2019-2020学年高中物理 第八章 气体测评（含解析）新人教版选修3-3.docx

第八章 气体测评(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第610题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.关于理想气体的下列说法正确的是()A.气体对容器的压强是由气体的重力产生的B.气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的C.一定质量的气体,分子的平均动能越大,气体压强也越大D.压缩理想气体时要用力,是因为分子之间有斥力解析气体对容器的压强是由气体分子对器壁的碰撞产生的,选项A错误,B正确;气体的压强与分子密集程度及分子的平均动能大小有关,平均动能越大则温度越高,但如果体积变为很大,压强可能减小,故选项C错误;压缩理想气体要用力,克服的是气体的压力(压强),而不是分子间的斥力,选项D错误。答案B2.已知离地面越高大气压强越小,温度也越低。现有一气球由地面向上缓慢升起,则大气压强与温度对此气球体积的影响如何()A.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积增大B.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积减小C.大气压强减小有助于气球体积变大,温度降低有助于气球体积减小D.大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积增大解析若温度不变,大气压强减小时,内部气体压强不变,则气体将要膨胀,体积增大,故大气压强减小有助于气球体积增大;若压强不变,温度降低时,根据理想气体状态方程pVT=C得知,气体的体积将要减小,故温度降低有助于气球体积减小。选项A、B、D均错误,C正确。答案C3.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.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,每次与器壁碰撞的分子平均作用力增大,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。答案A4.如图所示,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()A.A管内空气柱将变长B.A管内空气柱将变短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。答案B5.中学物理课上有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V时,压强增大20%。若使瓶内气体体积减小2V,则其压强增大() A.20%B.30%C.40%D.50%解析此过程可以看作等温过程,设原来气体压强为p,1.2p(V-V)=pV,p2(V-2V)=pV,解得:p2=1.5p,所以选D。答案D6.下列各图中,p表示压强,V表示体积,T表示热力学温度,t表示摄氏温度,各图中正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是()解析气体做等压变化,A图象中压强不变,B、D图象中的压强变化,故A正确,B、D错误;根据查理定律,则VT=C(常数),有V=CT,因此V-T图象为过原点的直线,故C正确。答案AC7.如图所示,两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体,这时管下端开口处内外水银面高度差为h2,若保持环境温度不变,当外界压强增大时,下列分析正确的是()A.h2变长B.h2不变C.h1上升D.h1下降解析被封闭气体的压强为p=p0+ph1,或p=p0+ph2,则始终有h1=h2;当p0增大时,被封闭气体的压强增大,由玻意耳定律知,封闭气体的体积应减小。答案BD8.压力锅示意图有一压力锅,锅盖上的排气孔截面积约为7.010-6 m2,限压阀重为0.7 N。使用该压力锅煮水杀菌,根据下列水的沸点与气压关系的表格,分析可知压力锅内的最高压强和最高水温分别约为(大气压强为1.01105 Pa)()p/105 Pa1.011.431.541.631.731.821.912.012.122.21t/100110112114116118120122124126A.1.01105 PaB.2.01105 PaC.122 D.124 解析限压阀产生的压强p1=FS=0.77.010-6 Pa=105 Pa,锅内压强为p=p1+p0=2.01105 Pa,选项B正确。由表中对应的温度,可知选项C正确。答案BC9.如图所示,表示一定质量的理想气体沿箭头所示的方向发生状态变化的过程,则该气体压强变化情况是()A.从状态c到状态d,压强减小B.从状态d到状态e,压强增大C.从状态e到状态a,压强减小D.从状态a到状态b,压强不变解析在V-T图象中等压线是过坐标原点的直线。由理想气体状态方程知VT=Cp。可见,当压强增大,等压线的斜率k=VT=Cp变小。由题图可确定pa<pe<pd<pc<pb。答案AC10.如图所示,质量为M、导热性能良好的汽缸由一根平行于斜面的细线系在光滑斜面上。汽缸内有一个质量为m的活塞,活塞与汽缸壁之间无摩擦且不漏气。汽缸内密封有一定质量的理想气体。如果大气压强增大(温度不变),则()A.气体的体积减小B.细线的张力增大C.气体的压强增大D.