2023一轮复习课后速练63 14.3 气体

2023一轮复习课后速练(六十三)

一、选择题

1.(2021·上海模拟)如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一小段水银柱，中间封有一段空气．能使得左管内部水银面相对水银槽上升的操作是(　　)

A．环境温度降低少许

B．把弯管向右侧倾斜一点

C．把弯管竖直向上提一点

D．把弯管竖直向下压一点

【答案】　B

【思维分析】 左管内水银面相对水银槽内的水银的高度差等于右管中水银柱的高度h，则要使得左管内部水银面相对水银槽上升，则必须要减小h，可把弯管向右侧倾斜一点，将水银柱的竖直高度减小．另外三个方法均不能使左管内部水银面相对水银槽上升．故选B项．

2．(2022·河北模拟)对于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是(　　)

A．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强一定变大

B．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大

C．当分子间的平均距离变大时，气体压强一定变小

D．当分子热运动变剧烈时，气体压强一定变大

【答案】　B

【思维分析】 分子热运动变剧烈说明温度T升高，分子平均距离变大，则气体体积V变大，但并不知道V与T的具体大小关系，根据理想气体状态方程＝C可知，气体的压强变化并不确定，但是当T升高、V变小时，压强p一定变大，故A项错误，B项正确；根据理想气体状态方程＝C可知，当分子间平均距离变大时，即气体体积V变大，但不确定温度T的变化，所以气体压强p变化不能判断，同理，分子热运动变剧烈时，即温度T升高，但不知道体积V的变化，气体压强p的变化也不确定，故C、D两项错误．故选B项．

3．(2021·上海模拟)使用胶头滴管时，插入水中，捏尾部的橡胶头，使其体积减小，排出一定空气后稳定状态如图所示．然后松手，橡胶头体积增大V1，有体积V2的水进入了滴管．忽略温度的变化，根据图中h1和h2的高度关系，有(　　)

A．V1>V2　　　　　　　 B．V1<V2

C．V1＝V2   D．缺少数值无法判断

【答案】　A

【思维分析】 捏尾部的橡胶头，使其体积减小，排出一定空气后，管内气体的压强为p1＝p0＋ρgh1，水进入滴管后的压强为p2＝p0＋ρgh2，根据玻意耳定律(p0＋ρgh1)V＝(p0＋ρgh2)V′，可得后来气体体积大于初始体积即V′>V，所以V1>V2，故A项正确，B、C、D三项错误．故选A项．

4.(2021·天津模拟)如图所示，一定质量的理想气体由状态A变化到状态B再变化到状态C，其中状态A到状态B过程为等压变化过程，状态B到状态C过程为等容变化过程，A、C两个状态处在同一条双曲线上，则下列说法正确的是(　　)

A．状态A到状态B过程，气体放出热量

B．状态A到状态B过程，气体对外做功，内能增加

C．状态B到状态C过程，气体内能增加

D．状态A到状态B，再到状态C过程，气体分子的平均动能先减小后增大

【答案】　B

【思维分析】 状态A到状态B过程，气体压强不变，体积变大，则温度升高，气体对外做功且内能增加，可知气体吸收热量，A项错误，B项正确；状态B到状态C过程，气体体积不变，压强减小，则温度降低，则气体内能减小，C项错误；状态A到状态B，再到状态C过程，气体的温度先升高后降低，则气体分子的平均动能先增大后减小，D项错误．故选B项．

5.(2022·武汉模拟)(多选)一定质量的理想气体发生了a→b→c→d→a的循环，其p－图像如图所示．其中线段ab的延长线过坐标原点，线段cd与横轴平行，线段da与纵轴平行．下列说法正确的是(　　)

A．a→b的过程中，气体温度不变

B．b→c的过程中，气体内能增大

C．c→d的过程中，气体对外界做功

D．d→a的过程中，气体放出热量

【答案】　ABD

【思维分析】 由理想气体状态方程＝C整理得：p＝CT·，在p－图像中a→b过程斜率不变，CT不变，故说明温度不变，故A项正确；由理想气体状态方程整理得：p＝CT·，可以判断图像上的各点与坐标原点连线的斜率即为CT，所以b→c过程中气体的温度升高、内能增大，故B项正确；c→d过程中，压强不变，体积减小，根据W＝pΔV可知，外界对气体做功，故C项错误；d→a过程中，体积不变，压强减小，故温度应降低，根据热力学第一定律可知气体放出热量，故D项正确．

