气体的等温变化
时间：45分钟
一、单项选择题
1．描述气体状态的参量是指( B )
A．质量、温度、密度
B．温度、体积、压强
C．质量、压强、温度
D．密度、压强、温度
解析：气体状态的参量是指温度、压强和体积，B对．
2．各种卡通形状的氢气球，受到孩子们的喜欢，特别是年幼的小孩．小孩一不小心松手，氢气球会飞向天空，上升到一定高度会胀破，是因为( C )
A．球内氢气温度升高
B．球内氢气压强增大
C．球外空气压强减小
D．以上说法均不正确
解析：气球上升时，由于高空处空气稀薄，球外气体的压强减小，球内气体要膨胀，到一定程度时，气球就会胀破．
3.在标准大气压(相当于76
cmHg产生的压强)下做托里拆利实验时，由于管中混有少量空气，水银柱上方有一段空气柱，如图所示，则管中稀薄气体的压强相当于下列哪个高度的水银柱产生的压强( D )
A．0
cmHg
B．60
cmHg
C．30
cmHg
D．16
cmHg
解析：设管内气体压强为p，则有：(p＋60)
cmHg＝76
cmHg，可得管中稀薄气体的压强相当于16
cmHg，选项D是正确的．
4．有一段12
cm长的汞柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体，若开口向上将玻璃管放置在倾角为30°的光滑斜面上，在下滑过程中被封气体的压强为(大气压强p0＝76
cmHg)( A )
A．76
cmHg
B．82
cmHg
C．88
cmHg
D．70
cmHg
解析：水银柱所处的状态不是平衡状态，因此不能用平衡条件来处理．水银柱的受力分析如图所示，因玻璃管和水银柱组成系统的加速度a＝gsinθ，所以对水银柱由牛顿第二定律得：p0S＋mgsinθ－pS＝ma，故p＝p0＝76
cmHg.
5．如图所示，为中学物理课上一种演示气体定律的有趣仪器—哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶．在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞．在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，在对气球缓慢吹气过程中，当瓶内气体体积减小ΔV时，压强增大20%.若使瓶内气体体积减小2ΔV，则其压强增大( D )
A．20%
B．30%
C．40%
D．50%
解析：气体做的是等温变化，所以有：pV＝1.2p(V－ΔV)和pV＝p′(V－2ΔV)联立两式得p′＝1.5p，故D项正确．
二、多项选择题
6．某同学用“DIS”研究气体的压强与体积的关系，做了两次实验，操作完全正确，在同一图上得到了两条不同的直线，造成这种情况的可能原因是( AB )
A．两次实验中温度不同
B．两次实验中空气质量不同
C．两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体压强的数据不同
D．两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体体积的数据不同
解析：由图象可知，p与成正比，则p与V成反比，即pV＝C，C是常数；由玻意耳定律可知，对一定量的气体，在温度不变时，压强与体积成反比，p与成正比，气体质量与温度相同时，不同状态下气体的p与所对应的点在同一直线上，当气体质量相同而温度不同或气体温度相同而质量不同时，气体的p与所对应的点不在同一直线上，故A、B两项正确，C、D两项错误．
7.如图所示，一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中，管中封闭一定质量的气体，管内水银面低于管外，在温度不变时，将玻璃管稍向下插入一些，下列说法正确的是( AD )
A．玻璃管内气体体积减小
B．玻璃管内气体体积增大
C．管内外水银面高度差减小
D．管内外水银面高度差增大
解析：解法一：极限分析法：设想把管压下很深，则易知V减小，p增大，因为p＝p0＋ph，所以h增大．即A、D选项正确．
解法二：假设法：将玻璃管向下插入过程中，假设管内气体体积不变，则h增大，p＝p0＋ph也增大，由玻意耳定律判断得V减小，故管内气体体积V不可能不变而是减小，由V减小得p＝p0＋ph增大，所以也增大．即A、D选项正确．
8．如图所示为一定质量的气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法正确的有( ACD )
A．tA＝tB
B．tB＝tC
C．tC>tB
D．tD>tA
解析：两条等温线，故tA＝tB，tC＝tD，故A项正确；两条等温线比较，有tD>tA，tC>tB，故B错，C、D项正确．
三、非选择题
9．在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭的空气如图所示，U形管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76
cm汞柱高，图中给出了气体的两个不同的状态．
(1)实验时甲图气体的压强为76
cmHg；乙图气体压强为80
cmHg.
(2)实验时某同学认为管子的横截面积S可不用测量，这一观点正确吗？
答：正确(选填“正确”或“错误”)．
(3)数据测量完后在用图象法处理数据时，某同学以压强p为纵坐标，以体积V(或空气柱长度)为横坐标来作图，你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗？
答：不能．
解析：(1)由连通器原理可知，甲图中气体压强为p0＝76
cmHg，乙图中气体压强为p0＋4
cmHg＝80
cmHg.
