山东省济南中学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，保持体积不变．下列说法正确的是（　　）
A．压强增大时，气体的内能增加
B．压强增大时，单位体积的气体分子数增加
C．温度升高时，每个气体分子的动能都增加
D．温度降低时，每个气体分子的动能都减小
2．两个相同的容器中，分别盛有质量相等、温度相同的氧气和氢气，则它们的(　　)
A．压强相等
B．分子运动的平均速率相等
C．分子的平均动能相等，压强不等
D．分子的平均动能相等，压强相等
3．如图所示，两根同样的薄壁玻璃管A、B，管内分别有一段长为h1、h2的水银柱（h1＜h2），悬挂在弹簧秤下，开口向下倒插在水银槽中（管口与水银槽底不接触，且玻璃管中封闭有少量气体），此时两弹簧秤的读数分别为F1和F2，则关于F1、F2的大小情况说法正确的是（　　）
A．F1=F2
B．若温度升高，但两弹簧秤的读数都不变
C．F1＜F2
D．若外界大气压强增大，但两弹簧秤的读数都不变
4．一根粗细均匀长1.0m的直玻璃管，上端封闭，下端开口，将它竖直地缓慢插入深水池中，直到管内水面距管上端0.50m为止．已知水的密度为1.0×103kg/m3，重力加速度为10m/s2，大气压强为1.0×105Pa，则这时管内、外水面的高度差为 （　　）
A．9m B．9.5m C．10m D．10.5m
5．关于气体压强，下列说法正确的是（? ）
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作用在器壁单位时间内的平均作用力
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
6．下列说法正确的是（? ）
A．液晶的光学性质具有各向异性
B．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比
C．小昆虫能在水面上自由走动与表面张力无关
D．玻璃、石墨和金刚石都是晶体，木炭是非晶体
7．关于热力学温度和摄氏温度，以下说法不正确的是（?? ）
A．1℃就是1K
B．温度升高了1℃就是升高了1K
C．热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位
D．0℃的摄氏温度可用热力学温度粗略地表示为273K
8．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是　　
A．体积不变，压强减小的过程，气体一定放出热量，内能减小
B．若气体内能增加，则外界一定对气体做功
C．若气体的温度升高，则每个气体分子的速度一定增大
D．若气体压强不变，气体分子平均距离增大时，则气体分子的平均动能一定增大
E.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的
9．下列说法正确的是（ ）
A．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体
B．液体的饱和气压随温度的升高而增大是因为饱和汽的体积随温度的升高而增大
C．液体与大气相接触处，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引
D．的铁和的冰，它们的分子平均动能相同
E.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内的分子数和温度有关
10．如图所示，两端封闭粗细均匀的玻璃管水平放置在桌面上，中间有一段水银柱把气体分隔为等体积的两部分．现使玻璃管竖直并作一定的运动，保持温度不变，在运动过程中发现两部分气体的体积仍相等，则该玻璃管可能的运动是（　　）
A．匀速直线运动
B．自由落体运动
C．竖直上抛运动
D．平抛运动
11．如图所示，粗细均匀两端开口的U形玻璃管，管内注入一定量的水银．但在其中封闭了一段空气柱，其长度为l．在空气柱上面的一段水银柱长为h1，空气柱下面的水银面与左管水银面相差为h2．若往管内加入适量水银，则：
A．水银加入右管，l变短，h2变大；
B．水银加入左管，l不变，h2变大；
C．水银无论加在左管还是右管，h1始终与h2相等；
D．水银加在右管，l变短，水银加在左管，l变长
12．在温度不变时，增大液面上方饱和汽的体积时，则（? ）
A．饱和汽的密度增大 B．饱和气的压强不变 C．饱和气的质量增大 D．饱和气的密度减小
13．一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C，其有关数据如p-T图象甲所示．若气体在状态A的温度为－73.15?℃，在状态C的体积为0.6 m3.求：
(1)状态A的热力学温度；
(2)说出A至C过程中气体的变化情形，并根据图象提供的信息，计算图中VA的值；
(3)在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的V-T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C．如果需要计算才能确定坐标值，请写出计算过程．
14．如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器．其药液桶的总容积为15L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2L，打气筒活塞每次可以打进1atm、150cm3的空气，忽略打气和喷药过程气体温度的变化．
（i）若要使气体压强增大到2.5atm，应打气多少次？
（ii）如果压强达到2.5atm时停止打气，并开始向外喷药，那么当喷雾器不能再向外喷药时，桶内剩下的药液还有多少升？
15．如图所示，质量为m=2.0kg导热性能良好的薄壁圆筒倒扣在装满水的槽中，槽底有细的进气管，管口在水面上；筒内外的水相连通且水面高度相同，筒内封闭气体高为H=20cm；用打气筒缓慢充入压强为P0、体积为V0的气体后，圆筒恰好来开槽底；已知筒内横截面积S=400cm2，大气压强P0=1.0×105Pa，水的密度1.0×103kg/cm3,g=10m/s2；筒所受的浮力忽略不计，求：
（ⅰ）圆筒刚要离开槽底时，筒内外水面高度差；
（ⅱ）充气气体体积V0的大小.
