高中物理人教版选修3-3课后作业 第八章气体 Word版含解析

第八章　
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题　共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．(2020·吉林省吉化一中高二下学期期中)如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图，在输液过程中(　A　)
A．A瓶中的药液先用完
B．B瓶中的药液先用完
C．随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐减小
D．随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变
解析：药液从B瓶中流下，封闭气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律知，气体压强减小，A瓶中空气将A瓶中药液压入B瓶补充，使B瓶液面保持不变，直到A瓶液体全部流入B瓶，所以A瓶液体先用完，故A正确，B错误；A瓶瓶口处压强和大气压相等，但液面下降，液体产生压强减小，因此封闭气体压强增大，故C错误，D错误。
2．一定质量的某种气体，在不同温度下的气体分子热运动速率的统计分布图象如图所示，下列说法正确的是(　B　)
A．状态①的温度高于状态②的温度
B．气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率
C．不计分子势能，气体在状态①时具有的内能较大
D．温度升高时每个分子运动的动能都增大
解析：从图中可看出状态②的温度大于状态①的温度，A错误；温度是分子平均动能的标志，选项B正确，C错误；温度升高时，个别分子的动能可能减小，D错误。
3．(2020·山东省淄川中学高二下学期段考)用打气筒将压强为1 atm空气打进自行车胎内，如果打气筒容积ΔV＝500 cm3，轮胎容积V＝3 L，原来压强p＝1.5 atm。现要使轮胎内压强变为p′＝4 atm，问用这个打气筒要打气几次(设打气过程中空气的温度不变)(　C　)
A．5次　　　　　　　 B．10次
C．15次 D．20次
解析：打气N次后，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NΔV。根据玻意耳定律pV＋p0NΔV＝4p0V，解得N＝15次故选C。
4．已知两端开口的“”型管，且水平部分足够长，一开始如右图所示，若将玻璃管稍微上提一点，或稍微下降一点时，被封闭的空气柱的长度分别会如何变化(　D　)
A．变大；变小 B．变大；不变
C．不变；不变 D．不变；变大
解析：上提时空气柱压强不变，空气柱的长度不变；下降时空气柱压强变小，空气柱长度变大，所以D选项正确。
5.如图所示，元宵佳节，室外经常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛，若忽略空气分子间的作用力，大气压强不变，当点燃灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后，灯笼内的空气(　A　)
A．分子总数减少
B．分子的平均动能不变
C．压强不变，体积增大
D．单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增大
解析：蜡烛燃烧后，灯笼内温度升高，部分气体分子将从灯笼内部跑到外部，所以灯笼内分子总数减少，故A正确；灯笼内温度升高，分子的平均动能增大，故B错误；灯笼始终与大气连通，压强不变，灯笼内气体体积也不变，故C错误；温度升高，气体分子的平均动能增大，单位时间与单位面积分子对器壁碰撞的平均作用力增大，而气体压强不变，所以单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数减少，故D错误。
6.(2020·湖北省武汉市高二下学期期中)如图，一导热性良好的气缸内用活塞封住一定量的气体(不计活塞与缸壁摩擦)，当温度升高时，改变的量有(　B　)
A．活塞高度h B．气缸体高度H
C．气体压强p D．弹簧长度L
解析：气体做等压变化，温度升高时，体积变大，所以气缸距地面高度H减小。
7.一定质量的理想气体经过一系列变化过程，如图所示，下列说法中正确的是(　AD　)
A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小
B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大
C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小
D．c→a过程中，气体内能增大，体积不变
解析：由图知a→b为等温膨胀过程，b→c为等压收缩过程，c→a为等容升压过程，所以A、D选项正确。
8．(2020·河北省张家口市一中高二上学期期中)如图所示，足够长U型管内分别由水银封有L1、L2两部分气体，则下列陈述中正确是(　AD　)
A．只对L1加热，则h减小，气柱L2长度不变
B．只对L1加热，则h减小，气柱L2长度减小
C．若在右管中注入一些水银，L1将增大
D．使L1、L2同时升高相同的温度，则L1增大、h减小
解析：只对L1加热，假设体积不变，则压强增大，所以L1增大、h减小，气柱L2长度不变，因为此部分气体做等温变化，故A正确B错误；若在右管中注入一些水银，L1的压强增大，根据玻意耳定律得L1将减小，故C错误；使L1、L2同时升高相同的温度，假设气体体积不变，L1的压强增大，L2压强不变，则L1增大、h减小，故D正确。