(2)由玻意耳定律p1V1＝p2V2，即p1l1S＝p2l2S，即p1l1＝p2l2(l1、l2为空气柱长度)，所以玻璃管的横截面积可不用测量．
(3)以p为纵坐标，以V为横坐标，作出p－V图象是一条曲线，但曲线未必表示反比关系，所以应再作出p－图象，看是否是过原点的直线，才能最终确定p与V是否成反比．
10．某容器的容积是10
L，里面所盛气体的压强为2.0×106
Pa，保持温度不变，把这些气体装在另一个容器里，气体的压强为1.0×105
Pa，这个容器的容积是多大？
解析：以容器中的气体为所研究的对象，其初始状态下
V1＝10
L，p1＝2.0×106
Pa，
经过等温变化后，其末状态下p2＝1.0×105
Pa，
由玻意耳定律有p1V1＝p2V2
则V2＝V1＝×10
L＝200
L.
答案：这个容器的容积为200
L.
11.如图所示，在一个一端封闭的试管中有一段长度h＝20
cm的水银柱，用水银柱封闭了一段空气柱．外界大气压强p0为75
cm高的水银柱产生的压强．
(1)当试管的开口向下竖直放置时，空气柱的长度l1＝20
cm，当将试管倒置过来，开口向上时，空气柱的长度是多少？
(2)试管的开口向上时，如果向上的加速度a＝5
m/s2，空气柱的长度是多少？(气体的温度保持不变)
解析：设水银密度为ρ，(1)当试管开口向下时，空气柱的压强为p1＝p0－ρgh＝75
cm·ρg－20
cm·ρg＝55
cm·ρg.设玻璃管的横截面积为S，空气柱的体积为V1＝l1S.当试管开口向上时，空气柱的压强为p2＝p0＋ρgh＝75
cm·ρg＋20
cm·ρg＝95
cm·ρg.设空气柱的长度为l2，空气柱的体积为V2＝l2S.根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2，即：p1l1S＝p2l2S.代入数据解方程得：l2＝l1＝×20
cm＝11.58
cm.
(2)当试管的开口向上时，设气体的压强为p3.选水银柱为研究对象，水银柱的质量为m＝ρhS.根据牛顿第二定律得：p3S－p0S－ρhSg＝ρhSa.所以p3＝p0＋ρh(g＋a)＝105
cm·ρg.空气柱的长度设为l3，空气柱的体积为V3＝l3S.根据玻意耳定律得：p2V2＝p3V3，即：p2l2S＝p3l3S，l3＝l2＝×11.58
cm＝10.48
cm.
答案：(1)11.58
cm (2)10.48
cm
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5气体的等容变化和等压变化
时间：45分钟
一、单项选择题
1．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化情况是( B )
A．气体的摄氏温度升高到原来的二倍
B．气体的热力学温度升高到原来的二倍
C．气体的摄氏温度降为原来的一半
D．气体的热力学温度降为原来的一半
解析：一定质量的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比，即＝，得T2＝＝2T1，B正确．
2．一定质量的气体，如果保持它的压强不变，降低温度，使它的体积变为0
℃时体积的，则此时气体的温度为( C )
A．－
℃
B．－
℃
C．－
℃
D．－273n(n－1)
℃
解析：根据盖—吕萨克定律，在压强不变的条件下V1＝V0(1＋)，根据题意＝V0(1＋)，整理后得t＝－
℃.
3．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5
℃升高到10
℃，体积的增量为ΔV1；温度由10
℃升高到15
℃，体积的增量为ΔV2，则( A )
A．ΔV1＝ΔV2
B．ΔV1>ΔV2
C．ΔV1<ΔV2
D．无法确定
解析：由盖—吕萨克定律＝可得＝，即ΔV＝·V1，所以ΔV1＝×V1，ΔV2＝×V2(V1、V2分别是气体在5
℃和10
℃时的体积)，而＝，所以ΔV1＝ΔV2，A正确．
4．一个密封的钢管内装有空气，在温度为20
℃时，压强为1
atm，若温度上升到80
℃，管内空气的压强为( C )
A．4
atm
B.
atm
C．1.2
atm
D.
atm
解析：由＝得：＝，p2＝1.2
atm.