16．如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h=0.1m，a距缸底的高度为H=0.2m；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m=1kg，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为，温度均为，．现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时气缸内气体的温度．重力加速度大小为g=10m/s2．
17．如图所示，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中.当温度为T时，被封闭的气柱长L=22cm，两边水银柱高度差h=16cm，大气压强P0=76cmHg.现向开口端缓慢注入水银，设气体温度保持不变，再次稳定后封闭气柱长度变为20cm，求此时两边水银柱的高度差;
18．如图1所示，在内壁光滑的导热气缸内通过有一定质量的密封活塞，密封一部分稀薄气体．气缸水平放置时，活塞距离气缸底部的距离为 L．现将气缸竖立起来，活塞缓慢下降，稳定后，活塞距离气缸底部的距离为，如图2所示．已知活塞的横截面积为S,大气压强为p0，环境温度为T0．
（1）求活塞的质量m．
（2）若要让活塞在气缸中的位置复原，要把温度升到多高？
参考答案
1．A
【解析】
A、一定质量的理想气体，其体积不变，则分子的密度不变；当压强增大时，其气体的温度升高，则气体分子的平均动能增大，内能增加，故A正确；B、压强改变，不能改变单位体积内的分子数，单位体积内的分子数与气体体积有关，体积不变，单位体积内的分子数就不变，故B错误．CD、当温度升高时，气体的平均动能增大，但并不是每个的动能都增大，有的甚至减小，对分子讲个别情况是无意义的，而是看平均效果，同样当温度降低时，分子的平均动能减小，但并不能说明每个分子的动能都减小．故C错误，D错误．故选A．
【点睛】
由压强的微观解释可以判定A；单位体积内的分子数与气体体积有关，与压强无关；温度是分子平均动能的标志．
2．C
【解析】
ACD．决定气体压强的因素是由单位体积内的分子数和气体分子的平均动能；因为体积相同，氮气和氧气的质量不同，故单位体积内的分子数不同；温度相同，气体分子的平均动能相等，故压强不相等；故AD错误，C正确．
B．温度是分子平均动能的标志，温度相等，分子平均动能相等，氮气和氧气的分子质量不同分子运动的平均速率不相等；故B错误．
故选C．
【点睛】
此题要求明确决定气体压强的因素；温度是分子平均动能的标志．
3．C
【解析】
【详解】
AC．玻璃管A、B完全一样，因是薄壁，忽略水银对其的浮力及其重力，分别对两个玻璃管进行受力分析，
对A：弹簧的弹力F1，内部气体向上的压力PAS，大气压向下的压力P0S，由平衡条件有：
F1+PAS=P0S；
对B：弹簧的弹力F2，内部气体向上的压力PBS，大气压向下的压力P0S，由平衡条件有：
F2+PBS=P0S
因h1＜h2，所以PA＞PB，可得F1＜F2，所以选项A错误，C正确．
BD．温度升高，被封闭的气体体积增大，压强减小；若外界大气压强增大，被封闭的气体压强也变大；由以上两个式子可知，示数都会发生变化．所以BD错误．
故选C．
【点睛】
该题实际上是考查了被封闭气体的压强，通过受力平衡的方式进行考查，方式较为灵活，是一道好题．该题还可理解为，弹簧的示数就等于进入玻璃管的水银的重力，这样解答会更方便．
4．C
【解析】
【详解】
设管内外水面的高度差是h，管的横截面积为S，以管内气体为研究对象，p1=p0=1.0×105Pa，V1=L1S=S，p2=p0+ρ水gh，V2=L2S=0.5S，由玻意耳定律得：
p1V1=p2V2
即
1.0×105×S=（1.0×105+ρ水gh）×0.5S，
解得
h=10m；
故选C．
5．A
【解析】
AB．根据公式可知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，A正确B错误；
C．气体分子热运动的平均动能减少，只能说明气体温度减小，根据公式可知压强不一定减小，C错误；
