2020-2021学年高二下学期物理人教版选修3-3同步检测：第八章 气体 章末检测试卷Word版含答案

章末检测试卷(第八章)
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分)
1．(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　)
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．气体温度越高，气体分子的热运动就越激烈
C．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
D．分子平均动能增大时，压强一定增大
2．(2020·北京理工大学附属中学月考)用分子热运动的观点解释以下现象正确的是(　　)
A．一定质量的理想气体，如果保持气体的温度不变，体积越小，压强越小
B．一定质量的理想气体，如果保持气体的温度不变，体积越小，压强越大
C．一定质量的理想气体，如果保持气体的体积不变，温度越低，压强越大
D．一定质量的理想气体，只要温度升高，压强就一定增大
3．一定质量的理想气体，保持体积不变，当它的温度从100 ℃升高到200 ℃时，它的压强(　　)
A．变为原来的 B．变为原来的2倍
C．变为原来的 D．变为原来的 倍
4.(多选)对一定质量的气体，通过一定的方法得到了单位速率区间内的分子数百分率f与分子速率v的两条关系图线，如图1所示，下列说法正确的是(　　)

图1
A．曲线Ⅱ对应的气体温度较高
B．曲线Ⅱ对应的气体分子平均速率较大
C．曲线Ⅱ对应的气体分子平均速率较小
D．曲线Ⅱ对应的图线与横坐标轴所围面积较大
5.如图2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(　　)

图2


6.如图3所示，玻璃管A和B同样粗细，A的上端封闭，两管下端用橡皮管连通，两管中水银柱高度差为h，若将B管慢慢地提起，则(　　)

图3
A．A管内气柱将变长
B．A管内气柱将变短
C．两管内水银柱高度差不变
D．两管内水银柱高度差将减小
7.(2020·大庆实验中学高二下期中)如图4，竖直导热圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞间封有气体，气柱长L＝19 cm，活塞A上方的水银深H＝10 cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平．现使活塞B缓慢上移，直至水银的一半被推入细筒中，若大气压强p0＝75 cmHg，则此时气柱的长为(　　)

图4
A．16 cm B．17 cm C．18 cm D．19 cm
8．(2020·上海崇明区模拟)如图5所示，表示一定质量的气体的状态A→B→C→A的图象，其中AB的延长线通过坐标原点，BC和AC分别与T轴和V轴平行．则下列说法正确的是(　　)

图5
A．A→B过程气体压强增加
B．B→C过程气体压强不变
C．C→A过程气体单位体积内的分子数减少
D．A→B过程气体分子平均动能增大

9.如图6所示，三支粗细相同的玻璃管，中间都用一段水银柱封住温度相同的空气柱，且V1＝V2>V3，水银柱长度h1
图6
A．丙管
B．甲管和乙管
C．乙管和丙管
D．三管中水银柱上移一样多
10．(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　)
A．温度不变时，压强增大n倍，单位体积内的分子数一定也增大n倍
B．体积不变时，压强增大，气体分子热运动的平均速率也一定增大
C．压强不变时，若单位体积内的分子数增大，则气体分子热运动的平均速率一定增大
D．气体体积增大时，气体分子的内能可能增大
11.如图7所示，在p－T坐标系中的a、b两点，表示一定质量理想气体的两个状态，设气体在状态a时的体积为Va，密度为ρa，在状态b时的体积为Vb，密度为ρb，则(　　)

图7
A．Va>Vb，ρa>ρb
B．Va C．Va>Vb，ρa<ρb
D．Vaρb
12.如图8所示，绝热隔板K把绝热汽缸分隔成两部分，K与汽缸的接触是光滑的，隔板K用销钉固定，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体a、b，a的体积大于b的体积．现拔去销钉(不漏气)，当a、b各自达到新的平衡时(　　)

图8
A．a的体积小于b的体积
B．a的体积等于b的体积
C．在相同时间内两边与隔板碰撞的分子数相同
D．a的温度比b的温度高

二、非选择题(本题共6小题，共52分)
13．(4分)如图9甲所示，在p－V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成．B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目________(选填“增大”“减小”或“不变”)，状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如图乙所示，则状态A对应的是________(选填“①”或“②”)．

图9



14．(10分)某小组利用如图10所示装置研究“一定质量气体温度不变时，压强与体积的关系”．

图10
带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体，推动活塞可以改变气体体积V，实验所用测量压强的装置较特殊，测量的是注射器内部气体和外部大气(压强为p0)的压强差Δp，在多次改变体积后，得到如下数据：
Δp/(×105 Pa)
0
0.11
0.25
0.43
0.67
V/mL
10
9
8
7
6