5．如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管连接，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为0
℃，B中气体温度为20
℃，如果将它们的温度都降低10
℃，则水银柱将( A )
A．向A移动
B．向B移动
C．不动
D．不能确定
解析：假设水银柱不动，由查理定律＝，得p′－p＝p，即Δp＝p，可知Δp∝，而TA＝273.15
K，TB＝293.15
K，所以A部分气体压强减少的较多，故水银柱左移．
二、多项选择题
6.如图所示，一小段水银封闭了一段空气，玻璃管竖直静放在室内．下列说法正确的是( BCD )
A．现发现水银柱缓慢上升了一小段距离，这表明气温一定上升了
B．若外界大气压强不变，现发现水银柱缓慢上升了一小段距离，这表明气温上升了
C．若发现水银柱缓慢下降一小段距离，这可能是外界的气温下降所至
D．若把管子转至水平状态，稳定后水银未流出，此时管中空气的体积将大于原来竖直状态的体积
解析：若水银柱上移，表示气体体积增大，可能的原因是外界压强减小而温度没变，也可能是压强没变而气温升高，A错，B对，同理水银柱下降可能是气温下降或外界压强变大所致，C对，管子置于水平时，压强减小，体积增大，D对．
7．如图所示是一定质量的理想气体的p－V图线，若其状态由A→B→C→A，且A→B等容，B→C等压，C→A等温，则气体在A、B、C三个状态时( CD )
A．单位体积内气体的分子数nA＝nB＝nC
B．气体分子的平均速率vA>vB>vC
C．气体分子在单位时间内，对器壁的平均作用力FA>FB，FB＝FC
D．气体分子在单位时间内，对器壁单位面积碰撞的次数是NA>NB，NA>NC
解析：由题图可知B→C，体积增大，密度减小，A错．C→A等温变化，分子平均速率vA＝vB，B错．而气体分子对器壁产生作用力，B→C为等压过程，pB＝pC，则FB＝FC，而pA>pB，则FA>FB，C正确．A→B为等容降压过程，密度不变，温度降低，NA>NB，C→A为等温压缩过程，温度不变，密度增大，应有NA>NC，D正确．
8.如图所示，在汽缸中用活塞封闭一定质量的气体，活塞与缸壁间的摩擦不计，且不漏气，将活塞用绳子悬挂在天花板上，使汽缸悬空静止．若大气压不变，温度降低到某一值，则此时与原来相比较( AD )
A．绳子张力不变
B．缸内气体压强变小
C．绳子张力变大
D．缸内气体体积变小
解析：由整体法可知绳子的张力不变，故A对，C错；取活塞为研究对象，气体降温前后均处于静止，mg和p0S和T均不变，故pS不变，p不变，故B选项错；由盖—吕萨克定律可知＝C，当T减小时，V一定减小，故D选项正确．
三、非选择题
9.如图所示，A汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体，温度为27
℃，活塞与汽缸底部距离为h，活塞截面积为S.汽缸中的活塞通过滑轮系统挂一重物，质量为m.若不计一切摩擦，当气体的温度升高10
℃且系统稳定后，求重物m下降的高度．
解析：初末状态，物块静止，可知绳中拉力大小相等，分析活塞可知，气体发生等压变化．由盖—吕萨克定律知：
＝＝，V1＝Sh，ΔV＝SΔh
T1＝300
K，解得Δh＝ΔT＝h.
答案：h
10．汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低会造成耗油上升．已知某型号轮胎能在－40
℃～90
℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5
atm，最低胎压不低于1.6
atm，那么t＝20
℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？(设轮胎容积不变)
解析：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化
设在T0＝293
K充气后的最小胎压为pmin最大胎压为pmax.依题意知，当T1＝233
K时胎压为p1＝1.6
atm.
根据查理定律＝，即＝
解得：pmin＝2.01
atm
当T2＝363
K时胎压为p2＝3.5
atm.
根据查理定律＝，即＝
解得：pmax＝2.83
atm
答案：2.01
atm～2.83
atm
11.如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40
cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内．在汽缸内距缸底60
cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0(p0＝1.0×105
Pa为大气压强)，温度为300
K．现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330
K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360
K时，活塞上升了4
cm.g取10
m/s2求：
(1)活塞的质量；
(2)物体A的体积．
解析：(1)设物体A的体积为ΔV.
T1＝300
K，p1＝1.0×105
Pa，V1＝60×40－ΔV
T2＝330
K，p2＝(1.0×105＋)Pa，V2＝V1
T3＝360
K，p3＝p2，V3＝64×40－ΔV
由状态1到状态2为等容过程＝
代入数据得m＝4
kg
(2)由状态2到状态3为等压过程＝
代入数据得ΔV＝640
cm3.
答案：(1)4
kg (2)640
cm3
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6理想气体的状态方程
时间：45分钟
一、单项选择题
1．图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气。若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是( A )
A．温度降低，压强增大
B．温度升高，压强不变
C．温度升高，压强减小
D．温度不变，压强减小
解析：玻璃泡中气体与外界大气温度相同，液柱上升，则气体体积减小，对于一定质量的理想气体＝C，得出V＝C.当温度降低，压强增大时，体积减小，故选项A正确．当温度升高，压强不变时，体积增大，故选项B错误．当温度升高，压强减小时，体积增大，故选项C错误．当温度不变，压强减小时，体积增大，故选项D错误．
2．有一定质量的理想气体，如果要使它的密度减小，可能的办法是( D )
A．保持气体体积一定，升高温度
B．保持气体的压强和温度一定，增大体积
C．保持气体的温度一定，增大压强
D．保持气体的压强一定，升高温度
解析：由ρ＝m/V可知，ρ减小，V增大，又由＝C可知A、B、C错，D对．
3.一定质量的理想气体，经历一膨胀过程，这一过程可以用右图上的直线ABC来表示，在A、B、C三个状态上，气体的温度TA、TB、TC相比较，大小关系为( C )
A．TB＝TA＝TC
B．TA>TB>TC
C．TB>TA＝TC
D．TB
解析：由图中各状态的压强和体积的值可知：pA·VA＝pC·VCTA＝TC.