D．气体压强决定于气体分子的密度（单位体积内的分子数）和分子的平均动能两个因素，单位体积的气体分子数增加，气体的压强不一定增大，D错误．
考点：考查了气体压强
6．A
【解析】
A、液晶的光学性质具有各向异性；故A正确．B、相对湿度为某一被测蒸气压与相同温度下的饱和蒸气压的比值的百分数，相对湿度则给出大气的潮湿程度，而不是水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比；故B错误．C、小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力的作用；故C正确．D、石墨和金刚石都是晶体，玻璃、木炭是非晶体；故D错误．故选A．
【点睛】
液晶的光学性质具有各向异性；绝对湿度是指一定空间中水蒸气的绝对含量，可用空气中水的蒸气压来表示；相对湿度为某一被测蒸气压与相同温度下的饱和蒸气压的比值的百分数；在一定气温条件下，大气中相对湿度越大，水气蒸发也就越慢，人就感受到越潮湿；在一定气温条件下，大气中相对湿度越小，水汽蒸发也就越快，人就越感到干燥；石墨和金刚石是晶体，玻璃、木炭是非晶体；单晶体和多晶体都具有固定的熔点，而非晶体没有固定熔点；液体表面张力使液体的表面积收缩，表层的分子的间距比内部大，所以分子间的合力表现为引力．
7．A
【解析】
【分析】
热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位；识记热力学温标与摄氏温标的概念与区别，两者大小关系为T=t+273.15K，便可解答此题．
【详解】
A、热力学温度和摄氏温度的关系是T=t+273.15K，可知1℃与1K表示的温度不同；故A错误．B、由T=t+273.15K，得△T=△t，则知温度升高了1℃就是升高了1K；故B正确．C、热力学温度的单位“K”是国际单位制中七个基本单位之一；故C正确．D、根据T=t+273.15K，知，当t=0℃时T≈273K；故D正确．本题选不正确的故选A．
【点睛】
解热力学问题关键要知道两种温标的区别与联系，概念要理解透彻，掌握牢固．
8．ADE
【解析】
A、理想气体体积不变，根据查理定律，压强与热力学温度成正比，压强减小，温度降低，内能减小△U<0，因为体积不变，外界对气体不做功W=0，根据热力学第一定律△U=W+Q，知Q<0气体放出热量，故A正确；
B、若气体内能增加则△U>0，根据热力学第一定律△U=W+Q，可能气体从外界吸热大于气体对外做功；或者不做功仅吸热，故B错误；
C、温度升高，分子的平均动能增加，分子的平均速率增加，但并不是每个分子的速度都增大，故C错误；
D、若气体压强不变，根据盖?吕萨克定律知体积与热力学温度成正比，气体分子平均距离增大，体积增大，温度升高，气体分子的平均动能一定增大，故D正确；
E、从微观角度讲，被封闭气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞而产生的，故E正确；
故选ADE．
9．CDE
【解析】
根据热力学第二定律知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量能自发从高温物体传递给低温物体，不能自发从低温物体传递给高温物体，
，但在外界的影响下，热量也能从低温物体传递给高温物体，故A错误；在一定温度下，饱和蒸气的分子数密度是一定的，因而其压强也是一定的，与体积无关；故密闭容器中某种蒸汽开始时若是饱和的，保持温度不变，增大容器的体积，稳定后蒸汽的压强不变；液体的饱和汽压随温度的升高而增大，是因为随温度的升高液体蒸发的速度加快，故B错误；液体与大气相接触，表面层内分子间距较大，则分子所受其他分子的作用表现为相互吸引，故C正确；温度是分子平均动能的标志，则0℃的铁和0℃的冰，温度相同，它们的分子平均动能相同，故D正确；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内的分子数和温度有关，单位体积内的分子数越多碰撞次数越多，分子的平均动能越大，单位时间碰撞次数越多，而温度又是分子平均动能的标志，故E正确．
10．BCD
【解析】
【分析】
【详解】
