人教版2019高中物理选择性必修3【单元测试】2024-2025学年分层训练AB卷气体固体和液体A含解析答案

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气体�固体和液体A学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．如图所示，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为10cm的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开，水银柱在两管中的长度均5cm。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变1cm，则B管在上方时，玻璃管内上部分气体的压强为（气体温度保持不变，以cmHg为压强单位）（　　）  A．56.4cmHg B．44.2cmHg C．36.4cmHg D．23.2cmHg2．如图，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。通过实验，将温度值画在吸管上，以下说法正确的是（　　）A．吸管右端的刻度对应更低的温度B．温度的刻度并不是均匀的C．若换体积更大的空饮料罐，其余条件不变，则测温范围会增大D．若更换更粗的透明吸管，其余条件不变，则测温范围会增大3．一定质量的理想气体状态变化的过程如图所示，则（　　）  A．整个过程中，气体在状态b时压强最大B．从状态d到状态a，压强先减小后增大C．状态d的单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比b状态多D．在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的图像中，状态c时的图像的峰值比状态a时的图像峰值大4．如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为，气压为。打气筒活塞每次可以打进气压为、体积为的空气。不考虑环境温度的变化。在打气次后，药液上方的气体压强增大到，在药液上方的气体压强达到时停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有升，则、值为（　　）  A．次B．次C．D．5．如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态a经b、c、d三个状态又回到状态a。已知线段bc、ad均与p轴平行，下列说法正确的是（　　）A．a→b过程，单位体积分子数减少B．b→c过程，气体分子的平均动能减小C．c→d过程，单位时间内气体分子对单位面积器壁的平均作用力减小D．d→a过程，单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数不变6．如图所示，一竖直放置的汽缸被轻活塞AB和固定隔板CD分成两个气室，CD上安装一单向阀门，单向阀门只能向下开启；气室1内气体压强为2p0，气室2内气体压强为p0，气柱长均为L，活塞面积为S，活塞与汽缸间无摩擦，汽缸导热性能良好。现在活塞上方缓慢放质量为m的细砂，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A．若，活塞下移 B．若，活塞下移C．若，气室1内气体压强为3p0 D．若，气室1内气体压强为4p07．如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管固定在竖直平面内，两段水银柱A和C将空气柱B封闭在左侧竖直段玻璃管，平衡时A段水银有一部分在水平管中，竖直部分高度为h2，C段水银两侧液面高度差为h1。若保持温度不变，向右管缓缓注入少量水银，则再次平衡后（　　）A．空气柱B的长度减小 B．左侧水银面高度差h2减小C．空气柱B的压强增大 D．右侧水银面高度差h1增大二、多选题8．如图所示，导热性能良好的汽缸开口向下悬吊在天花板上，用一厚度不计的活塞A将一定质量的理想气体封闭在汽缸中，平衡时活塞距缸口距离为。已知外部大气压强恒为，外界环境温度恒为，缸口到缸底距离为，活塞的质量为（为活塞的横截面积、为重力加速度）。如果将汽缸开口向上置于水平面上，忽略活塞与汽缸之间的摩擦。则（　　）A．再次平衡时，活塞A下降的高度为B．再次平衡时，活塞A下降的高度为C．要使活塞A恢复到原来位置，环境温度为D．要使活塞A恢复到原来位置，环境温度为9．中医拔火罐的物理原理是利用火罐内外的气压差使罐吸附在人体上，进而可以养疗。如图所示，是治疗常用的一种火罐，使用时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，降温后火罐内部气压低于外部，从而吸附在皮肤上某次使用时，先将气体由300K加热到400K，按在皮肤上后，又降至300K，由于皮肤凸起，罐内气体体积变为罐容积的，以下说法正确的是（　　）A．加热后罐内气体质量是加热前的B．加热后罐内气体质量是加热前的C．温度降至300K时，罐内气体压强变为原来的D．温度降至300K时，罐内气体压强变为原来的10．如图所示，容积相同的可导热容器a、b内充满同种理想气体，之间用带阀门的细导管相连，置于温度恒定的环境中。