4．如图所示，三根粗细一样的玻璃管中间都用一段水银柱封住温度相同的空气柱，空气柱体积V甲＝V乙>V丙，水银柱长度h甲A．丙管
B．甲管和乙管
C．乙管和丙管
D．三管上移一样多
解析：甲、乙、丙三管中的气体均发生等压变化，
由盖—吕萨克定律推论＝得
ΔV＝ΔT，由题意可知V甲＝V乙>V丙
T甲＝T乙＝T丙，ΔT甲＝ΔT乙＝ΔT丙
所以ΔV甲＝ΔV乙>ΔV丙，故选项B正确．
5．一定质量的气体，从初态(p0、V0、T0)先经等压变化使温度上升到T0，再经等容变化使压强减小到p0，则气体最后状态为( B )
A.p0、V0、T0
B.p0、V0、T0
C.p0、V0、T0
D.p0、V0、T0
解析：在等压过程中，V∝T，有＝，V3＝V0，再经过一个等容过程，有：＝，T3＝T0，所以B选项正确．
二、多项选择题
6．关于理想气体，下列说法正确的是( CD )
A．温度极低的气体也是理想气体
B．压强极大的气体也遵从气体实验定律
C．理想气体是对实际气体的抽象化模型
D．理想气体实际并不存在
解析：气体实验定律是在压强不太大、温度不太低的情况下得出的，温度极低、压强极大的气体在微观上分子间距离变小，趋向于液体，故答案为C、D.
7.如图所示为竖直放置的上细下粗密闭细管，水银柱将气体分隔为A，B两部分，初始温度相同．使A，B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为ΔVA，ΔVB，压强变化量为ΔpA，ΔpB，对液面压力的变化量为ΔFA，ΔFB，则( AC )
A．水银柱向上移动了一段距离
B．ΔVA<ΔVB
C．ΔpA>ΔpB
D．ΔFA＝ΔFB
解析：假定水银柱不动，升高相同的温度，对气体A：＝，得＝，同理知＝，又因为pA>pB，故pA′－pA>pB′－pB，所以水银柱向上移动，水银柱上下液面压强差更大，所以ΔpA>ΔpB，因此A，C两项正确．因为水银不可压缩，故ΔVA＝ΔVB，B项错误．因为ΔFA＝ΔpA·SA，ΔFB＝ΔpBSB，故D项错．故正确答案为A、C.
8．关于理想气体的状态变化，下列说法中正确的是( CD )
A．一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100
℃上升到200
℃时，其体积增大为原来的2倍
B．气体由状态1变化到状态2时，一定满足方程＝
C．一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍
D．一定质量的理想气体压强增大到原来的2倍，可能是体积不变，热力学温度加倍
解析：一定质量的理想气体压强不变，体积与热力学温度成正比．温度由100
℃上升到200
℃时，体积增大为原来的1.27倍，故A错误；理想气体状态方程成立的条件为质量不变，B项缺条件，故错误．由理想气体状态方程＝恒量可知，C、D正确．
三、非选择题
9．“拔火罐”是一种中医疗法，为了探究“火罐”的“吸力”，某人设计了如图所示实验．圆柱状汽缸(横截面积为S)被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与质量为m的重物相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸底的开关K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时(设此时缸内温度为t，单位为℃)密闭开关K，此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零，而这时活塞距缸底为L.由于汽缸传热良好，重物被吸起，最后重物稳定在距地面L/10处．已知环境温度为27
℃不变，mg/S与1/6大气压强相当，汽缸内的气体可看做理想气体，求t.
解析：设大气压强为p0，酒精棉球熄灭时，活塞封闭气体向下的压力与大气压向上的支持力平衡，得p1S＝p0S，解得p1＝p0，此时体积为V1＝LS，温度为T1＝273
K＋t
重物被吸起稳定后，活塞受细线的拉力，由平衡条件得
p2S＋mg＝p0S
得p2＝p0－＝p0
此时体积为V2＝LS，温度为T2＝(273＋27)
K＝300
K
由理想气体状态方程得＝
解得t＝127
℃.
答案：127
℃
10．如图所示，固定的绝热汽缸内有一质量为m的“T”形绝热活塞(体积可忽略)，距汽缸底部h0处连接一U形管(管内气体的体积忽略不计)．初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离汽缸底部为
1．5h0，两边水银柱存在高度差．已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为g.试问：
(1)初始时，水银柱两液面高度差多大？
(2)缓慢降低气体温度，两水银面相平时温度是多少？
解析：(1)被封闭的气体压强p＝p0＋＝p0＋ρgh
初始时，液面高度差为h＝.