(1)图中装置1为____________，装置2为____________(两空均选填“数据采集器”或“压强传感器”)．
(2)每次气体的状态调整后，都要等一会儿再记录数据，这是为了_________________________
_______________________________________________________________________________.
(3)研究小组基于数据，以Δp为y轴，作出的函数图线为直线，则x轴是________．
(4)若图象斜率为k，该直线的函数表达式是________________，图象纵截距的绝对值表示的是____________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________.
15．(9分)(2020·镇原县第二中学月考)如图11甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧汽缸的容积为V0，A、B之间容积为0.1V0，开始时活塞在A处，缸内气体压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297 K，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B.求：

图11
(1)活塞移动到B时，缸内气体温度TB；
(2)在图乙中画出整个过程的p－V图线．




16．(9分)(2020·南昌市第十中学期末)如图12，容积均为V0的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸打气，每次可以打进气压为p0、体积为0.2V0的空气，已知室温为27 ℃，大气压为p0，汽缸导热．

图12
(1)要使A缸的气体压强增大到4p0，应打气多少次？
(2)打气后关闭K1，打开K2并缓慢加热两汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求稳定时活塞上方气体的体积和压强．








17．(10分)(2020·武汉市联考)如图13所示，总容积为3V0、内壁光滑的汽缸水平放置，一面积为S的轻质薄活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞左侧由跨过光滑定滑轮的细绳与一质量为m的重物相连，汽缸右侧封闭且留有抽气孔．活塞右侧气体的压强为p0.活塞左侧气体的体积为V0，温度为T0.将活塞右侧抽成真空并密封，整个抽气过程中缸内气体温度始终保持不变．然后将密封的气体缓慢加热．已知重物的质量满足关系式mg＝p0S，重力加速度为g.求：

图13
(1)活塞刚碰到汽缸右侧时气体的温度；
(2)当气体温度达到2T0时气体的压强．

18．(10分)如图14所示，用U形管和细管连接的玻璃烧瓶A和橡胶气囊B内都充有理想气体，A浸泡在温度为27 ℃的水槽中，U形管右侧水银柱比左侧高h＝40 cm.现挤压气囊B，使其体积变为原来的，此时U形管两侧的水银柱等高．已知挤压过程中气囊B温度保持不变，U形管和细管的体积远小于A、B的容积，变化过程中烧瓶A中气体体积可认为不变．(大气压强相当于75 cm高水银柱产生的压强，即100 kPa)求：

图14
(1)烧瓶A中气体压强；
(2)将橡胶气囊B恢复原状，再将水槽缓慢加热至47 ℃，此时U形管两侧水银柱的高度差．










参考答案

一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分)
1．
答案　BC
2．
答案　B
解析　由理想气体状态方程＝C(常数)可得，当保持气体的温度不变时，体积越小，压强越大，A错误，B正确．当保持气体的体积不变时，温度越低，压强越小，故C错误．当气体的温度升高，体积的变化不确定，压强不能确定，故D错误．
3．
答案　D
解析　根据查理定律得＝，初状态T1＝(273＋100) K＝373 K，末状态T2＝(273＋200) K＝473 K；所以＝＝，即温度从100 ℃升高到200 ℃时，它的压强变为原来的 倍，故D正确．
4.
答案　AB
解析　由题图知气体在状态Ⅰ时分子平均速率较小，则知气体在状态Ⅰ时温度较低，故A、B正确，C错误；在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故D错误．
5.
答案　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.
答案　B
解析　将B管慢慢提起，可以认为气体温度不变．在气体的压强增大时，体积减小，所以气柱将变短，而pA＝p0＋ph，所以高度差增大．
7.
答案　B
解析　使活塞B缓慢上移，当水银的一半被推入细筒中时，粗筒内的水银柱高5 cm，因粗筒横截面积是细筒的3倍，所以进入细筒内的水银柱高为15 cm，水银柱的总高度为H′＝20 cm，所以此时气体的压强为p2＝p0＋ρgH′＝95 cmHg，设粗筒的横截面积为S，水银一半被推入细筒中时气柱的长为l，根据玻意耳定律：p1V1＝p2V2，V1＝LS，V2＝lS，可得：85×19S＝95lS，解得l＝17 cm，故B正确，A、C、D错误．
8．
答案　D
解析　过各点的等压线如图所示，从状态A到状态B，在同一条过原点的倾斜直线上，所以A→B过程气体压强不变，A错误；从状态B到状态C，斜率变大，则压强变小，B错误；从状态C到状态A，温度不变，体积减小，则单位体积内的分子数增多，C错误；从状态A到状态B，温度升高，则气体分子平均动能增大，D正确．