6.(2021·河南二模)(多选)如图所示，A、B两点表示一定质量的理想气体的两个状态，当气体自状态A变化到状态B时(　　)

A．分子的速率分布曲线发生变化

B．单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数目增多

C．有可能经过体积减小的过程

D．外界必然对气体做正功

E．气体必然从外界吸热

【答案】　ACE

【思维分析】 因为气体温度升高，分子的平均动能增加，气体分子的速率分布曲线发生变化，故A项正确；温度升高会导致分子平均作用力增大，而B状态的压强小于A状态的压强，故单位体积内的气体分子数目应减小，故B项错误；由于没有限制自状态A变化到状态B的过程，所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到B状态，故C项正确；因为气体体积增大，所以是气体对外做功，故D项错误；因为气体对外界做功，而气体的温度升高，内能增大，根据热力学第一定律，气体一定从外界吸热，故E项正确．

7.如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止．设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好．使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，则下列结论中正确的是(　　)

A．若外界大气压增大，则弹簧将压缩一些

B．若外界大气压增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大

C．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小

D．若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大

【答案】　D

【思维分析】 若外界大气压增大或气温升高，因弹簧的弹力总等于活塞与汽缸的总重力保持不变，则弹簧长度不变，A、C两项错误；对汽缸分析，据平衡条件可知大气压增大，密封气体的压强增大，又气体温度不变，则体积减小，而活塞的位置不变，所以汽缸的上底面距地面的高度将减小，B项错误；若气温升高，分析汽缸的平衡可知密封气体发生等压变化，根据盖－吕萨克定律知体积增大，汽缸的上底面距地面的高度将增大，D项正确．

8.(2021·淮南二模)(多选)一定质量的理想气体从状态a开始，经历等温或等容过程ab、bc、cd、da回到原状态，其V－T图像如图所示．其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是(　　)

A．气体在状态b时的压强大于它在状态d时的压强

B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能

C．在过程bc中气体向外界放出的热量等于外界对气体做的功

D．在过程cd中气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功

E．在过程ab中外界对气体做的功等于在过程cd中气体对外界做的功

【答案】　ABD

【思维分析】 根据理想气体状态方程＝C得：V＝·T，即V－T图像中，斜率反映压强的倒数．V－T图线上的点与原点连线的斜率的倒数与压强成正比，可知气体在状态b时压强大于状态d时的压强，故A项正确；由图像可知，气体在状态a时的温度大于它在状态c时的温度，则气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能，故B项正确；由图像可知，由b到c过程，气体体积不变，温度降低，气体内能减小，外界对气体不做功，气体放出热量，故C项错误；在过程cd中气体的温度不变，体积变大，则内能不变，则气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功，故D项正确；根据V－T图线上的点与原点连线的斜率的倒数与压强成正比，可知ab段的压强始终都比cd段的压强大，而两段体积变化相同，根据W＝pΔV可知，过程ab中外界对气体做的功应大于在过程cd中气体对外界做的功，故E项错误．

二、非选择题

9．(2022·广东模拟)医院里给病人打“吊针”的装置如图所示．倒置的输液瓶上方有一气室E，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，中间又有一滴壶C，而其D端则通过针头接入人体静脉．设输液瓶的体积为V0，开始输液时，药液占输液瓶体积的，气室E内气压为p0(p0为大气压强)，细管A、B体积忽略，求：

(1)输液过程中，气室E内的气压如何变化；

(2)液面下降到输液瓶的中间位置时，气室E内气压为p0.求此过程中，从进气口A进入气室E的空气体积V(大气压状态下)．

【答案】　(1)气压增大　(2)V0

【思维分析】 (1)因为A管与大气相通，外界压强为p0，瓶E中上方气体的压强为A管气压与液体产生的压强之差，输液过程中，液面下降，气室E内的气压增大．

(2)刚开始输液p1＝p0

V1＝V0

某时刻p2＝p0

V2＝V0

依题意可知p1V1＋p0V＝p2V2

解得V＝V0.

10.(2021·宁夏模拟)如图，绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦．两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V0、温度均为T0.现只缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍．设环境温度与B的温度始终保持不变，

(1)求汽缸B中气体的体积VB.

(2)求汽缸A中气体的体积VA和温度TA.