(2)降低温度直至液面相平的过程中，气体先等压变化，后等容变化．初状态：p1＝p0＋，V1＝1.5h0S，T1＝T0
末状态：p2＝p0，V2＝1.2h0S，T2＝？
根据理想气体状态方程＝
代入数据，得T2＝.
答案：(1) (2)
11.一端开口的U形管内由水银柱封有一段空气柱，大气压强为76
cmHg，当气体温度为27
℃时空气柱长为8
cm，开口端水银面比封闭端水银面低2
cm，如右图所示，求：
(1)当气体温度上升到多少℃时，空气柱长为10
cm?
(2)若保持温度为27
℃不变，在开口端加入多长的水银柱能使空气柱长为6
cm?
解析：(1)p1＝p0－ph＝74
cmHg V1＝8·S
T1＝300
K
p2＝p0＋ph＝78
cmHg V2＝10·S T2＝？
＝
T2＝395.3
K t2＝122.3
℃
(2)p3＝？
V3＝6·S T3＝300
K ＝
p3＝98.7
cmHg
加入水银柱的长度为
L＝(98.7＋2＋2×2－76)
cm＝28.7
cm.
答案：(1)122.3
℃ (2)28.7
cm
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6气体热现象的微观意义
时间：45分钟
一、单项选择题
1．下列关于气体分子运动的特点，正确的说法是( A )
A．气体分子运动的平均速率与温度有关
B．当温度升高时，气体分子的速率分布不再是“中间多，两头少”
C．气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得
D．气体分子的平均速度随温度升高而增大
解析：气体分子的运动与温度有关，温度升高时，平均速率变大，但仍遵循“中间多，两头少”的统计规律，A项正确，B项错误．分子运动无规则，而且牛顿定律是宏观定律，不能用它来求微观分子的运动速率，C项错误．大量分子向各个方向运动的概率相等，所以稳定时，平均速度几乎为零，与温度无关，D项错误．
2．当气体温度升高时，下面说法中正确的是( A )
A．气体分子的平均动能会增大
B．所有气体分子的动能都相同
C．每个气体分子的动能都会增大
D．每个气体分子的速率都会增大
解析：温度是分子平均动能大小的量度，故温度升高，气体分子的平均动能会增大．故A项正确．由于气体分子的速率成正态分布，所以同一种气体在温度相同时不同分子的动能也不一定相同．故B项错误．当气体温度升高时，气体分子的平均动能会增大，但由于气体分子的速率成正态分布，故有的分子的速率可能增大，有的分子的速率可能减小，有的分子的速率可能不变，故温度对单个分子来说没有意义，故C、D错误．
3．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则( B )
A．TⅠ>TⅡ>TⅢ
B．TⅢ>TⅡ>TⅠ
C．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢ
D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ
解析：温度是气体分子平均功能的标志．由图象可以看出，大量分子的平均速率Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，因为是同种气体，则kⅢ>kⅡ>kⅠ，所以B项正确，A、C、D三项错误．
4．有关分子的热运动和内能，下列说法不正确的是( D )
A．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈
C．物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和
D．布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的
解析：温度是分子平均动能的标志，则一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变，选项A正确；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，选项B正确；物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和，选项C正确；布朗运动是液体分子对悬浮在液体中的微粒频繁碰撞引起的，选项D错误．
5．在一定温度下，当一定量气体的体积增大时，气体的压强减小，这是由于( A )
A．单位体积内的分子数变少，单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少
B．气体分子的密集程度变小，分子对器壁的吸引力变小
C．每个分子对器壁的平均撞击力都变小
D．气体分子的密集程度变小，单位体积内分子的重量变小
解析：温度不变，一定量气体分子的平均动能、平均速率不变，每次碰撞分子对器壁的平均作用力不变，但体积增大后，单位体积内的分子数减少，因此单位时间内碰撞次数减少，气体的压强减小，A项正确，B、C、D三项错误．
二、多项选择题
6．关于气体分子运动的特点，下列说法正确的是( ABD )
A．由于气体分子间距离较大，所以气体很容易被压缩
B．气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间自由运动
C．由于气体分子间的距离较大，所以气体分子间根本不存在相互作用
D．气体分子间除相互碰撞外，相互作用很小
