【2012 精品同步】沪科版物理选修3-3 第2章章末综合检测

第2章 气体定律与人类生活 本章综合（沪科版选修3-3）
(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
1．一定质量的理想气体的性质和特性有(　　)
A．在温度不变的条件下，体积与压强成反比
B．只有在温度不太低和压强不太大的情况下，普通实际气体才适用理想气体状态方程
C．体积不变时，分子的平均速率越大，气体压强也越小
D．理想分子之间没有相互作用力，除了相互碰撞，或者跟容器壁碰撞外不受力的作用
解析：选ABD.根据理想气体的特点可知理想气体满足气体实验定律，分子间距较大，不考虑分子间相互作用力，故A、B、D正确．
2．下列说法正确的是(　　)
A．饱和汽的压强与温度、体积有关
B．饱和汽的压强只与温度有关，与体积无关
C．饱和汽的温度保持不变，当饱和汽中混有少量别的气体(不发生反应)时，饱和汽压强仍不发生变化
D．饱和汽符合理想气体状态方程21世纪教育网
解析：选BC.饱和汽的压强与温度有关，与体积无关，B、C选项正确，A错误；饱和汽不符合理想气体状态方程，D选项错误．
3．(2011年安康高二检测)某同学做“探究气体等温变化规律”时，测得的数据如下表所示，发现第5组数据中的pV乘积有较大偏差，如果读数和计算无误，那么造成此偏差的原因可能是(　　)[来源:21世纪教育网]
实验次序 1 2 3 4 5
p(105Pa) 1.21 1.06 0.93 0.80 0.66
V(mL) 33.2 37.8 43.8 50.4 69.2
pV(105Pa·mL) 40.2 40.1 40.7 40.3 45.7
A.温度升高　　　　　　　 B．温度降低
C．进入气体 D．漏出气体
解析：选AC.一定质量的气体只有在温度不变时pV＝恒量，该恒量与气体的质量、温度有关，温度越高、质量越大，恒量的值越大，故A、C正确．
4．一定质量的理想气体处于平衡状态Ⅰ.现设法使其温度降低而压强升高，达到平衡状态Ⅱ，则(　　)
A．状态Ⅰ时气体的密度比状态Ⅱ时的大
B．状态Ⅰ时分子的平均动能比状态Ⅱ时的大
C．状态Ⅰ时分子间的平均距离比状态Ⅱ时的大
D．状态Ⅰ时每个分子的动能都比状态Ⅱ时的分子平均动能大
解析：选BC.由理想气体状态方程＝C可知，气体温度降低而压强升高时，其体积一定缩小．
5．下列关于湿度的说法中不正确的是(　　)
A．绝对湿度大，相对湿度一定大
B．相对湿度是100%，表明在当时温度下，空气中水汽已达饱和状态
C．相同温度下绝对湿度越大，表明空气中水汽越接近饱和
D．露水总是出现在夜间和清晨，是因为气温的变化使空气里原来饱和的水蒸气液化的缘故
解析：选A.相对湿度是空气中水蒸气的压强与同温度下水蒸气的饱和汽压的比值，所以A错，B、C对；当绝对湿度不变的情况下，温度降低，饱和汽压降低，所以相对湿度变大，当达到饱和以后，随着温度的继续降低，水蒸气将液化为水，即形成露水，D对．故选A.21世纪教育网
6．对一定质量的理想气体，从状态A开始按下列顺序变化，先等压降温，再等温膨胀，最后等容升温回到状态A，图D中曲线为双曲线，如图2－8所示曲线，能正确表示这一过程的是(　　)
[来源:21世纪教育网]
图2－8
解析：选A.根据气体状态变化的图像特点分析，A对．B图中，C→A过程非等容升温；C图中A→B为等容降温，B→C为等温升压、压缩，C→A为等压升温；D图中A→B为等压升温，B→C为等容降温，C→A为等温压缩．只有A图中，A→B为等压降温，B→C为等温膨胀，C→A为等容升温过程，所以选择A.
7.如图2－9所示，A、B是两只汽缸，固定在地面上，它们的活塞用坚硬的杆顶着，活塞的横截面积SB＞SA，平衡时A、B内装有同一种压缩气体，其体积相等，温度相同．当A、B两只汽缸都升高相同的温度时(　　)
图2－9
[来源:21世纪教育网]
A．因A、B汽缸的压强增加量相等，故A、B的活塞不动
B．A汽缸内压强增加，B汽缸内压强减小，活塞向右移
C．两汽缸内压强均增加，活塞向右移
D．两汽缸内压强均增加，活塞向左移
解析：选D.设A、B汽缸内气体压强分别为pA，pB，大气压强为p0，升温前两活塞和杆组成的系统平衡，有
(pA－p0)SA＝(pB－p0)SB，pASA＜pBSB，①
升温后，对A汽缸内气体有＝，即ΔpA＝pA，
同理，对B汽缸内的气体有ΔpB＝pB.
A汽缸内气体对活塞增加的压力ΔpASA＝pASA，②
B汽缸内气体对活塞增加的压力ΔpBSB＝pBSB，③
比较①②③式知ΔpASA＜ΔpBSB，故活塞向左移，故选D.
8．钢瓶中装有一定质量的气体，现在用两种方法抽取钢瓶中的气体，第一种方法是用小抽气机，每次抽出1 L气体，共抽取三次，第二种方法是用大抽气机，一次抽取3 L气体，这两种抽法中，抽取气体质量较多的是(　　)
A．第一种抽法
B．第二种抽法
C．两种抽法抽出气体质量一样多
D．无法判断
解析：选A.设初状态气体压强为p0，抽出气体后压强为p，对气体状态变化应用玻意耳定律，则：
第一种抽法：p0V＝p1(V＋1)
p1＝p0·
p1V＝p2(V＋1)
p2＝p1·＝p0()2
p2V＝p(V＋1)
p＝p2·＝p0()3
即三次抽完后：p＝p0·.
