粤教版 (2019)选择性必修 第三册第二节 气体实验定律（Ⅱ）综合训练题

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1．在一定的温度下，—定质量的气体体积减小时，气体的压强增大，下列说法正确的是( )
A．单位体积内的分子数增多，单位时间内分子对器壁碰撞的次数增多
B．气体分子的密度变大，分子对器壁的吸引力变大
C．每个气体分子对器壁的平均撞击力都变大
D．气体密度增大，单位体积内分子数变小
【答案】A 【解析】气体压强的微观表现是气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数，是由分子的平均动能和单位体积内的分子数共同决定的．温度不变说明气体分子的平均动能不变，气体体积减小时，单位体积内分子数增多，故气体的压强增大，故A正确．
2．如图所示，一导热性良好的汽缸内用活塞封住一定量的气体(不计活塞与汽缸壁间的摩擦)，温度升高时，改变的量有( )
A．活塞高度hB．汽缸高度H
C．气体压强pD．弹簧长度L
【答案】B 【解析】以汽缸整体为研究对象，由受力平衡知弹簧弹力大小等于汽缸整体总重力，故L、h不变，设汽缸壁的重力为G1，则封闭气体的压强p＝p0－ eq \f(G1,S)，保持不变，当温度升高时，由盖­吕萨克定律知气体体积增大，H将减小，故只有B正确．
3．(2023年北京卷)夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低．与白天相比，夜间轮胎内的气体( )
A．分子的平均动能更小
B．单位体积内分子的个数更少
C．所有分子的运动速率都更小
D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力变大
【答案】A 【解析】夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，A正确、C错误；由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，B、D错误．
4．在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，出现这种现象的主要原因是( )
A．软木塞受潮膨胀
B．瓶口因温度降低而收缩变小
C．白天气温升高，大气压强变大
D．瓶内气体压强因温度降低而减小
【答案】D 【解析】冬季气温较低，瓶中的气体在V不变时，p因T减小而减小，这样瓶外的大气压力将瓶塞往下推，使瓶塞盖得很紧，所以拔起来就感到很吃力，故D正确．
5．(多选)如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的p－T图像，由图像可知( )
A．VA＝VBB．VB＝VC
C．VBVC
【答案】AC 【解析】图线AB的延长线过p－T图像的坐标原点，说明从状态A到状态B是等容变化，故A正确；连接OC，直线OC也是一条等容线，且直线的斜率比AB小，则C状态的体积要比A、B状态大，故C正确．也可以由玻意耳定律来分析B到C的过程，该过程是等温变化，由pV＝c知，压强p减小，体积V必然增大，C正确．
6．如图所示是某气体经历的两个状态变化过程的p－T图像，对应的p－V图像应是( )

A B C D
【答案】C 【解析】在p－T图像中AB的延长线过原点，所以A→B为等容过程，体积不变，从A到B气体的压强增大，温度升高；B→C为等温过程，从B到C气体的压强减小，体积变大，C正确．
7．(多选)如图所示，甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是( )
A．甲是等压线，乙是等容线
B．乙图中p－t线与t轴交点对应的温度是－273.15 ℃，而甲图中V－t线与t轴的交点对应的温度不一定是－273.15 ℃
C．由乙图可知，对于一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成一次函数关系
D．乙图表明温度每升高1 ℃，压强增加量相同，但甲图表明随温度的升高，压强不变
【答案】AD 【解析】由查理定律p＝cT＝c(t＋273.15 K)及盖­吕萨克定律V＝cT＝c(t＋273.15 K)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点对应的温度为－273.15 ℃，即热力学温度的0 K，故B错误；查理定律及盖­吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大、温度很低时，这些定律就不成立了，故C错误；由于图线是直线，故D正确．
8．如图是一竖直放置开口向上的均匀玻璃管，管内用水银柱封有一定质量的理想气体，水银与玻璃管间摩擦力不计，开始时手拿玻璃管上端竖直静止，之后松开手，玻璃管沿竖直方向运动，最后气体达到稳定状态的过程中，下列说法中不正确的是( )
A．刚开始瞬间，玻璃管的加速度大于重力加速度g
B．刚开始短时间内，试管内的气体压强在逐渐变小
C．刚开始短时间内，玻璃管的加速度在逐渐变小
D．刚开始瞬间，水银柱的加速度大于g
【答案】D 【解析】一开始玻璃管处于平衡状态，放手后，玻璃管向下运动．刚开始运动时，玻璃管的内部气体的压强大于外部，所以玻璃管的加速度大于重力加速度g，水银的加速度小于g，A正确、D错误；最初水银所受合力为零，当玻璃管向下运动后，内部气体压强减小，内外气体压强差减少，所以最初的短时间内，水银的加速度在逐渐变大，玻璃管的加速度逐渐变小，B、C正确．本题选错误的，故选D．
9．(多选)如图所示，在一只烧瓶上连一根玻璃管，把它跟一个水银压强计连在一起，烧瓶里封闭着一定质量的气体，开始时水银压强计U形管两端水银面一样高．下列情况下，为使U形管两端水银面一样高，管A的移动方向是( )
A．如果把烧瓶浸在热水中，应把A向下移
B．如果把烧瓶浸在热水中，应把A向上移
C．如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向下移
