山东省寿光中学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．下列说法符合物理事实的是　　
A．压在一起的金块和铅块，各自的分子扩散到对方内部，说明固体分子间存在空隙
B．将天然水晶熔化后再凝固，得到的仍是晶体
C．将棉花脱脂生产成医用脱脂棉，在临床上更容易吸取药液
D．当液面上方的蒸汽达到饱和时，就不再有液体分子从液面飞出
2．一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，体积增大，则 （　　　）
A．气体分子的平均动能增大
B．气体分子的平均动能减小
C．气体分子的平均动能不变
D．条件不足，无法判断
3．从宏观上看，气体分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的（ ?）
A．体积和压强 B．温度和体积 C．温度和压强 D．压强和温度
4．冬天雪后屋檐上结起的冰挂现象，它是（? ）
A．由水蒸气液化而成的 B．由水蒸气凝华而成的
C．由水汽化而成的 D．由水凝固而成的
5．在一个量筒内放入大半筒水，里面放入一个倒置的小瓶，小瓶内留有大约一半水，使其能刚好浮出水面：再用橡胶薄膜把量筒口密封，如图所示．当用力挤压橡胶薄膜时，观察到小瓶下沉现象，在小瓶下沉过程中（?? ）

A．小瓶内气体体积增大
B．小瓶内气体压强减小
C．小瓶的加速度一直增大
D．小瓶的速度先增大后减小
6．以下关于能量和能源的认识，正确的是（? ）
A．“永动机”违反了能量的转化和守恒定律
B．因为能量不会消失，所以我们没必要节约能源
C．石油、天燃气都是自然界自主生成的可再生能源
D．我国煤炭和石油的资源丰富，不需要大力开发新能源
7．一位质量为60kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气（可视为理想气体），然后将这4只气球以相同的方式放在水平木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示．在这位同学慢慢站上轻质塑料板正中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变．下列说法正确的是（?? ）
A．球内气体体积变大 B．球内气体体积变小
C．球内气体内能变大 D．球内气体内能变小
8．如图所示，是水在大气压强为1.01×105PA下的汽化热与温度的关系图线，则（? ）
?
A．大气压强为1.01×105PA时，水的沸点随温度升高而减小
B．该图线说明温度越高，单位质量的水汽化时需要的能量越小
C．由该图线可知水蒸气液化时，放出的热量与温度无关
D．该图线在100℃以后并没有实际意义，因为水已经汽化了
9．下面的表格是北京地区2016年10月17～23日中午11：00时气温与气压的对照表：
时间 17 18 19 20 21 22 23
气温（℃） 20 21 19 16 13 14 15
气压（105 Pa） 1.014 1.018 1.013 1.017 1.026 1.000 1.010
则23日与17日相比较，下列说法正确的是________．
A．空气分子无规则热运动的情况几乎不变（空气分子可以看做理想气体）
B．空气分子无规则热运动减弱了
C．空气分子的平均动能减小了
D．单位时间内空气分子对单位面积撞击次数增多了
E.单位时间内空气分子对单位面积撞击次数减少了
10．下列说法中正确的是（　　）
A．两个系统相互接触发生热传递，当内能相等时达到热平衡
B．两分子之间距离为r0分子处于平衡位置时，分子势能最小
C．液面上部的蒸汽达到饱和时，仍有液体分子从液面飞出
D．单晶体中的原子都是按照一定的规则周期性排列的，原子在晶格上静止不动
11．下列说法正确的是（?? ）
A．当分子间距离为平衡距离时分子势能最大
B．饱和汽压随温度的升高而减小
C．对于一定质量的理想气体，当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
D．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行
E. 由于液面表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，所以液体表面具有收缩的趋势
12．下列说法正确的是（　　）
A．小雨滴呈现球形是水的表面张力作用的结果??
B．给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力
C．干湿泡温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远?