第二种抽法：p0V＝p(V＋3)，
p＝p0＝p0.
由此可知第一种抽法抽出气体后，剩余气体的压强小，即抽出气体的质量多．
二、非选择题(本题共5小题，共60分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
9．(10分)(2010年高考上海卷)
图2－1021世纪教育网
用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图2－10所示，实验步骤如下：①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；
③用V－1/p图像处理实验数据，得出如图2－11所示图线．
图2－11
(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是________．
(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是________和________．
(3)如果实验操作规范正确，但如图所示的V－1/p图线不过原点，则V0代表________．
答案：(1)在注射器活塞上涂润滑油21世纪教育网
(2)移动活塞要缓慢　不能用手握住注射器封闭气体部分
(3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积
10．(10分)一位质量为60 kg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放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图2－12所示．
图2－12
(1)关于气球内气体的压强，下列说法正确的是________．
A．大于大气压强
B．是由于气体重力而产生的
C．是由于气体分子之间的斥力而产生的
D．是由于大量气体分子的碰撞而产生的
(2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，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．球内气体内能不变
(3)为了估算气球内气体的压强，这位同学在气球的外表面涂上颜料，在轻质塑料板面和气球一侧表面贴上间距为2.0 cm的方格纸．表演结束后，留下气球与方格纸接触部分的“印迹”如图2－13所示．若表演时大气压强为1.013×105 Pa，g取10 m/s2，则气球内气体的压强为________Pa.(取4位有效数字)
图2－13
气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下“印迹”，这一“印迹”面积与方格纸上留下的“印迹”面积存在什么关系？
解析：(1)由于气球对球内气体的作用，球内气体压强大于大气压强，A对，B错．根据气体压强的微观理论，C错，D对．
(2)由于可视为理想气体，则＝C，T不变，p增大，V减小，A错，B对．理想气体的内能只与温度有关，C错，D对．
(3)人作用在气球上的力F＝mg＝600 N，“印迹”的面积为4 S，S为每个“印迹”的面积(大于半格的算一格，小于半格的去掉)，得S＝354×10－4 m2.
人作用在气球上的压强
p′＝＝ Pa＝0.040×105 Pa，[来源:21世纪教育网]
球内气体压强
p＝p0＋p′＝(1.013×105＋0.040×105) Pa
＝1.053×105 Pa.
答案：(1)AD　(2)BD　(3)1.053×105 Pa　相等
11．(12分)春节期间，哈尔滨海洋极地馆向游客献上了一份精彩大戏——双人双鲸“海洋之心”表演．据了解，这种表演在世界上尚属首次．在表演“海洋之心”之余，可爱的极地白鲸近日还学会了一项新本领——向观众吐泡泡，据工作人员介绍，每次驯养师背着氧气瓶训练白鲸时，白鲸总是对驯养师身上的氧气瓶格外好奇，于是驯养师就把呼吸嘴放入白鲸口中，白鲸吸几口后，就顽皮地吐起了泡泡．假设驯养师携带的氧气瓶的容积是12 L，其中氧气的压强是1.5×107 Pa.规定瓶内氧气压强降到1.0×106 Pa时就要重新充氧．如果驯养师每次表演时需要用1×105 Pa的氧气400 L，那么一瓶氧气可使驯养师用几次？假定在使用过程中温度不变．21世纪教育网
解析：取原来氧气瓶中的氧气为研究对象，因为温度不变，故p1V1＝p2V2.
V2＝＝＝180 L.
这些氧气一部分留在氧气瓶中，压强为1.0×106 Pa，另一部分被使用，选取被使用的那部分氧气为研究对象．
p2(V2－V1)＝p3V3，
V3＝＝＝1680 L
驯养师使用的次数n＝＝4.2次．
故使用4次后就应重新充氧．
答案：4次
12．(14分)(2010年高考山东卷改编)一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0.经过太阳曝晒，气体温度由T0＝300 K升至T1＝350 K.
图2－14
(1)求此时气体的压强．
(2)保持T1＝350 K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．
解析：(1)设升温后气体的压强为p1，由查理定律得
＝①
代入数据得p1＝p0.②
(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V，由玻意耳定律得p1V0＝p0V③
联立②③式得21世纪教育网
V＝V0④
设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k，由题意
得k＝⑤
联立④⑤式得k＝.
答案：(1) p0　(2)
13．(14分)使一定质量的理想气体按图2－15甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线一部分．
图2－15
(1)已知气体在状态A的温度TA＝300 K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？
(2)将上述状态变化过程在图乙中画成体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)．说明每段图线各表示什么过程．
解析：p－V图中直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积为pA＝4 atm，pB＝4 atm，pC＝2 atm，pD＝2 atm，VA＝10 L，VC＝40 L，VD＝20 L.
(1)根据状态方程
＝＝，
可得TC＝·TA＝×300 K＝600 K，
TD＝·TA＝×300 K＝300 K，
由题意　TB＝TC＝600 K.
(2)由状态B到状态C为等温变化，由玻意耳定律有pBVB＝pCVC，得
VB＝＝ L＝20 L.
在V－T图上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态点依次连接(如图所示)，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程．
答案：(1)TB＝TC＝600 K　TD＝300 K　(2)见解析