烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：气体 综合测评（含解析）

气体
1．密闭容器中气体的压强（? ）
A．是由分子受到的重力所产生的
B．是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的
C．是由气体分子间的相互作用力（吸引力和排斥力）产生的
D．当容器自由下落时将减少为零
2．氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知(　　)
A．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大
C．①状态的温度比②状态的温度高
D．同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律
3．一定质量的气体，保持体积不变，温度升高时，关于下面的说法正确的是（?? ）
A．密度和压强都增大
B．密度增大，压强不变
C．密度不变，压强增大
D．密度和压强都不变
4．关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是（）
A．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小
B．若两分子间距离减小，分子间斥力增大、引力减小，合力为斥力
C．在围绕地球运行的“天宫一号”内，飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的
5．喷雾器装了药液后，上方空气的压强是1atm,体积是1.5L，然后用打气筒缓慢地向药液上方打气，如图所示．打气过程中温度保持不变，每次打进1atm的空气250cm3，要使喷雾器里的压强达到四个标准大气压，则打气筒应打的次数是（ ）
A．15 B．18 C．20 D．25
6．下列说法正确的是（? ）
A．阳光下看到细小的尘埃飞扬，是固体颗粒在空气中做布朗运动
B．压缩气体需要做功，说明气体分子间存在斥力
C．晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点
D．两个分子甲和乙相距较远（此时它们之间的作用力可以忽略），设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小，分子势能先减小后增大
7．下列说法中正确的是（?? ）
A．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动
B．一定质量的理想气体，温度升高，压强一定增加
C．叶面上的露珠成球形是由于液体表面张力的作用
D．物质是晶体还是非晶体是绝对的
8．下列说法正确的是(　　)
A．饱和蒸汽是指液体不再蒸发，蒸汽不再液化时的状态
B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点
D．干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热
9．下列说法中正确的是( )
A．同种物质在不同条件下所生成的晶体的微粒都按相同的规则排列
B．热量可以从低温物体向高温物体传递
C．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间与它相撞的液体分子数越少，布朗运动越明显
D．分子间相互作用力随分子间距的减小而增大
E. 当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中还会有水分子飞出水面
10．下列说法正确的是（?? ）
A．给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力
B．液体的温度越高，布朗运动越剧烈
C．在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0 时，分子间的距离越大，分子势能越小
11．关于饱和汽的下列说法中，正确的是（ ）
A．一定温度下，饱和汽的密度是一定的
B．相同温度下，不同液体的饱和气压都是相同的
C．饱和气压随温度升高而增大，与体积无关
D．对与一定质量的饱和汽和未饱和汽都近似遵守理想气体实验定律
12．下列说法正确的是 （?? ）
A．水的饱和汽压随温度升高而增大
B．空气中的水蒸气凝结成水珠的过程中，水分子之间的斥力消失，引力增大
C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
D．物体吸热时，它的内能可能不增加
E. 一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
13．如图所示，粗细均匀的U形管左端封闭右端开口，一段空气柱将水银分为A、B两部分，水银柱A的长度h1=25cm，位于封闭端的顶部，B部分位于U型管的底部．右管内有一轻活塞，活塞与管壁之间的摩擦不计．活塞自由静止时，玻璃管右侧空气柱的长度L=39cm，左侧空气柱的长度L0=12.5cm，B部分水银两液面的高度差h2=45cm，外界大气压强P0=75cmHg．保持温度不变，将活塞缓慢上提，当A部分的水银柱恰好对U形管的顶部没有压力时，求：
（1）左侧气柱的长度；
（2）活塞移动的距离．
14．一定质量的理想气体经历了如图所示的ABCDA循环，p1、p2、V1、V2均为已知量．已知A状态的温度为T0，求：
①C状态的温度T；
②成一个循环，气体与外界热交换的热量Q．
15．将一根长度为103cm的长玻璃管竖直放置，管的A端开口，B端封闭，利用水银在管的下部封闭着一段空气柱，各段初始长度如图，已知外界大气压p0=76cmHg，温度始终不变。
(1)被封闭的气体压强是多大；
(2)缓慢将玻璃管绕通过B点的水平轴转动180°，使管倒立，此时管内空气柱的长度是多长。

16．如图所示，竖直放置的U形管左端封闭，右端开口，左、右两管的横截面积均为2cm2，在左管内用水银封闭一段长为20cm、温度为27℃的空气柱(可看成理想气体)，左右两管水银面高度差为15cm，外界大气压为75cmHg。