解析：气体分子间距离大，相互作用的引力和斥力很微弱，气体很容易被压缩，气体分子可以在空间自由运动，A、B对；但气体分子间不是没有相互作用，而是很小，C错D对．
7．气体分子永不停息地做无规则运动，同一时刻有向不同方向运动的分子，分子速率也有大有小，下表是氧气分别在0
℃和100
℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比，选项结论中正确的是( BC )
按速率大小划分的区间(m·s－1)
各速率区间的分子数占总分子数的百分比(%)
0
℃
100
℃
100以下
1.4
0.7
100～200
8.1
5.4
200～300
17.0
11.9
300～400
21.4
17.4
400～500
20.4
18.6
500～600
15.1
16.7
600～700
9.2
12.9
700～800
4.5
7.9
800～900
2.0
4.6
900以上
0.9
3.9
A.气体分子的速率大小基本上是均匀分布的，每个速率区间的分子数大致相同
B．大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小
C．随着温度升高，气体分子的平均速率增大
D．气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化
解析：由表格可以看出在0
℃和100
℃两种温度下，分子速率在200～700
m/s之间的分子数的比例较大，由此可得出B正确．再比较0
℃和100
℃两种温度下分子速率较大的区间，100
℃时分子数所占比例较大，而分子速率较小的区间，100
℃时分子数所占比例较小，故100
℃时气体分子平均速率高于0
℃时气体分子平均速率，故C正确．
8.如图所示，c、d表示一定质量的某种气体的两个状态，则关于c、d两状态的下列说法中正确的是( AB )
A．压强pd>pc
B．温度TdC．体积Vd>Vc
D．d状态时分子运动剧烈，分子密度大
解析：由题中图象可直观看出pd>pc，TdVd，分子密度增大，C、D错．
三、非选择题
9．为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服．航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样．假如在地面上航天服内气压为1×105
Pa，气体体积为2
L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4
L，使航天服达到最大体积．若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统．求：此时航天服内的气体压强，并从微观角度解释压强变化的原因．
解析：对航天服内气体，开始时压强为p1＝1×105
Pa，体积为V1＝2
L，到达太空后压强为p2，气体体积为V2＝4
L．由等温变化的玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得p2＝5×104
Pa.航天服内，温度不变，气体分子平均动能不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，单位时间撞击到单位面积上的分子数减少，故压强减小．
10．一定质量的理想气体由状态A经状态B变成状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知VA＝0.3
m3，TA＝TC＝300
K，TB＝400
K.
(1)求气体在状态B时的体积．
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因．
解析：(1)A→B由气体定律，＝知
VB＝VA＝×0.3
m3＝0.4
m3.
(2)B→C气体体积不变，分子数密度不变，温度降低，分子平均动能减小，压强减小．
答案：(1)0.4
m3 (2)见解析
11．如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装有与容器容积等体积的水，乙中充满空气．试问：
(1)两容器各侧壁压强的大小及压强的大小决定于哪些因素(容器容积恒定)?
(2)若让两容器同时做自由落体运动，容器侧壁上所受压强将怎样变化？
解析：(1)对甲容器，上壁的压强为零，底面的压强最大，其数值为p＝ρgh(h为上、下底面间的距离)．侧壁的压强自上而下，由小变大，其数值大小与侧壁上各点距水面的竖直距离x的关系是p＝ρgx.对乙容器，器壁上各处的压强数值都相等，其大小决定于气体的密度和温度．
(2)甲容器做自由落体运动时，器壁各处的压强为零．乙容器做自由落体运动时，容器上各处的压强不发生变化．
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4《气体》单元评估
时间：90分钟 分值：100分
一、选择题(1～7为单选，8～10为多选，每小题4分，共40分)
1．查理定律的正确说法是一定质量的气体，在体积保持不变的情况下( D )
A．气体的压强跟摄氏温度成正比
B．气体温度每升高1
℃，增加的压强等于它原来压强的
C．气体温度每降低1
℃，减小的压强等于它原来压强的
D．以上说法都不正确
解析：增加的压强为0
℃时的，且与热力学温度成正比．
2．根据气体分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，下列表格中的数据是研究氧气分子速率分布规律而列出的.