9．(2020·河北唐山模拟)在光滑水平面上有一个内外壁光滑的汽缸，汽缸质量为M，汽缸内有一质量为m的活塞，已知M>m。活塞密封一部分理想气体。现对汽缸施一水平向左的拉力F时，如图甲所示，汽缸的加速度为a1，封闭气体的压强为p1，体积为V1；若用同样大小的力F水平向左推活塞，如图乙所示，汽缸的加速度为a2，封闭气体的压强为p2，体积为V2。设密封气体的质量和温度均不变，则(　ACD　)
A．a1＝a2　　　　　　　 B．a1C．p1V2
解析：对汽缸与活塞组成的整体，据牛顿第二定律可得a1＝a2。对题图甲，以活塞为研究对象，有p0S－p1S＝ma1；对题图乙，以汽缸为研究对象，有p2S－p0S＝Ma2；由以上两式可得p1V2。故选项ACD正确。
10.如图所示，在柱形容器中装有部分水，容器上方有一可自由移动的活塞。容器水面浮有一个木块和一个一端封闭、开口向下的玻璃管，玻璃管中有部分空气，系统稳定时，玻璃管内空气柱在管外水面上方的长度为a，空气柱在管外水面下方的长度为b，水面上方木块的高度为c，水面下方木块的高度为d。现在活塞上方施加竖直向下且缓缓增大的力F，使活塞下降一小段距离(未碰及玻璃管和木块)，下列说法中正确的是(　AC　)
A．d和b都不变 B．只有b减小
C．只有a减小 D．a和c都减小
解析：活塞下降一小段距离，则容器中的气体体积减小，压强增大，对于木块露出的部分决定于上、下压强差，故c、d不变；对于玻璃管，浮力等于重力，排开水的体积不变，b不变，玻璃管内气体压强增大，又b不变，故a减小，A、C正确。
第Ⅱ卷(非选择题　共60分)
二、填空题(共2小题，共15分。把答案直接填在横线上)
11．(7分)如图所示为一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出气体的体积)的装置，A为开口薄壁圆筒，排尽其中的空气，倒扣在水中。测量时，被测者尽力吸尽空气，再通过B管用力将气体吹入A中，使A浮起。设整个过程中呼出气体的温度保持不变。
(1)呼出气体的分子热运动的平均动能__不变__(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)设圆筒A的横截面积为S，大气压强为p0，水的密度为ρ，桶底浮出水面的高度为h，桶内外水面的高度差为Δh，被测者的“肺活量”，即V0＝____。
解析：(1)由于温度是分子平均动能大小的标志，因为气体温度不变，所以分子平均动能不变。
(2)设A中气体压强为p，该部分气体在标准大气压下的体积为V0，由于整个过程中温度不变，由玻意耳定律可得：p0V0＝pV，即p0V0＝(p0＋ρgΔh)(h＋Δh)S
被测者的肺活量V0＝
12．(8分)某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。
(1)关于该实验，下列说法正确的是__D__。
A．实验前应将注射器的空气完全排出
B．空气柱体积变化应尽可能的快些
C．空气柱的压强随体积的减小而减小
D．作出p－的图象可以直观反映出p与V的关系
(2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p－V图象如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1__>__T2(选填“<”“＝”或“>”)。
(3)另一小组根据实验数据作出的V－图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图线不过原点的原因可能是__实验时未考虑注射器前端与橡皮帽连接处的气体__。
解析：(1)注射器内应封闭一定质量的气体，故A错误；实验操作时应缓慢移动活塞，空气柱的体积随压强增大而减小，B、C错误；p－的图象是直线，能直观反映出p与V的关系，D正确。
(2)由图线乙可看出T1>T2
(3)图线不过原点的原因是：实验时未考虑注射器前端与橡皮帽连接处的气体体积。
三、论述·计算题(共4小题，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)(2020·河南省郑州一中高三上学期入学测试)如图所示，一水平放置的薄壁圆柱形容器内壁光滑，长为L，底面直径为D，其右端中心处开有一圆孔；质量为m的理想气体被活塞封闭在容器内，器壁导热良好，活塞可沿容器内壁自由滑动，其质量、厚度均不计，开始时气体温度为300 K，活塞与容器底部相距L，现对气体缓慢加热，已知外界大气压强为p0，求温度为480 K时气体的压强。
答案：p0
解析：开始加热时，在活塞移动的过程中，气体做等压变化。设活塞缓慢移动到容器最右端时，气体末态温度为T1，V1＝，初态温度T0＝300 K，V0＝。
由盖·吕萨克定律知＝，解得T1＝450 K
活塞移至最右端后，气体做等容变化，已知T1＝450 K，p1＝p0，T2＝480 K。
由查理定律知＝，则p2＝p0
14．(11分)如图所示蹦蹦球是一种儿童健身玩具，小明同学在17 ℃的室内对蹦蹦球充气，已知球的体积约为2 L，充气前的气压为1 atm，充气筒每次充入1atm 0.2 L的气体，忽略蹦蹦球体积变化及充气过程中气体温度的变化，求：
(1)充气多少次可以让气体压强增大至3 atm。
(2)室外温度达到了－13 ℃，将(1)中充完气的蹦蹦球拿到室外后，压强将变为多少(保留2位有效数字)?