D．如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向上移
【答案】AD 【解析】使U形管两端水银面一样高，即保持封闭气体的压强始终等于外界大气压且不变，若把烧瓶浸在热水中，气体体积增大，A中水银面上升，为使两管水银面等高，应把A向下移，故A正确，B错误；若把烧瓶浸在冷水中，气体体积减小，B管中水银面上升，为使两管水银面等高，应把A向上移，故C错误，D正确．
10．一定质量的理想气体，状态变化过程如V－T图像中ABC图线所示，由图线可知( )
A．A→B过程，气体吸热，压强增大
B．B→C过程，气体放热，压强增大
C．C→A过程，分子密度减小，分子平均动能增大
D．C→A过程，分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数增加
【答案】B 【解析】理想气体的内能只由温度决定，A→B过程，等压膨胀，对外做功，内能增大，气体吸热，A错误；B→C过程，等温压缩，内能不变，外界对气体做功，气体放热，压强增大，B正确；C→A过程，体积增大，分子密度减小，分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数减少，温度降低，分子平均动能减小，C、D错误．
B组·能力提升
11．某学习小组设计了一种测温装置，用于测量教室内的气温(教室内的气压为一个标准大气压，相当于76 cm汞柱产生的压强)，结构如图所示，导热性能良好的大玻璃泡A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度，据此在B管上标注出温度的刻度值．当教室内温度为7 ℃时，B管内水银面的高度为20 cm.B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是( )
A．B管上所刻的温度数值上高下低
B．B管内水银面的高度为16 cm时，教室内的温度为17 ℃
C．B管上所刻的温度数值间隔是不均匀的
D．若把这个已刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际温度偏高
【答案】D 【解析】当温度升高时，管内气体体积变大，B管液面降低，则B管上所刻的温度数值上低下高，A错误；B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，可认为气体做等容变化，则当温度为7 ℃时候，设温度为T1＝273 K＋7 K＝280 K，玻璃泡A内气体压强为p1＝76 cmHg－20 cmHg＝56 cmHg，温度改变为T2时，气体压强为p2＝76 cmHg－16 cmHg＝60 cmHg，根据 eq \f(p1,T1)＝ eq \f(p2,T2)，可得T2＝300 K＝27 ℃，B错误；温度改变为T时，气体压强为p＝76－x，根据 eq \f(p1,T1)＝ eq \f(p,T)，可得T＝380－5x，则B管上所刻的温度数值间隔是均匀的，C错误；若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，大气压强比地面偏小，导致A内体积偏大，管内液面下降，则测出的温度比实际偏高，D正确．
12．如图所示，汽缸呈圆柱形，上部有挡板，内部高度为h.筒内一个很薄的质量不计的活塞封闭一定量的理想气体，开始时活塞处于离底部 eq \f(h,2)的高度，外界大气压强为1×105 Pa，温度为127 ℃，现对气体加热．求：
(1)当活塞刚好到达汽缸口时气体的温度；
(2)气体温度达到607 ℃时气体的压强．
解：以封闭气体为研究对象，p1＝p2＝p0，做等压变化．
由盖­吕萨克定律有 eq \f(V1,T1)＝ eq \f(V2,T2)，
代入数据解得T2＝800 K.
(2)T3＝607 ℃＝880 K>T2，到达汽缸口之后做等容变化．
由查理定律有 eq \f(p2,T2)＝ eq \f(p3,T3)，
代入数据解得p3＝1.1×105 Pa.
13．如图所示，一定质量的某种气体从状态A经B、C、D再回到A，问AB、BC、CD、DA各是什么过程？已知气体在状态A时体积为1 L，求其在状态B、C、D时的体积各为多少？并把此图改画为p－V图．
解：AB过程是等容升温升压，BC过程是等压升温增容即等压膨胀，CD过程是等温减压增容即等温膨胀，DA过程是等压降温减容即等压压缩．
已知VA＝1 L，VB＝1 L(等容过程)，
由 eq \f(VC,TC)＝ eq \f(VB,TB)(等压过程)得VC＝ eq \f(VB,TB)TC＝ eq \f(1,450)×900 L＝2 L，
由pDVD＝pCVC(等温过程)得VD＝ eq \f(pCVC,pD)＝ eq \f(3×2,1) L＝6 L，
改画的p－V图如图所示．
14．我国部分地区有放孔明灯祈福的习俗．如图所示为一圆柱形孔明灯，下端开口，其底面面积S＝0.5 m2，高h＝1.0 m，灯体的质量为m＝0.1 kg.现将灯体固定，加热灯内气体，使温度由7 ℃升至77 ℃.已知常压下7 ℃时空气密度ρ＝1.2 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)灯内剩余气体的质量与加热前灯内气体的质量之比；
(2)灯体解除固定，孔明灯恰能升空时灯内的温度．
解：(1)加热前气体温度为T1＝280 K，加热后的气体温度为T2＝350 K．设圆柱的体积为V，逸出气体的体积为ΔV1，对剩余气体，根据盖－吕萨克定律得 eq \f(V－ΔV1,T1)＝ eq \f(V,T2)，解得ΔV1＝ eq \f(V,5)，
同温同压下，灯内剩余气体质量与加热前灯内气体质量比为 eq \f(m1,m0)＝ eq \f(V－ΔV1,V)＝ eq \f(4,5).
(2)当灯体重力和内部气体重力之和等于浮力时灯会上升，所以只要排出的气体的重力等于灯体的重力，灯就能上升．设加热到t3后排出气体的体积为ΔV2，则ΔV2＝ eq \f(m,ρ)，对剩余气体，根据盖－吕萨克定律得 eq \f(V－ΔV2,T1)＝ eq \f(V,T3)，V＝Sh，解得T3＝336 K，由T＝273＋t得t3＝63 ℃.