①若向右管中缓慢注入水银，直至两管水银面相平，求在右管中注入水银的体积V(以cm3为单位)；
②在两管水银面相平后，缓慢升高气体的温度，直至封闭空气柱的长度为开始时的长度，求此时空气柱的温度T。
17．如图所示，两气缸A、B粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为p0，外界和气缸内气体温度均为28℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸的正中央。
（1）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度；
（2）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度时，求氧气的压强。
18．如图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，A端封闭，B端开口向上，管中有一定量的水银，左侧管中水银柱高为L，右侧管中的水银柱高为，左侧管中封闭的空气柱的长也为L，大气压强为p0，大气温度为T0，水银密度为，重力加速度为g，右侧管足够长，问：
①如果空气柱温度不变，在B端缓慢地倒入水银，使左侧内管中空气柱长变为，需要在右管中倒入多长的水银柱？
②若通过降温使管中空气柱的长度变为，则需要将温度降低为多少？
参考答案
1．B
【解析】
气体压强的产生的原因：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．
故AC错误，B正确；当容器自由下落时，虽然处于失重状态，但分子热运动不会停止，故压强不会减少为零，故D错误．
2．D
【解析】
A、随着温度的升高，氧气分子中速率大的分子所占的比例增大，从而使分子平均动能增大；故A错误．B、温度升高使得氧气分子的平均速率增大，不一定每一个氧气分子的速率都增大；故B错误．C、由图可知，②中速率大分子占据的比例较大，则说明②对应的平均动能较大，故②对应的温度较高；故C错误．D、同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，即氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律；故D正确．故选D．
【点睛】
本题考查了分子运动速率的统计分布规律，记住图象的特点，会分析温度与图象的关系，知道温度越高，分子的平均速率增大．
3．C
【解析】
一定质量的气体，保持体积不变，密度不变；根据查理定律可得，一定质量的气体，保持体积不变，温度升高时，压强增大．故C项正确，ABD错误．
故选C。
4．C
【解析】
温度是分子平均动能的标志，温度越高，则分子的平均动能越大； 若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大．液体表面张力使液体表面呈收缩状态； 布朗运动是由于固体小颗粒受撞击不平衡造成的．
【详解】
一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体的温度一定升高，故气体分子的平均动能增大；故A错误；若两分子间距离减小，分子间斥力和引力都增大；但斥力变化快；若分子间距rr0，则合力为引力；故B错误；在围绕地球运行的“天宫一号”内，所有的物体都是完全失重状态，则由于表面张力作用使得飘浮的水滴呈球形；故C正确； 布朗运动是由于固体小颗粒受到的撞击不平衡而导致的；故D错误；故选C．
5．B
【解析】
【详解】
设标准大气压为p0，药桶中空气的体积为V，打气N次后，喷雾器中的空气压强达到4标准大气压；打入的气体在标准大气压下的体积为NV0，根据玻意耳定律：，其中：V=1.5L，p0=1atm，V0=0.25L，代人数值后解得：N=18，故B正确，A、C、D错误；
故选B．
6．C
【解析】
【详解】
阳光下看到细小的尘埃飞扬是固体颗粒在空气的流动下的运动，不是布朗运动，A错误；压缩气体需要做功是因为需要克服气体压强，B错误；晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体在熔化过程中能保持温度不变，有固定的熔点，C正确；如图所示，在乙分子靠近甲分子的过程，相当于r从无穷大处开始减小，在整个移动过程中分子力从零增大，然后减小，最后再增大，分子力先表现为引力，随着分子间距离的减小，分子力做正功，分子势能减小，然后分子力表现为斥力，随着分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能增大，D错误．
7．C
【解析】
【分析】
扩散现象和布朗运动的概念分析，气体状态方程分析，表面张力的概念，晶体、非晶体在一定条件下可以互相转化．
【详解】
扩散现象是热运动，布朗运动是固体颗粒的运动，不属于分子热运动，A错误；由气体状态方程知，升温膨胀，压强不一定增大，B错误；叶面上的露珠成球形是由于液体表面张力的作用，C正确；晶体、非晶体在一定条件下可以互相转化，D错误．
8．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A、饱和蒸汽是指液体蒸发与蒸汽液化相平衡的状态，液体仍在蒸发，蒸汽仍在液化；A错误．B、空中下落的雨滴呈球形是因为液体有表面张力，液体表面有收缩的趋势而形成的；B正确．C、液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性；C错误．D、干湿温度计的原理是：它在一支温度计泡上包上纱布，纱布下端浸入水中．若空气中水汽未饱和，湿纱布的水会蒸发，温度降低．湿泡温度计的温度值比干湿温度计的要低些．相对湿度越小，这个差值就越大，利用这个差值的大小可由表检查出空气的相对湿度；故D正确．故选BD．
【点睛】
本题考查了液体表面张力、布朗运动、蒸发和压强的关系等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，
9．BCE
【解析】