D．常见的金属都是非晶体
E.液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
13．如图，上端带卡环、底部有加热装置的圆柱形气缸竖直放置在水平地面上，质量为m、横 截面积为S、厚度不计的活塞到气缸底部的距离为气缸高度的一半，活塞下部封闭有温度为T的理想气体．己知重力加速度为g，外界大气压强恒为，忽略一切摩擦．
（i）现对封闭气体缓慢加热，求活塞恰好到达气缸上端卡口时气体温度T1；
（ii）保持封闭气体的温度乃不变，在活塞上表面缓慢倒入沙子，使活塞到气缸底部的距离为气缸高度的三分之一，求倒入沙子的总质量m1．
14．如图所示，一支粗细均匀、长L=80cm的玻璃管开口向上竖直放置，管中有一段长h=15cm 的水银柱封闭着长L1=5Ocm的空气柱，外界大气压强为P0=75cmHg，保持气体温度不变．
（1）若让玻璃管自由下落，稳定后空气柱的长度为多少；
（2）若将玻璃缓慢转至管口竖直向下，通过计算判断此过程是否有水银溢出？稳定后空气柱长度为多少？（取27）
15．将竖直放置的上端封闭的长L=100 cm的玻璃管，开口向下缓慢地插入水银槽中，求玻璃管插入水银槽的深度H=50 cm时，封闭在管中的气体压强p．（已知大气压强p0=75 cmHg，环境温度不变，不计玻璃管厚度，．）
16．一容器的容积为V，里面原有空气的压强等于外界大气压p0．现用一容积为V0、长度为L的圆柱形气筒对其打气，如图所示，每次打气，活塞移动距离均为L．设温度始终不变，不计连接管的体积．问：
（1）求第1次打气后，V中气体压强p1；
（2）求第n次打气后，V中气体压强pn；
（3）在第n+1次打气时需将活塞推到距排气口的距离为x时，打气筒里的气体才刚要冲开K向容器充气，求x．（注：当活塞向右运动时，在气压作用下阀门K会自动关闭，而K0会自动打开，让大气进入打气筒内；当活塞向左运动时，阀门K0会自动关闭，而K会在打气筒内气压作用下打开，使气体进入容器V中.）
17．有一如图所示导热性良好的U形容器，右管顶都封闭，容器的左右两部分横截面积之比为1：2．容器内部密封一部分水银．现测得右端部分的水银液面与容器顶端的高度h= Scm，左右两部分容器的水银面的高度差H=15cm，设大气压Po= 75 cmHg，外界环境温度t=27℃．求：
（1）向左边的容器部分缓慢注入水银，直到两边容器的水银柱恰好相乎齐时封闭气体的温度；
（2）当左右两部分的水银柱相平齐后，将整个容器置于一温控室内，然后使温控室的温度缓慢升高，直到右端容器内被密封的气体的长度为5cm时，此时温控室的温度．
18．如图所示，圆柱形容器髙H=45cm，底端左侧通过装有阀门1的细管与上端开口的竖直玻璃管相连，右侧按装阀门2．起初阀门2关闭，阀门1打开，玻璃管内水银面比容器内水银面高△h=25cm，容器内气柱长l=28cm．关闭阀门1，打开阀门2，直至水银不再流出．已知容器导热良好，环境温度始终为300K，大气压强p0=75cmHg
(i)求最终容器内水银的高度;
(ii)若再次关闭阀门2，将容器内气体加热至某一温度，再次打开阀门1后，发现水银液面不动，求此温度．
参考答案
1．C
【解析】
压在一起的金块和铅块，各自的分子扩散到对方内部，是由于自由扩散的原因，说明固体分子做无规则的热运动，A错误；石英也叫天然水晶，但天然水晶在熔化再凝固后叫人造水晶，人造水晶不是晶体，B错误；将棉花脱脂生产成医用脱脂棉，在临床上更容易吸取药液，C正确；液面上部的蒸汽达到饱和时，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中；从宏观上看，液体不再蒸发，D错误．
2．A
【解析】
一定量的理想气体在压强不变的条件下，体积增大，故分子数密度减小；压强不变，说明分子热运动的平均动能增加；故选A．
3．B
【解析】
由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能是由于分子间引力和分子间距离共同决定，宏观上取决于气体的体积，故选项B正确．
