山东省怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：气体 单元复习题（含解析）

气体
1．已知离地面愈高时大气压强愈小，温度也愈低，现有一气球由地面向上缓慢升起，试问大气压强与温度对此气球体积的影响如何 （ ）
A．大气压强减小有助于气球体积增大，温度降低有助于气球体积增大
B．大气压强减小有助于气球体积变小，温度降低有助于气球体积减小
C．大气压强减小有助于气球体积增大，温度降低有助于气球体积减小
D．大气压强减小有助于气球体积变小，温度降低有助于气球体积增大
2．如图所示，U形管封闭端内有一部分气体被水银封住，已知大气压强为，则封闭部分气体的压强p（以汞柱为单位）为（ ）
A． B．
C． D．
3．高空火箭的仪器舱内，起飞前舱内气体压强p0相当于1个大气压，温度T0=300K．舱是密封的，如果火箭以加速度g竖直起飞，当火箭起飞时，仪器舱内水银气压计的示数为P1=0.6P0，如图，则此时舱内气体的压强p和气体温度T分别为（　　）
A．P=P0 T=300K B．P=1.2P0?T=360K
C．P=0.6P0 T=300K D．P=0.6P0? T=180K
4．用容积为V1的活塞式抽气机给容积为V2的密闭牛顿管抽气，若抽气过程中气体温度不变，则抽气两次后，牛顿管中剩余气体中的压强是原来的．（　　）
A． B． C． D．
5．封闭在贮气瓶中的某种理想气体，当温度升高时，下列说法中正确的是（容器的热膨胀忽略不计）（　　）
A．密度不变，压强增大 B．密度不变，压强减小
C．压强不变，密度增大 D．压强不变，密度减小
6．对一定质量的某种气体，在某一状态变化过程中压强p与热力学温度T的关系如图所示，则描述压强p与摄氏温度t的关系图象中正确的是(　　)
A． B．
C． D．
7．一定质量的理想气体在等容变化过程中测得气体在0℃时的压强为p0，10℃时的压强为p10，则气体在11℃时压强的正确表达式是（　　）
A．p=p10+ B．p=p0+
C．p=p10+ D．p=p10
8．如图所示为装有食品的密封包装袋在不同物理环境下的两张照片，甲摄于压强为、气温为18℃的环境下，乙摄于压强为、气温为10℃的环境下，其中为标准大气压，下列说法中正确的是（　 ）
A．甲图包装袋内气体的压强小于乙图中袋内气体压强
B．乙图包装袋内气体的压强小于甲图中袋内气体压强
C．图中包装袋鼓起越厉害，袋内单位体积的气体分子数越多
D．图中包装袋鼓起越厉害，袋内气体分子的平均动能越大
9．一汽泡从30m深的海底缓慢升到水面，设水底温度是4℃，水面温度是15℃，那么汽泡在水面的体积约是水底时（　　）
A．3倍 B．4倍 C．5倍 D．12倍
10．下列说法正确的是（ ）
A．空气中的水蒸气压强越接近此时的饱和汽压，人感觉就越潮湿
B．晶体一定具有固定的熔点、规则的几何外形和物理性质的各向异性
C．为了保存玉米地的水分，可以锄松地面，破坏土壤里的毛细管
D．夏天从冰柜中取出的矿泉水瓶，表面会先湿后干，其物态变化过程是先液化后蒸发
E.液体表前张力的方向与液商垂直并指向液体内部
11．下列说法哪些是正确的（　　）
A．水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现
B．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
C．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在引力的宏观表现
D．两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空（马德堡半球），用力很难拉开，这是分子间存在引力的宏观表现
12．一定质量的气体，如果保持气体的体积不变，温度越高，那么下列说法中正确的是（　　）
A．气体的压强增大
B．每个分子的速率均增大
C．气体分子的密度增大
D．单位时间内气体分子对器壁碰撞的次数增多
13．如图所示，导热密闭容器竖直放置，其底部放有质量为m的空心小球，容器内部密封一定质量的理想气体，初始时气体体积为V,压强为P，静止的空心小球对容器底部的压力为FN1=0.9mg（小球体积不变且所受浮力不可忽略），重力加速度大小为g，环境温度保持不变，若用充气筒向容器中每次充入0.5V，气压为0.5P的同种理想气体，则充气多少次后小球静止时对容器底部恰好无压力？
14．如图所示，开口向上的气缸C固定在水平地面上，用一横截面积S=40cm2的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，不可伸长的轻绳一端系在活塞上另一端跨过两个定滑轮提着一轻弹簧B和质量为20kg的物体A，弹簧的劲度系数为k=2000N/m．开始时，封闭气体的温度t=127℃，活塞到缸底的距离L1=100cm，弹簧恰好处于原长状态．已知外界大气压Pa不变．取重力加速度g=10m/s2，不计一切摩擦．现气缸内的气体缓慢冷却，试求
(1)当物体A刚离开桌面时，气体的温度为多少℃?