9.
答案　B
解析　温度升高时，三支管中的气体都做等压膨胀，根据盖—吕萨克定律：＝，即ΔV＝V，由此可见，三支管中气体的体积变化的大小取决于原来状态时管中气体体积的大小．开始时甲、乙两管中气体体积一样大且都比丙管中气体体积大，所以升高相同温度后，甲、乙管中的水银柱向上移动最多，选项B正确．
10．
答案　ABD
解析　对于一定质量的理想气体，其压强与单位体积内的分子数有关，与气体分子热运动的平均速率有关．因此，根据气体实验定律可知选项A、B正确，C错误；另外，一定质量的理想气体的内能由温度决定，气体的体积增大时，由＝恒量，知温度有可能增大，因此选项D正确．
11.
答案　D
解析　过a、b两点分别作它们的等容线，由于斜率ka>kb，所以Vaρb，故D项正确．
12.
答案　D
解析　由于两部分气体是相同质量、相同温度的同种理想气体，所以两部分气体的值是相等的，由于a的体积大一些，压强就小一些，拔去销钉后，a的体积会减小，温度升高，压强增大，再次平衡后压强相等，但由于a的温度高一些，a的体积还是大一些，A、B错，D正确；由于压强相等，a的温度高，分子平均动能大，相同时间内两边与隔板碰撞的分子数不同，C错．
二、非选择题(本题共6小题，共52分)
13．
答案　不变(2分)　①(2分)
解析　从B→C的过程中，气体质量不变、体积不变，故单位体积中的气体分子数目不变；因TA 14．
答案　(1)压强传感器 (1分)　数据采集器 (1分)
(2)让封闭气体与外界进行充分的热交换，保持封闭气体的温度不变(2分)
(3) (2分)　(4)Δp＝k·－p0(2分)　大气压强(2分)
解析　(1)本实验利用电脑自动处理数据，首先需要感应压强大小的压强传感器，即装置1；还需要采集数据的数据采集器，即装置2.
(2)在实验过程中，每次气体的状态调整后，都要等一会儿再记录数据，这是为了让封闭气体与外界进行充分的热交换，温度恢复原状，保持不变；
(3)根据理想气体状态方程p0V0＝V，Δp＝p0V0·－p0，则x轴是；
(4)若图象斜率为k，该直线的函数表达式是Δp＝k·－p0，根据图象表达式可以得到图象与Δp轴的交点的绝对值为外部大气压强的值．
15．(9分)
答案　(1)363 K　(2)见解析图
解析　(1)活塞离开A处前缸内气体发生等容变化
初态：p1＝0.9p0
T1＝297 K
末态：p2＝p0
根据查理定律得：＝(2分)
解得活塞刚离开A处时的温度：T2＝＝ K＝330 K(1分)
活塞由A移动到B的过程中，缸内气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得：＝(2分)
解得：TB＝1.1T2＝1.1×330 K＝363 K(1分)
(2)p－V图线如图所示．(3分)

16．(9分)
答案　(1)15次　(2)0.4V0　p0
解析　(1)以A缸内气体与打进的气体整体为研究对象，设共打气n次，开始时的压强是p0，末状态的压强是4p0，则：
p0(V0＋0.2nV0)＝4p0V0(2分)
可得：n＝15(1分)
(2)设温度升高后活塞上方气体的压强为p，体积为V，则T0＝300 K，T＝320 K
对活塞上方气体：＝ (2分)
对活塞下方和A中气体：＝ (2分)
联立解得：V＝0.4V0，p＝p0(2分)
17．(10分)
答案　(1)1.5T0　(2)p0
解析　(1)设当活塞右侧气体的压强为p0时，左侧气体压强为p1
则p1＝＋p0＝2p0(2分)
右侧抽成真空时，p2＝＝p0，
对左侧气体有p1V0＝p2V2(2分)
解得：V2＝2V0
缓慢加热密封气体，气体发生等压变化，活塞与汽缸右侧接触时，体积V3＝3V0，气体的温度为T3
则：＝(2分)
解得：T3＝1.5T0(1分)
(2)气体温度升高到2T0的过程，气体发生等容变化，则＝(2分)
解得：p4＝p0.(1分)
18．(10分)
答案　(1)160 kPa　(2)48 cm
解析　(1)由题意知：A中气体压强pA不变，且与B中气体末态压强pB′相等，即pA＝pB′，初态压强满足pB＝pA－ph，对B中气体由玻意耳定律可知pBVB＝pB′·VB，(2分)
代入数据解得烧瓶A中气体的压强pA＝120 cmHg＝160 kPa.(1分)
(2)A中的气体发生等容变化，由查理定律得＝，(2分)
代入数据解得pA′＝ kPa，(1分)
橡胶气囊B恢复原状，其压强为pB＝pA－ph＝ kPa，(1分)
设水槽缓慢加热至47 ℃时U形管两侧水银柱的高度差为pΔh，
则pA′＝pΔh＋pB，解得pΔh＝64 kPa(2分)
解得Δh＝×75 cm＝48 cm.(1分)