玻璃管竖直放置时，气体温度与体积都不变，由理想气体状态方程可知，气体压强不变；
A．当玻璃管在竖直方向上做匀速直线运动时，水银对下面的气体产生压强，下面气体体积减小，上面气体体积变大，不符合题意;故A错误．
B．当玻璃管做自由落体运动时，水银处于完全失重状态，水银对气体不产生压力，气体压强不变，温度与体积不变，符合题意;故B正确．
C．玻璃管做竖直上抛运动时，水银处于完全失重状态，水银对气体不产生压力，气体压强不变，温度与体积不变，符合题意;故C正确．
D．玻璃管做平抛运动时，水银处于完全失重状态，水银对气体不产生压力，气体压强不变，温度与体积不变，符合题意;故D正确．
故选BCD．
【点睛】
根据题意、由理想气体状态方程判断出气体压强不变，分析在各种状态下气体压强如何变化，是正确解题的关键．
11．AC
【解析】
【详解】
以右侧管中封闭气体做为研究对象，根据同一液面处压强相等知：封闭气体压强
P=P0+ρgh1
左侧水银柱根据连通器的原理可得
联立可知
．
故无论在左管或右管加入水银，平衡后都有；水银加入右管， h2变大，加入水银后，封闭气体的压强变大，而温度不变，由可知体积变小，则l变短；
故选AC．
【点睛】
双开口的封闭气体的压强能够用两边的水银柱同时求得；结合连通器的原理分析压强、体积的变化．
12．BC
【解析】
饱和汽的压强仅与温度有关，故在温度不变的情况下，增大液面上方饱和汽的体积，饱和汽的压强不变，则密度不变，而质量增大，故AD错误，BC正确；故选BC.
13．(1) TA＝200K (2)VA＝0.4m3 (3) V－T图象如图所示:
【解析】
【分析】
(1)根据摄氏温度与热力学温度间的关系求出热力学温度．(2)根据图示图象求出气体的状态参量，应用理想气体状态方程求出气体的体积．(3)求出气体的状态参量，然后应用盖吕萨克定律求出气体体积，再作出图示．
【详解】
(1)状态A的热力学温度：TA=t+273.15=-73.15+273.15=200（K）．
(2)由图甲可知：A至B为等压过程，B至C为等容过程．
对A至C，由理想气体状态方程有：
解得：
(3)由盖?吕萨克定律：
解得：
因为B至C为等容过程，所以VC=VB=0.6m3，图象如图所示．
【点睛】
本题考查了求气体的温度与体积、作图象等问题，分析清楚气体状态变化过程、根据图象求出气体的状态参量、应用气体状态方程即可正确解题．
14．(1) 20 (2) 10L
【解析】
试题分析：选择里面原有气体和打进气体的整体作为研究对象，运用玻意耳定律，即可求出要使药液上方的气体压强增大到2.5atm，应打气的次数；运用玻意耳定律结合几何关系，即可求出剩下的药液体积．
（ⅰ）设应打n次，初态为：p1＝1atm，V1＝150cm3·n＋2L＝0.15nL＋2L
末态为：p2＝2.5atm，V2＝2L
根据玻意耳定律得：p1V1＝p2V2
解得：n＝20
（ⅱ）由题意可知：V1′＝2L，p1′＝5atm；p2′＝1atm，
根据玻意耳定律得：p1′V1′＝p2′V2′
代入数据解得：V2′＝5L
剩下的药液为：V＝15L－5L＝10L
点睛：本题主要考查了在打气过程中的运用，为变质量问题，解题关键是要将气体质量找回，使之变成一定质量的理想气体，再应用气体定律解决问题．
15．(1) (2)
【解析】
解：（ⅰ）当圆筒恰好离开水槽时，对圆筒受力分析
代入数据可得：
这时筒内液面下降h，有：
解得：
（ⅱ）根据玻意耳定律可得：
解得
16．600K
【解析】
【分析】
【详解】
气体的初状态为：压强： 体积： 温度：
气体的末状态为：压强： 体积为： 待求温度
由理想气体状态方程可得：
化简可得：
17．h′=10cmhg
【解析】
【详解】
注入水银前，封闭气体的压强P=P0-ρgh=60cmHg，因为气体发生等温变化，根据玻意耳定律：PV=P′V′，代入数值得：P′=66cmHg，P′+ρgh′=P0，h′=10cmhg
18．（1）m=（2）
【解析】
【详解】
（1）气体发生等温变化，根据玻意耳定律：P1V1=P2V2′，已知：P1=P0，V1=SL ，P2S=P0S+mg，V2=SL，代入数值得：m=
（2）气体发生等压变化，根据查理定律：，已知：V2=SL ，T2=T0，V3=SL，代入数值得：