(2)当气体的温度冷却到—133℃时A离开桌面的高度H为多少?
15．如图所示，在竖直放置的两端开口的“U”型玻璃细管中，利用水银和活塞封闭着一段气体（可看成理想气体），活塞与玻璃管气密性良好，玻璃管粗细均匀，管内直径相对气体或水银柱长度而言可以忽略不计．已知外部大气压P0=76cmHg，其他参数见图，若缓慢上提活塞，使所有水银均进入左侧玻璃管中，活塞上提的高度h至少应为多少？（假设上提过程中气体温度及外部大气压都不变）．
16．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其p ?V图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27 ℃，求：
(ⅰ)该气体在状态B和C时的温度分别为多少K?
(ⅱ)该气体从状态A经B再到C的全过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？
17．如图所示，一定质量的理想气体，处在A状态时，温度为tA=37C，气体从状态A等容变化到状态M，再等压变化到状态B，A、M、B的状态参量如图所示．
求：
①状态B的温度；
②从A到B气体对外所做的功．（取1atm=1.0105Pa）
18．如图所示， 一密闭的截面积为S的圆筒形汽缸，高为H，中间有一薄活塞， 用一劲度系数为k的轻弹簧吊着，活塞重为G，与汽缸紧密接触不导热，若Ⅰ、Ⅱ气体是同种气体，且质量、温度、压强都相同时，活塞恰好位于汽缸的正中央，设活塞与汽缸壁间的摩擦可不计，汽缸内初始压强为P0=1.0×105Pa，温度为T0， 求：
①弹簧原长．
②如果将汽缸倒置， 保持汽缸Ⅱ部分的温度不变，使汽缸Ⅰ部分升温，使得活塞在汽缸内的位置不变，则汽缸Ⅰ部分气体的温度升高多少?
参考答案
1．C
【解析】
气球由地面向上缓慢升起，大气压强减小有助于气球体积增大，温度降低有助于气球体积减小，选项C正确。
2．B
【解析】
选右边最高液面为研究对象，右边液面受到向下的大气压强，在相同高度的左边液面受到液柱向下的压强和液柱上面气体向下的压强，则，解得：．故B项正确，ACD三项错误．
3．B
【解析】
【详解】
以a=g的加速度匀加速上升时，对气压计内的水银柱，根据牛顿第二定律有
，即
以气体为研究对象，，；，
，所以
根据理想气体状态方程，气体等容变化有
解得：，故ACD错误，B正确．
故本题选B．
【点睛】
以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定律列出等式．求得P，再根据理想气体状态方程列式求解T
4．A
【解析】
【详解】
设容器内气体压强为p，则气体的初始状态参量为，
第一次抽气过程，由玻意耳定律得：
第二次抽气过程，由玻意耳定律得：
联立方程解得：
故本题选A．
【点睛】
根据等温过程，气体的体积和压强满足玻意耳定律求解．
5．A
【解析】
【详解】
气体质量不变，体积也不变，故分子数密度一定不变；当温度升高时，气体分子的无规则热运动的平均动能增加，故气体压强增加，故A正确，BCD错误。
故选A．
【点睛】
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；气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定．
6．C
【解析】
根据气体状态方程 ，结合图像可知气体发生等容变化，把T＝t＋273代入得p＝k(t＋273)，故C正确，ABD错误．
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
气体在等容变化，从，根据查理定律，有
从10℃到11℃，根据查理定律
联立得：
；
A．p=p10+ ，与结论相符，选项A正确；
B．p=p0+，与结论不相符，选项B错误；
C． p=p10+ ，与结论不相符，选项C错误；
D．p=p10，与结论不相符，选项D错误；
故选A．
【点睛】
气体在等容变化，根据查理定律列式后联立求解即可．
8．B
【解析】
【详解】
A、B、由一定质量理想气体状态方程得：，由于V1＜V2，T1＞T2，故P1＞P2，故A错误，B正确；C、图中包装袋鼓起越厉害，体积越大，则单位体积的气体分子数越少，故C错误；D、由于图片甲中气体温度高于图片乙中气体的温度，而温度是气体分子热运动平均动能的标志，故图甲中小包内气体分子的平均动能大于图乙中小包内气体分子的平均动能，故D错误；故选B。
【点睛】
本题关键对包装袋内的气体进行研究，可以结合理想气体状态方程分析．
9．B
【解析】
【详解】
设气泡在30m深时，P1=P0+ρgh=401KPa，V1，T1=277K，到达水面时，P2=P0=101KPa，V2，T2=288K，由理想气体状态方程
解得
V2≈4V1
故选B．
【点睛】
本题注重分清气体变化中的状态参量，利用理想气体状态方程求解．
10．ACD
【解析】
【详解】
A．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，人感觉就越潮湿，故A正确；
B．晶体分为单晶体和多晶体，多晶体物理性质各向同性，故B错误；
C．锄松土壤可以破坏里的毛细管，可以保存土壤里的水分，故C正确；
D．刚从冰箱里取出的矿泉水瓶温度较低，空气中的水蒸气遇到冷的矿泉水瓶会液化为水珠，发生液化现象，然后小水珠又慢慢蒸发成空气中的水蒸气，发生汽化现象，所以物态变化过程是先液化后汽化，故D正确；
E．表面张力产生在液体表面层，它的方向平行于液体表面，而非与液面垂直，故E错误。
故选ACD。
11．AC
【解析】
气体总是很容易充满容器，这是分子在永不停息的做无规则运动的表现，选项A错误； 水和酒精混合后体积减小，这是分子间存在间隙的缘故，选项B错误； 用力拉木棒的两端，木棒棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现，选项C正确； 两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空（马德堡半球），用力很难拉开，这是大气压作用的缘故，选项D错误；故选C.