同种物质在不同条件下所生成的晶体的微粒都按一定的规则排列，不一定相同，A错误；在外界做功的情况下热量可以从低温传递到高温物体上，如电冰箱，B正确；悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越小，受力越不平衡，布朗运动越明显，C正确；分子间相互作用力随分子间距的减小先增大后减小，再增大，而不是随分子间距的减小而增大，D错误；当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，蒸发和凝结到达动态平衡，即水还会蒸发，水分子还会飞出水面，E正确．
10．BC
【解析】
给车胎打气，越压越吃力，是由于气压越来越大，气体分子间距大于分子直径的10倍以上，分子间存在斥力忽略不计，A错误；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，液体的温度越高、固体颗粒越小，布朗运动越剧烈，B正确；在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是液体表面张力作用的结果，C正确；当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子力的合力为吸引力，故分子间的距离越大，分子势能越大，D错误．
11．AC
【解析】
【分析】
【详解】
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，故A正确，B错误；温度越高，液体越容易挥发，故饱和汽压随温度的升高而增大，而饱和汽压与气体的体积无关，故C正确；饱和状态的情况下：如果稍微降低温度将会出现凝结，而变成液体，体积迅速减小；稍微增大压强亦可出现凝结体积也会大大减小．所以饱和状态下的汽体不遵循理想气体实验定律，而未饱和汽近似遵守理想气体定律，故D正确；故选AC．
【点睛】
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．饱和汽压是物质的一个重要性质，饱和汽压越大，表示该物质越容易挥发．
12．ADE
【解析】
水的饱和汽压随温度升高而增大，选项A正确； 空气中的水蒸气凝结成水珠的过程中，分子距离减小，水分子之间的斥力和引力都增大，选项B错误； 根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他的变化，选项C错误；根据热力学第一定律可知，物体吸热时，若对外做功，则它的内能可能不增加，选项D正确； 一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，则根据可知温度升高，内能增加，即,W<0，根据可知Q>0，则它一定从外界吸热，选项E正确；故选ADE.
13．（1）15cm（2）8.5cm
【解析】
【分析】
【详解】
（1）设玻璃管的横截面积为S，对左侧被封闭气体：
初态：
末态：，
由
得：
（2）对右侧被封闭气体：
初态：，
末态：
由
得：
由几何关系可知活塞上升的高度为
14．①②，吸热
【解析】
试题分析：①根据图示图象判断出气体状态变化过程，然后应用查理定律与盖吕萨克定律求出气体的温度；②根据图示图象求出整个过程气体对外做功，然后应用热力学第一定律求出气体与外界交换的热量．
①由图示图象可知，从C到D过程为等容变化，由查理定律得：
由图示图象可知，从D到A过程为等压变化，由盖吕萨克定律得：
解得：
②由C到D过程与由A到B过程气体体积不变，气体不做功
从B到C过程气体对外做功：
从D到A过程外界对气体做功：
对全过程气体做功：
整个过程气体温度不变，
由热力学第一定律得：
则，气体吸热
【点睛】本题考查了求气体的温度与气体与外界交换的热量，分析清楚图示图象、分析清楚气体状态变化过程是解题的前提与关键；应用查理定律、盖吕萨克定律与热力学第一定律可以解题．
15．(1)；(2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由平衡得：得：
(2)假设水银没有漏出，旋转后：等温变化：解得：
因为大于管长，所以水银溢出，设溢出后空气柱长x，同理得：
，解得，故空气柱长度为
16．①46cm3②415K
【解析】①开始时左右两管水银面高度差为h =15 cm，外界大气压p0＝75 cmHg
则封闭气体初始压强p1＝p0－h＝60 cmHg
缓慢加入水银，等水银面相平后，封闭气体的压强p2＝p0＝75 cmHg
封闭气体经历等温变化，开始时空气柱的长度l=20 cm，设末状态空气柱的长度为l′，
p1l＝p2l′
l′=16cm
加入水银的长度x＝h＋2（l－l′）=23cm
解得加入水银的体积V＝46 cm3
②空气柱的长度变为开始时的长度l时，左管水银面下降Δh =l－l′=4cm
右管水银面会上升4cm，此时空气柱的压强
p3＝h0＋2Δh=83 cm
初始温度T =300K，封闭气体从初始到最终，可以看作等容变化
由
解得T′＝415K
本题答案是： ①46cm3 ②415K
点睛：本题考查了理想气体方程，要找准状态参量利用理想气体方程公式求解即可。
17．（1）T2=344K（2）
【解析】
【详解】
（1）活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞ab下方的氮气经历等压过程，设气缸A的容积为V0，氮气初始状态的体积为V1，温度为T1，末态体积V2，温度为T2，按题意，气缸B的容积为V0/4，由题给数据及盖吕萨克定律有：，
，，联立上式及所给的数据可得：T2=344K
（2）活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的1/16时，活塞a上方的氮气经历等温过程，设氮气初始状态的体积为，压强为；末态体积为，压强为，由所给数据及玻意耳定律可得，，，，联立可得：
18．①②
【解析】
【详解】
①管中空气柱长度变为的过程中，气体发生的是等温变化，则有：，得，设此时右侧管中水银液面比左侧水银液面高，则有，解得，加入的水银柱的长为
②若通过降温使空气柱长变为，则有：，得：