斜面对汽缸的支持力增大解析设大气压强为p0,封闭气体压强为p,活塞面积为S,斜面倾角为,对活塞列受力平衡方程得pS=p0S-mgsin ,故当p0增大时,p增大,由玻意耳定律得,气体体积减小,故选项A、C正确;由封闭气体和汽缸及活塞整体受力平衡,则细线拉力、斜面对汽缸的支持力与大气压强的改变没有关系,即细线的张力、斜面对汽缸的支持力不变,故选项B、D错误。答案AC二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)11.(7分)如图是医院用于静脉滴注的示意图,倒置的输液瓶上方有一段气体A,密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管,其中a管与大气相通,b管为输液软管,中间又有一气室B,而其c端则通过针头接入人体静脉。(1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB,则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为。(2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下,药液滴注的速度(选填“越滴越慢”“越滴越快”或“恒定”)。解析(1)由于a管与大气相通,气室A中的气体压强pA加上输液瓶中液体的压强等于大气压强,故pA<p0。由于a管与大气相通,a管上端所处的高度上,液体内部压强等于大气压强,所以B中气体压强pB等于大气压强加上B气室上面输液软管中液体产生的压强,故pB>p0。综合比较:pA<p0<pB。(2)只要瓶中有液体,b管上端压强恒定不变,B气室中气体压强pB也恒定不变,那么药液滴注的速度就恒定。答案(1)pA<p0<pB(2)恒定12.(9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,被测者尽力吸进空气,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(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,桶底浮出水面的高度为h,桶内外水面的高度差为h,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+gh)(h+h)S被测者的肺活量V0=(p0+gh)(h+h)Sp0答案(1)不变(2)(p0+gh)(h+h)Sp0三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图所示,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23,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)(1)求烧瓶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 ,求U形管两侧水银柱的高度差。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=pB23VB,代入数据解得烧瓶A中气体的压强pA=160 kPa。(2)A中的气体发生等容变化,由查理定律得pAT1=pAT2,代入数据解得pA=5123 kPa,橡胶气囊B恢复原状,其压强为pB=pA-ph=3203 kPa,U形管两侧水银柱的高度差为ph,则pA=ph+pB,解得ph=64 kPa解得h=6410075 cm=48 cm。答案(1)160 kPa(2)48 cm14.(10分)一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强相当于75.0 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa。环境温度不变。解析设初始时,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2=p0,长度为l2。活塞被下推h后,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2,长度为l2。由题给条件得p1=p0+20.0-5.0075.0100 kPal1=20.0-20.0-5.002 cm由玻意耳定律得p1l1=p1l1联立式和题给条件得p1=14475100 kPa=192 kPa依题意p2=p1l2=4.00 cm+20.0-5.002 cm-h由玻意耳定律得p2l2=p2l2联立式和题给条件得h=9.42 cm。答案192 kPa9.42 cm15.(14分)(2017全国卷)一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g。(1)求该热气球所受浮力的大小;(2)求该热气球内空气所受的重力;(3)设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。解析(1)设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0,密度为0=mV0在温度为T时的体积为VT,密度为(T)=mVT由盖吕萨克定律得V0T0=VTT联立式得(T)=0T0T气球所受到的浮力为f=(Tb)gV联立式得f=Vg0T0Tb(2)气球内热空气所受的重力为G=(Ta)Vg联立式得G=Vg0T0Ta(3)设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件得mg=f-G-m0g联立式得m=V0T01Tb-1Ta-m0答案(1)Vg0T0Tb(2)Vg0T0Ta(3)V0T01Tb-1Ta-m0