12．AD
【解析】
【分析】
【详解】
AD．体积不变，分子的密集程度不变；温度升高，分子的平均动能增加，所以气体的压强增大，单位时间内气体分子对器壁碰撞的次数增多；故AD正确．
B．温度升高，代表分子的平均动能增大，并不是每个分子的动能都增大；故B错误．
C．体积不变，质量不变，则密度不变；故C错误．
故选AD．
【点睛】
气体压强的微观影响因素：分子的平均动能和分子的密集程度，温度升高分子的平均动能增大，体积不变，分子的密集程度不变，压强增大；温度是分子平均动能的标志，具有统计意义，对单个分子无意义．
13．n=36
【解析】
【详解】
解：设充气次后气体压强为，由充气过程等温变化
则有： ①
充气前后气体的密度分别为和，取充气前后质量均为的气体分析
则有：
解得： ②
若小球的体积为，初始时对小球受力分析有： ③
充气后，小球对容器压力为零，则受力分析有： ④
联立①②③④解得：
14．(1) ℃ (2) H=20cm
【解析】
【分析】
【详解】
解:(1) A刚要离开桌面时弹簧拉力为：①
由活塞受力平衡得：②
根据理想气体状态方程有： ③
代入数据得：④
当A刚要离开桌面时缸体气体的温度：℃⑤
(2) 由上式可得：cm⑥
当温度降至-133℃之后，继续降温，则气缸内气体的压强不变，根据盖—吕萨克定律有：⑦
代入数据得：H=20cm⑧
15．29cm
【解析】
【详解】
对于玻璃管中的气体，由玻意耳定律有：
其中
解得上提后空气柱长度
因此活塞上提的高度
16．（1）600K，300K （2）放热，1000J
【解析】
【详解】
（1）根据图象可知A到B过程发生等容变化，
A状态：压强pA=2×105 Pa，温度：TA=（27+273）K=300 K
B状态：压强pB=4×105 Pa，温度：TB
根据查理定律可得：
解得：TB=600 K，tB=327 ℃
根据图象可知B到C过程发生等压变化，
B状态：体积VB=4.0×10–3 m3，温度：TB=600 K
C状态：体积VC=2.0×10–3 m3，温度：TC
根据盖–吕萨克定律可得：
解得：TC=300 K，即tC=27 ℃
（2）由于TA=TC，一定质量理想气体在状态A和状态C内能相等，ΔU=0
从A到B气体体积不变，外界对气体做功为0，从B到C气体体积减小，外界对气体做正功，由p–V图线与横轴所围矩形的面积可得外界对气体做功：
W=PC（VB–VC）=4.0×105×（4.0×10–3–2.0×10–3）J=8×102 J
由热力学第一定律：ΔU=W+Q
可得：Q=–8×102 J，即气体向外界放出热量。
17． ;
【解析】
【分析】
【详解】
①设A状态和状态B的温度、体积、压强分别为T1、、V1、P1，T2、、V2、P2，
由已知可得T1、=310K V1=3m3 P1=2.5atm T2=? V2=6m3 P2=1atm ，
从A到B由理想气体状态方程,
得
②从A到M是等容变化，不做功；从M到B是等压变化，做的功为
所以从A到B气体对外做的功为
18．（1）（2）
【解析】
【详解】
解：(1)对活塞受力分析，活塞上下气体的压力大小等，还有向下的重力和向上的弹簧的弹力，所以：
所以弹簧的伸长：
此时弹簧的长度为：
所以弹簧的原长为：
(2)活塞的位置不变，那么气体的体积就不变，此时活塞还要处于受平衡的状态，那么对于Ⅰ部分的气体压强：
对于Ⅰ部分的气体，，，
根据
代入解得：
所以汽缸Ⅰ部分气体的温度要升高