根据表格内容，以下四位同学所总结的规律错误的是( B )
A．不论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数
B．温度变化，表现出“中间多，两头少”的分布规律要改变
C．某一温度下，速率在某一数值附近的分子数多，离开这个数值越远，分子数越少
D．温度增加时，速率小的分子数减少了
解析：温度变化，表现出“中间多，两头少”的分布规律是不会改变的，B错误；由气体分子运动的特点和统计规律可知，A、C、D描述正确．
3．如图所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体．将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变．下列各个描述理想气体状态变化的图像中与上述过程相符合的是( D )
解析：封闭气体做的是等温变化，只有D图线是等温线，故D正确．
4．如图所示为充气泵气室的工作原理图．设大气压强为p0，气室中的气体压强为p，气室通过阀门S1、S2与空气导管相连接．以下选项中正确的是( C )
A．当橡皮碗被拉伸时，p>p0，S1关闭，S2开通
B．当橡皮碗被拉伸时，pC．当橡皮碗被压缩时，p>p0，S1关闭，S2开通
D．当橡皮碗被压缩时，p解析：当橡皮碗被拉伸时，气室内空气体积增大，气室内气体压强减小，pp0，S1关闭，S2打开，C选项正确．
5．如图所示，一根上细下粗、粗端与细端都均匀的玻璃管上端开口、下端(粗端)封闭，上端足够长，下端(粗端)中间有一段水银封闭了一定质量的理想气体．现对气体缓慢加热，气体温度不断升高，水银柱上升，则被封闭气体的体积与热力学温度的关系最接近下图中的( A )
解析：根据理想气体状态方程＝C得：V＝T，V－T图线的斜率为.在水银柱升入细管前，封闭气体先做等压变化，斜率不变，图线为直线；水银柱部分进入细管后，气体压强增大，斜率减小；当水银柱全部进入细管后，气体的压强又不变，V－T图线又为直线，只是斜率比原来的小，A正确．
6．下图描绘的是一定质量的氧气分子分别在0
℃和100
℃两种情况下速率分布的情况，符合统计规律的是( A )
解析：气体温度越高，分子热运动越剧烈，分子热运动的平均速率增大，且分子速率分布呈现“两头少、中间多”的特点．温度高时速率大的分子所占据的比例越大，所以A正确．
7．如图为一注水的玻璃装置，玻璃管D、E上端与大气相通，利用玻璃管C使A、B两球上部相通，D、C、E三管与两球接口处紧密封接．当A、B、D的水面高度差如图所示时，E管内水相对B中水面的高度差h应等于( D )
A．0米
B．0.5米
C．1米
D．1.5米
解析：表面看，1区、2区液面不在同一水平面，但1、2区以管C相通，p1＝p2＝pC.即p1＝p0＋ρgh1，h1＝1.5
m，p2＝p1＝p0＋ρgh，则h＝1.5
m，D正确．注意：若液柱倾斜，仍有p＝p0＋ρgh，而h为液柱竖直高度．
8.如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是( BD )
A．B管内水银面比管外水银面高h
B．B管内水银面比管外水银面高hcosθ
C．B管内水银面比管外水银面低hcosθ
D．管内封闭气体的压强比大气压强小hcosθ高水银柱
解析：以A管中的水银柱为研究对象，则有pS＋hcosθS＝p0S，B管内压强p＝p0－hcosθ，显然p9.某同学用带有刻度的注射器做验证玻意耳定律的实验，温度计表明在整个实验过程中都是等温的，他根据实验数据绘出了p－的关系图线EF，从图中的图线可以得出( AC )
A．如果实验是从E状态→F状态，则表示外界有空气进入注射器内
B．如果实验是从E状态→F状态，则表示注射器内有部分空气漏了出来
C．如果实验是从F状态→E状态，则表示注射器内有部分空气漏了出来
D．如果实验是从F状态→E状态，则表示外界有空气进入注射器内
解析：连接OE、OF，因斜率kOF>kOE，表示(pV)F>(pV)E，知E→F，m增大，F→E，m减小，所以B、D错．
10．在室内，将装有5
atm的6
L气体的容器的阀门打开后，从容器中逸出的气体相当于(设室内大气压强p0＝1
atm)( BC )
A．5
atm,3
L
B．1
atm,24
L
C．5
atm,4.8
L
D．1
atm,30
L
解析：当气体从阀门跑出时，温度不变，所以p1V1＝p2V2，当p2＝1
atm时，得V2＝30
L，逸出气体30
L－6
L＝24
L，B正确．据p2(V2－V1)＝p1V1′得V1′＝4.8
L，所以逸出的气体相当于5
atm下的4.8
L气体．C正确，故应选B、C.
二、填空题(11题4分，12题6分，13题10分)
11．一根粗细均匀长1.0
m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0.50
m为止．已知水的密度为1.0×103
kg/m3，重力加速度为10
m/s2，大气压强为1.0×105
Pa，则这时管内、外水面的高度差为10_m.
解析：被封进管中的空气初状态p0＝1.0×105
Pa，V0＝SL，末状态p＝p0＋ρgh水，V＝SL＝V0，据玻意耳定律，p0V0＝pV，即可得：p0V0＝(p0＋ρgh水)V0，则h水＝＝10
m.
12．为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时所能承受的最大内部压强，某同学自行设计制作了一个简易的测试装置．该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器．测试过程可分为如下操作步骤：
a．记录密闭容器内空气的初始温度t1；
b．当安全阀开始漏气时，记录容器内空气的温度t2；
c．用电加热器加热容器内的空气；
d．将待测安全阀安装在容器盖上；
e．盖紧装有安全阀的容器盖，将一定量空气密闭在容器内．
(1)将每一步骤前的字母按正确的操作顺序排列：deacb；
(2)若测得的温度分别为t1＝27
℃，t2＝87
℃，已知大气压强为1.0×105
Pa，则测试结果是：这个安全阀能承受的最大内部压强是1.2×105_Pa.
解析：(1)将安全阀安装在容器盖上，然后密封空气，记录其初始温度t1，然后加热密封空气，待漏气时记录容器内空气温度t2，故正确操作顺序为deacb.
(2)已知T1＝300
K，T2＝360
K，p0＝1.0×105
Pa，由于密封空气的体积不变，由查理定律可得＝，p＝＝
Pa＝1.2×105
Pa.