答案：(1)20　(2)2.7 atm
解析：(1)设充气n次可以让气体压强增大至3 atm。
据题充气过程中气体发生等温变化，以蹦蹦球内原来的气体和所充的气体整体为研究对象，由玻意耳定律得
p1(V＋nΔV)＝p2V，
解得n＝20。
(2)当温度变化，气体发生等容变化，由查理定律得
＝，解得p3＝p2≈2.7 atm。
15.(12分)(2020·山西省临汾市高三下学期3月模拟三)如图甲所示，绝热气缸平放在水平面上，气缸底部是边长为d＝10 cm的正方形，气缸长为L＝20 cm。用绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，稳定时活塞恰好位于气缸的正中间，封闭气体的温度为T0。可通过电阻丝给气体缓慢加热，活塞可沿气缸壁无摩擦的缓慢滑动，当活塞移动到气缸口时停止加热，此时气体的温度为T。假设在最初状态时，用一根原长为L，劲度系数为k＝1 000 N/m的轻弹簧连接气缸底部和活塞，如图乙所示。再用电阻丝给气体缓慢加热，当气体温度又为T时，求活塞移动的距离及气体的压强为多少？(大气压强p0＝1.0×105 Pa，结果保留两位有效数字)
答案：8.5 cm；1.1×105 Pa
解析：甲图情景中，活塞缓慢移动，气体压强始终等于大气压强，气体做等压变化，有＝得：T＝2T0。
乙图情景中，设温度为T时，气体压强为p，活塞向右移动x距离，由理想气体状态方程有＝
对活塞由平衡条件有pd2＝p0d2＋kx，联立解得x＝8.5 cm，p＝1.1×105 Pa
16．(12分)(2020·辽宁师大附中高二下学期期中)如图所示，竖直放置的圆柱形汽缸固定不动，内壁光滑，下端与大气相连，A、B两活塞的面积分别为SA＝20 cm2、SB＝10 cm2，它们通过一条细绳连接，活塞B又与另一条细绳连接，绳子跨过两个光滑定滑轮与重物C连接。已知A、B两活塞的质量分别为mA＝2mB＝1 kg，当活塞静止时，汽缸中理想气体压强p1＝1.2×105 Pa，温度T1＝800 K，活塞A距地面的高度为L＝10 cm，上、下汽缸内气体的长度分别为2L、L，大气压强为p0＝1×105 Pa，上汽缸足够长，重力加速度g＝10 m/s2。
(1)求重物C的质量M；
(2)缓慢降低汽缸内气体的温度直至210 K，请在p－V图上画出缸内气体状态变化的图线，并计算出拐点处气体的温度及最终活塞B离地面的高度。
解析：(1)设活塞A、B间的细绳张力为T，则对活塞A、B受力分析有p1SA＋mAg＝p0SA＋T
p0SB＋mBg＋T＝p1SB＋Mg
联立解得M＝3.5 kg
(2)刚开始降温时汽缸内气体做等压变化，活塞A、B均向上缓慢运动，直到A不能再上升，设此时气体温度为T2，则由盖·吕萨克定律有＝
解得T2＝600 K>210 K
此后气体再降温时，A、B间细绳张力逐渐减小至零，气体做等容变化。设细绳张力为零时，气体压强为p2，温度为T3，则此时对活塞B受力分析有
Mg＋p2SB＝p0SB＋mBg
解得p2＝7×104 Pa
由查理定律有＝
解得T3＝350 K>210 K
之后气体做等压变化，活塞A不动，活塞B下降，设B与A距离为x时，温度变化为T4＝210 K，
由盖·吕萨克定律有
＝解得x＝18 cm
故B离地面的高度为
H＝2L＋x＝38 cm
汽缸内气体状态变化的图线如图所示。