【答案】　(1)V0　(2)V0　1.4T0

【思维分析】 (1)(2)因为汽缸B导热，所以B中气体始末状态温度相等，为等温变化；另外因为是刚性杆连接的绝热活塞，所以A、B体积之和不变，即VB＝2V0－VA

对活塞及连杆整体分析可得pA＝pB＝1.2p0

对A

＝

对B

p0V0＝pBVB

联立解得

VA＝V0

VB＝V0

TA＝1.4T0

11．(2022·重庆模拟)一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化．求：

(1)若从A到B的过程中，气体的内能减少了300 J，则从A到B气体吸收或放出的热量；

(2)A、B、C、D四个状态中，气体的最高温度T＝900 K，温度最低是哪一状态？最低温度是多少？

【答案】　(1)放热500 J　(2)C状态温度最低　150 K

【思维分析】 (1)从A到B，外界对气体做功有

W＝pΔV＝20×104×(2－1)×10－3 J＝200 J

根据热力学第一定律有

ΔU＝W＋Q

解得Q＝ΔU－W＝－500 J

故气体放热500 J.

(2)根据理想气体状态方程为一定值，可判定C状态温度最低，D状态温度最高，由题意得TD＝T＝900 K

根据理想气体状态方程可得＝

代入数据解得TC＝＝150 K.

12.(2021·四川模拟)如图所示，一根上细下粗、上下分别均匀且上端开口、足够长的薄壁玻璃管，管内有一段长度为h1＋h2的水银柱封住了长度为l的可视为理想气体的空气柱．下方较粗玻璃管横截面积为S1，上方较细玻璃管横截面积为S2，且S1＝2S2，h1＝h2＝2 cm，l＝10 cm，大气压强76 cmHg，气体初始温度为300 K．缓慢升高空气柱温度，求：

(1)当水银刚被全部挤出粗管时，封闭空气的温度；

(2)当封闭空气温度为492 K时，水银柱下端距粗管上端的距离．

【答案】　(1)369 K　(2)8 cm

【思维分析】 (1)对封闭空气，升温前，设温度为T1＝300 K，压强为p1，体积为V1，则

p1＝p0＋pg(h1＋h2)＝80 cmHg

V1＝lS1

当水银刚被全部挤出粗管时，设封闭空气的温度为T2，压强为p2，体积为V2，水银柱长度为h3，则

h1S1＋h2S2＝h3S2

解得h3＝6 cm

p2＝p0＋pgh3＝82 cmHg

V2＝(h1＋l)S1

＝

解得T2＝369 K.

(2)当封闭气体温度T3＝492 K时，设水银柱最低端到粗管上端距离为h4，则封闭空气压强为p3，体积为V3，则V3＝(l＋h1)2S2＋h4S2

由于p3＝p2

所以有＝

解得h4＝8 cm.

13.(2020·河北模拟)如图所示，一质量为m＝3 kg、横截面积为S＝10 cm2的活塞静止于汽缸内，汽缸下部封闭着一定质量的理想气体，活塞离汽缸底部的距离为L1＝10 cm，离汽缸顶部的距离为L2＝10 cm，活塞被四个力传感器顶住(传感器的体积可忽略不计)，此时每个传感器的示数均为F1＝5 N，汽缸底部有一电热丝可以对封闭气体加热(电热丝未画出且体积可忽略不计)，汽缸和活塞都是用绝热材料做成的．已知大气压强为p0＝105 Pa，重力加速度为g＝10 m/s2，开始时封闭气体的温度为T0＝300 K，后来用电热丝对封闭气体缓慢加热，直到活塞被汽缸顶部的四个力传感器挡住此时每个传感器的示数均为F2＝2.5 N，若此过程中电热丝产生的热量为Q＝1 000 J．求：

(1)末态封闭气体的温度(保留1位小数)；

(2)此过程中气体增加的内能．

【答案】　(1)763.6 K　(2)987 J

【思维分析】 (1)对活塞，由平衡条件得

初状态p0S＋mg＝p1S＋4F1

末状态p0S＋mg＋4F2＝p2S

气体初状态体积V1＝L1S

温度T1＝T0＝300 K

气体末状态体积V2＝(L1＋L2)S

设末状态温度为T2，由理想气体状态方程得＝

代入数据解得T2≈763.6 K.

(2)设活塞离开传感器时气体压强为p，对活塞，

由平衡条件得p0S＋mg＝pS

活塞上升过程气体压强不变，直到活塞与上面的传感器接触，该过程外界对气体做功W，

则W＝－pSL2

由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q

代入数据解得ΔU＝987 J.