温度是分子平均动能的标志；阿伏加德罗常数
【点睛】
这是一道考查分子势能和分子平均动能的基础题，关键是弄清分子热运动与温度的关系以及分子间距离与气体体积的关系．
4．D
【解析】
冬天雪后屋檐上结起的冰挂现象，是雪熔化后的水，在流到屋檐上时，又发生了凝固现象，形成了固态的冰，即形成了冰挂；故D正确，ABC错误；故选D．
【点睛】
分析生活中的热现象属于哪种物态变化，关键要看清物态变化前后，物质各处于什么状态；另外对六种物态变化的吸热和放热情况也要有清晰的认识．
5．C
【解析】
A、压橡胶模的时候，量筒里气体压强变大了，导致水压变大，导致瓶子里面的液面会上升，导致瓶子里气体体积缩小；故A错误．B、根据A选项，瓶子里气体体积缩小，一定质量气体，温度不变，气体体积越小压强越大；故B错误．C、小瓶下沉过程中，小瓶所受水的压强不断增大，小瓶中空气体积减小，小瓶和其中的空气排出的水的体积不断减少，即其受到水的浮力不断减小．所以小瓶的加速度一直增大；故C正确．D、小瓶的速度方向向下，加速度也向下，所以小瓶的速度在增大；故D错误．故选C．
【点睛】
浮力大于重力，物体上浮；浮力小于重力，物体下沉．根据气体状态方程和已知的变化量去判断其它的物理量．
6．A
【解析】
A、永动机的不可实现，证明了能的转化和守恒定律；故A正确．B、能量是守恒的，但是我们能直接利用的能源却是有限的；故节约能源是必需的；故B错误．C、石油、天燃气都是不可再生能源；故C错误．D、我国煤炭和石油资源虽然很丰富，但我国能源消耗量也是很大的，所以大力开发新能源迫在眉睫；故D错误．故选A．
【点睛】
本题考查对各种能源特点的了解；此题考查的知识点较多，所以要一一仔细的分析；同时要掌握节约能源意义．
7．B
【解析】
A、B、气球被压后，气压变大，根据玻意耳定律公式PV=C，故体积缩小，故A错误，B正确．C、气体内能，在整个过程中球内气体温度不变，则内能不变，故C、D均错误；故选B．
【点睛】
知道理想气体内能，由温度决定；应用玻意耳定律PV=C即可正确解题．
8．B
【解析】
A、液体的沸点与温度无关，大气压强为1.01×105Pa时，水的沸点是100℃不变；故A错误．B、该图线说明温度t越高，单位质量的水汽化时需要的能量Q越小；故B正确．C、液化与汽化是相反的过程，汽化热与温度有关，则水蒸气液化放出的热量也与温度有关；故C错误．D、该图线在100℃以后是水的过热状态，可以理解为水没有来得及汽化；故D错误．故选B．
【点睛】
本题考查了水的汽化热曲线，注意高于沸点的温度下液体处于过热状态，通常过热引起的都是比较负面的影响，生活中要减少过热．
9．BCD
【解析】
AB：23日与17日相比较，温度降低，空气分子无规则热运动减弱了．故A项错误，B项正确．
C：23日与17日相比较，温度降低，空气分子的平均动能减小了．故C项正确．
DE：23日与17日相比较，温度低,大气密度大，气压近似不变，则单位时间内空气分子对单位面积的撞击次数增多了．故D项正确，E项错误．
10．BC
【解析】
A项：两个系统相互接触传热，当温度相等时，达到了热平衡，故A错误；
B项：分子间距离为平衡距离时，分子间作用力的合力为零，分子势能最小，故B正确；
C项：液面上部的蒸汽达到饱和时，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中，从宏观上看，液体不再蒸发，其实质是动态平衡，故C正确；
D项：单晶体中的原子都是按照一定的规律周期性排列的，但原子并不是固定不动的，而是在其平衡位置附近振动，故D错误．
点晴：温度相等是两个系统达到热平衡的标志，分子力做正功分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加；平衡距离时，分子势能最小；液面上部的蒸汽达到饱和时，其实质是动态平衡；晶体中的原子都排列有一定规律，原子在其平衡位置附近振动．
11．CDE
【解析】