13.利用图“验证玻意耳定律”的实验装置来验证查理定律．
(1)为了完成这个实验，除了图中给出的器材外，还需要气压计、托盘天平、热水、凉水和温度计．
(2)必须进行的实验步骤有：①用托盘天平称出活塞和框架的质量M，用气压计读出实验室中的大气压强p0.按图安装器材，在框架两侧挂上钩码，使注射器的下半部分位于量杯之中．往量杯中加入适量的凉水，使注射器内的空气柱位于水面之下．过几分钟后，记下钩码的质量和活塞下表面的位置．同时用温度计测出水温．
②在量杯中加些热水，过几分钟后在框架两侧加挂适当质量的钩码，使气体体积不变，记下钩码的质量．同时测出水温．
③把步骤②重复4次．
(3)可用作图法来验证查理定律是否成立，该图线的横坐标所代表的物理量及其单位是气体温度，开尔文，纵坐标所代表的物理量及其单位是气体压强，帕斯卡．
解析：(1)需用温度计测温度．
(2)①描述气体状态的三个参量是压强、体积、温度，若钩码重力为G，活塞横截面积是S，则管内封闭气体的压强是p0＋，记下活塞下表面的位置为了下一步能保证气体体积不变，同时应该用温度计测出水温，当作气体的温度．
②使管中封闭气体中呈现另一状态，但要保证体积不变，即保持活塞下表面恢复到步骤1的位置，同时再测出水温．
(3)查理定律是等容变化，研究压强和温度的关系，使两坐标轴作为这两个变量的数轴即可．压强的单位是帕斯卡，符号是Pa，温度的单位是开尔文，符号是K.
三、计算、论述题(每小题10分，共40分)
14.如图所示，长31
cm内径均匀的细玻璃管，开口向上竖直放置，齐口水银柱封住10
cm长的空气柱，若把玻璃管在竖直平面内缓慢转动180°后，发现水银柱长度变为15
cm，继续缓慢转动180°至开口端向上．求：
(1)大气压强的值；
(2)末状态时空气柱的长度．
解析：(1)等温变化p1V1＝p2V2
p1＝p0＋21
cmHg p2＝p0－15
cmHg
(p0＋21)×10×S＝(p0－15)×16×S
解得：p0＝75
cmHg.
(2)由玻意耳定律得p1V1＝p3V3
p3＝p0＋15
cmHg
l3＝＝cm＝10.67
cm.
答案：(1)75
cmHg (2)10.67
cm
15．冬春季节是我国中东部地区灰霾多发时节，灰霾影响面积约为143万平方公里，约占国土面积的15%，重霾面积约为81万平方公里，主要集中在北京、河北、辽宁、山西、山东、河南等地．一位同学受桶装纯净水的启发，提出用桶装的净化压缩空气供气，设每人1
min内呼吸16次，每次吸入1
atm的净化空气500
mL，而每个桶能装10
atm的净化空气20
L，假定这些空气可以全部被使用，设温度不变，估算一下每人每天需要吸多少桶净化空气．(1
atm＝1×105
Pa)
解析：每人每天吸入1atm的净化空气的体积为V＝(16×60×24)×500
mL＝1.152×107
mL＝1.152×104
L
由玻意耳定律pV＝p′V′可知，每人每天呼入的气体转化为10
atm的体积为V′＝
L＝1.152×103
L
故每人每天需要净化空气的桶数为
n＝＝57.6≈58.
答案：58
16．如图所示，足够长的圆柱形汽缸竖直放置，其横截面积为1×10－3
m2，汽缸内有质量m＝2
kg的活塞，活塞与汽缸壁封闭良好，不计摩擦．开始时活塞被销子K销于如图位置，离缸底12
cm，此时汽缸内被封闭气体的压强为1.5×105
Pa，温度为300
K．外界大气压为1.0×105
Pa，g＝10
m/s2.
(1)现对密闭气体加热，当温度升到400
K时，其压强多大？
(2)若在此时拔去销子K，活塞开始向上运动，当它最后静止在某一位置时，汽缸内气体的温度为360
K，则这时活塞离缸底的距离为多少？
解析：(1)气体体积不变，由查理定律得＝，
即＝
解得：p＝2×105
Pa
(2)p3＝p0＋mg/S＝1.2×105
Pa T3＝360
K
由理想气体状态方程得＝，
即＝
解得：l3＝18
cm.
答案：(1)2×105
Pa (2)18
cm
17.一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形汽缸内盛有一定量的氮气，被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ两部分；达到平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为p10，如图a所示，若将汽缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体的体积之比为31，如图b所示．设外界温度不变，已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，求活塞的质量．
解析：设活塞的质量为m，汽缸倒置前下部气体的压强为p20，倒置后上下气体的压强分别为p2、p1，由力的平衡条件有：p20＝p10＋；p1＝p2＋
倒置过程中，两部分气体均经历等温过程，设气体的总体积为V0，由玻意耳定律得p10＝p1；p20＝p2
解得：m＝
答案：
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