，越打越费劲，这是气体压强作用的缘故，与气体分子之间的作用力无关，选项C错误；露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，选项D正确；物体的内能与物体的温度、体积等都有关系，物体的温度升高时，分子动能增加，但分子势能可能减小，内能不一定增加，选项E正确；故选BDE.
10．AC
【解析】
【分析】
由于大量气体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．根据压强的定义得压强等于作用力比上受力面积，即气体对器壁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．根据影响气体压强的微观因素分析气体压强的变化．
【详解】
AB．由于大量气体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．根据压强的定义得压强等于作用力比上受力面积，即气体对器壁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．故A正确，B错误．
C．影响气体压强的微观因素是分子的密集程度和分子的平均动能，平均动能减小，密集程度可能增加，则压强可能增加，故C正确．
D．分子的密集程度增加，分子的平均动能可能减小，则气体压强可能减小，故D错误．
故选AC．
11．BD
【解析】
【分析】
分别对左右两管内气体采用假设法，研究气柱A的长度增加量时假设水银柱不动，研究右边气柱时假设气柱长增加量等于d，然后用气体状态方程分析即可.
【详解】
A．假设水银柱不动则气柱A的长度增加量等于d，即B管内气柱长没变，根据玻意耳定律则A内压强减小B内压强不变，即A内压强小于B内压强，水银一定在左管内上升，故气柱A的长度增加量小于d，A错误；
B．假设气柱B的长度增加量等于d，则相当于A内气体长度没变，根据玻意耳定律则A内压强不变B内压强减小，即A内压强大于B内压强，水银一定在右管内上升，故气柱B的长度增加量小于d，故B正确；
CD．假设气柱A的长度增加量等于d，才会有：，得：，而实际气柱A的长度增加量小于d，故气体A的最终压强大于，故D正确，C错误．
故选BD．
【点睛】
对于研究在U型管内被封闭的气体的状态参量的变化时，要正确的确定理想气体的状态，分析其状态参量，选择相应的状态方程进行解答，本题是一种类型，采用假设法分析，是热学中动态变化问题常用的方法．
12．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．温度越高分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，故A错误，符合题意；
B．水的饱和气压随摄氏温度的增大而增大，故B正确，不符合题意；
C．分子间的作用力随分子间的距离增大先减小后增大，再减小，故C正确，不符合题意；
D．气体的等容变化，压强与热力学温度成正比，故D错误，符合题意；
故选AD.
【点睛】
本题考查的是读图能力，由图可得出气体分子的速度分布与温度之间的关系饱和气压与温度间的关系，明确分子力与分子间的距离关系，知道等容变化压强与热力学温度成正比.
13．（i）水银柱将向A端移动；（ii）3cm。
【解析】
【详解】
（i）假设水银柱不动，则体积不变
由查理定律得： 解得：
由于PA＜PB，则△PA＜△PB
即温度升高后水银柱将向A端移动。
（ii）冷却足够长时间，则温度不变，
对A中气体，由玻意耳定律得：PALAS＝PA′LA′S ①
对B中气体，有玻意耳定律得：PBLBS＝PB′LB′S ②
初状态中B的压强为：PB＝（75+25）cmHg＝100cmHg③
水平放稳后AB气体压强关系为：PA′＝PB′ ④
由题意知LA′+LB′＝42cm⑤①②③④⑤联立解得：LA′＝17cm
则水银柱移动的距离为：△L＝LA﹣LA′＝3cm。
14．（1） （2）
【解析】
【详解】
（1）缸内气体的温度为T1＝T0时，缸内气体的压强为：
当缸底物块对缸底的压力刚好为零时，缸内气体压强为：
气体发生等容变化，则根据查理定律有：
解得：
（2）当缸内气体体积为原来的1.2倍时，设气体的温度为T3，从温度T2变到温度T3，此过程气体发生的是等压变化，根据盖﹣吕萨克定律有：
解得：
15．(i) (ⅱ)
【解析】
【分析】
（1）选择气体的状态，找到状态参量，根据玻意耳定律求解气缸内气体的体积；（2）根据热力学第一定律求解气体内能的变化.
【详解】
（1）设活塞质量为m，活塞面积为S，当平台倾角为370时气缸内气体的压强为
气体的体积V1=V
当平台水平时，气缸内气体的压强
解得p1=1.8p0
平台从倾斜转至水平过程中，由玻意耳定律：p1V1= p2V2
解得V2=0.9V
（2）降温过程，气缸内气体压强不变，由盖吕萨克定律：
解得V3=0.81V
活塞下降过程，外界对气体做W=p2(V2-V3)
已知气缸内气体吸收的热量Q=-0.38p0V
由热力学第一定律得气缸内气体内能变化量?U=W+Q
解得?U=-0.2p0V，即气体的内能减小了0.2p0V.
16．(1)见解析；(2) 23.7℃≤t≤30.0℃
【解析】
【详解】
①根据盖﹣吕萨克定律 得：
设吸管内部的横截面积为S，内部在27℃时的热力学温度为T1，体积为V1，当温度变化△t时油柱移动的距离为△l，则有：
即：
由上式可以看出，△t与△l成正比关系，所以吸管上标刻温度值时，刻度是均匀的．
②根据盖﹣吕萨克定律 得：
T1＝300K时气体体积V1＝267+0.2×15cm3＝270cm3
由于油柱在细管中间，所以其最大体积与最小体积相对于V1的变化量大小均为：
△V＝15×0.2cm3＝3cm3
解得：
由于△t＝△T≈3.3℃
所以这个温度计的测量范围为：23.7℃≤t≤30.0℃．
17．19.9 cm
【解析】对上端气体，由玻意耳定律有（P0－h）S L1＝P1＇S L1＇
对下端气体，有 P0S（L－L1－h）＝（P1＇＋h）SL2＇
△h＝L－L1＇－h－L2＇
解得 △h≈19.9 cm
18．(1) 40N (2) 汽缸不会离开地面
【解析】
(1)初始位置，由平衡条件得
活塞向上移动时，由平衡条件得
整个过程温度不变，由玻意耳定律得
联立解得F=40N
(2)活塞向上移动到气缸顶端时，由平衡条件得
整个过程温度不变,由玻意耳定律得
联立可解得
故气缸不会离开地面
点睛：气体发生等温变化，由玻意耳定律求出气体的压强，然后应用平衡条件求出拉力大小；应用玻意耳定律与平衡条件求出拉力大小，然后根据拉力与活塞和气缸总重力间的关系分析答题．