当分子间距离，随着距离的增大，分子引力和斥力都减小，但斥力减小快，分子力表现为引力，分子之间的距离增大时，分子力做负功，分子势能增大；相反，分子力表现为斥力，分子间距离越小，分子力做负功，分子势能增大，故可知当分子间距离为平衡距离时，分子具有最小势能，A错误；对于同一种液体，饱和汽压随温度升高而增大，B错误；当分子热运动变剧烈时，可知温度升高，分子平均动能增大，气体的压强在微观上与分子的平均动能和分子的密集程度有关．要看压强的变化还要看气体的密集程度的变化，所以压强可能增大、可能减小、可能不变，C正确；熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，D正确；由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，故液体表面有收缩趋势，故E正确．
12．ACE
【解析】
【详解】
A、空气的小雨滴呈球形是水的表面张力，使雨滴表面有收缩趋势，故A正确；
B、给车胎打气，越压越吃力，是由于大气过程中气体压强增大的结果，不是由于分子间存在斥力，故B错误；
C、干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热，干湿泡温度计的两个温度计的示数差越大，表示空气中水蒸汽离饱和状态越远，故C正确；
D、常见的金属都是多晶体，故D错误；
E、液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故E正确。
13．（1）2T0（2）4m
【解析】
【详解】
（1）设气缸高度为h，则初始时封闭气体的体积， 活塞恰好到达气缸上端卡口时封闭气体的体积．由题设知，封闭气体做等压变化，有：
解得：T1=2T0
（2）当活塞恰好到达气缸上端时，封闭气体的压强；
倒入质量为m1的沙子后，封闭气体的体积，压强．
此过程封闭气体做等温变化，有
解得：m1=4m
14．（1）60cm（2）70cm
【解析】
【详解】
（1）初态：压强P1=P0+Ph
体积V1=L1S
自由下落，水银完全失重，气体压强P1′=P0，
体积V1′=L1′S
由波意耳定律：P1V1=P1′V1′
得L1′=60cm
（2）假设旋转后无水银溢出，压强：P2=P0-Ph，气体长度变为L2
由 P1V1=P2L2S
得L2=75cm
L2+h＞L，
故假设不成立，有水银溢出设水银溢出后，空气的长度变为x，
压强：P3=P0-（80-x）=x-5
由波意耳定律：P1V1=P3xS
得 x=70cm
15．
【解析】
【分析】
【详解】
玻璃管插入前后情况如右图所示，设管内外水银面高度差为h，玻璃管截面为S，对管内气体，根据 p0V0=pV，压强单位用cmHg时，得


代入数据简化得
解得 h2=25cm ； h2=-150cm（舍去）
故 cmHg
16．（1）（2）（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由于是等温变化，把V和V0中气体作为一定质量的气体，根据玻意耳定律得

解得
（2）在上问基础上，由克拉伯龙方程，考虑温度不变，两部分气体质量之和不变，设打第2次气后V中压强为p2，得关系式
解得
依次类推，打第n次气后
解得
（3）打第n+1次气过程中，当打气筒内压强从p0增大到容器内pn时，阀门K才刚要被冲开，气体准备进入容器V中. 对打气筒内气体，由玻意耳定律 p0V0=pnVx 得

解得
17．（1） （2）390K
【解析】
【详解】
（1）以右边玻璃管封闭的气体为研究对象，封闭气体等温变化，设当两管的水银液面相平时，右端被封闭的气体长度为.
初、末状态的压强和体积分别为：，
根据等温变化可得：，
解得：；
（2）空气柱的长度变为开始时的长度h时，右管水银面下降，则左管水银面会上升，此时两侧水银面高度差为，此时空气柱的压强：
根据等容变化得到：
解得：．
18．(i)5cm (ⅱ) 480K
【解析】
【分析】
【详解】
（i）密闭气体初状态压强①
设水银不再流出时容器内水银柱的长度为
则密闭气体此时压强②
密闭气体气柱长为③
由玻意耳定律得：④
解得：⑤
（ii）再次打开阀门1时两侧液面高度差为⑥
则气体压强⑦
由查理定律得：⑧
解得：⑨