开始阀门K关闭，a内气体的压强为，打开阀门经足够长时间后，原容器b中的气体有进入容器a、不计导管内气体的体积，下列说法正确的是（　　）A．容器b中原来气体的压强为 B．容器b中原来气体的压强为C．最终容器内气体的压强为 D．最终容器内气体的压强三、实验题11．某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。  （1）实验时，为判断气体压强与体积的关系， （选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积；（2）实验中空气柱体积变化缓慢，可认为 保持不变。为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出 （选填“”或“”）图像；他们进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为>；  （3）另一小组根据实验数据作出的图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图线不过原点的原因可能是 。  12．用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。    （1）关于该实验下列说法正确的是 。A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油B．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器C．为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据D．实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得（2）A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图丙所示；图中纵截距代表的物理含义是 ；实验中出现的误差属于 （选填“系统误差”或“偶然误差”）。（3）若A组同学利用所得实验数据作出的图线，应该是 。A．  B．  C．  D．  （4）B组同学测得多组压强p和体积V的数据后，在坐标平面上描点作图，因压缩气体过程中注射器漏气，则作出的图线应为图中 （选填“①”或“②”）。  四、解答题13．一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量M＝10 kg，活塞质量m＝4 kg，活塞横截面积S＝2×10－3m2，活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔O与外界相通，大气压强p0＝1.0×105 Pa，活塞下面与劲度系数k＝2×103 N/m的轻弹簧相连．当汽缸内气体温度为400K时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度L1＝20 cm，g取10 m/s2，活塞不漏气且与缸壁无摩擦．求：当缸内气柱长度L2＝24 cm时，缸内气体温度为多少？14．如图所示，有一热气球，球的下端有一小口，使球内外的空气可以流通，以保持球内外压强相等，球内有温度调节器，以便调节球内空气的温度，使气球可以上升或下降，设气球的总体积V0＝500m3（球壳体积忽略不计），除球内空气外，气球质量M＝180kg．已知地球表面大气温度T0＝280Ｋ，密度ρ0＝1.20kg/m3，如果把大气视为理想气体，它的组成和温度几乎不随高度变化．（1）为使气球从地面飘起，球内气温最低必须加热到多少；（2）当球内温度为480K时，气球上升的加速度多大。15．如图所示，导热汽缸上端开口，竖直固定在地面上，高度，质量均为的A、B两个活塞静止时将汽缸容积均分为三等份，A、B之间为真空并压缩一根轻质弹簧，弹性系数，A、B与汽缸间无摩擦，大气压。密封气体初始温度，重力加速度g取10m/s2，活塞面积，其厚度忽略不计（1）求最初密封气体的压强为多少？（2）若给电阻丝通电加热密封气体，当活塞B缓慢上升到离汽缸底部时，求密封气体的温度为多少？参考答案：1．D【详解】设B管在上方时上部分气压为,则此时下方气压为,此时有倒置后A管气体压强变小，空气柱长度增加1cm,则A管中水银柱减小1cm，两管半径之比为:1，则横截面积的关系=2，由于水银柱总体积不变，可知B管水银柱增加2cm，空气柱减小2cm。此时水银柱总长为11cm，设此时两管的压强分别为、，则有倒置前后温度不变，根据玻意耳定律，有其中，，联立以上各式，解得初始时玻璃管内上部分气体的压强为故选D。2．D【详解】A．根据题意可知，罐内气体做等压变化，根据盖吕萨克定律可知，罐内气体温度越高，体积越大，吸管内油柱越靠近吸管的右端，则吸管上的温度刻度值应左低右高，故A错误；B．根据盖吕萨克定律可知，空气的体积和温度成正比，即根据题意，假定初始温度为T1、罐中空气体积为V0、吸管内空气柱长变为L1、其横截面积为S，则有则可知温度的变化量与距离的变化量成正比，则吸管上的温度刻度分布均匀，故B错误；C．根据题意及B分析可知，油柱距离的变化量与温度变化量关系为可知，若换体积更大的空饮料罐，其余条件不变，即在温度变化相同的情况下，吸管中的油柱左右移动距离也会变大，则其测温范围会减小，故C错误；D．根据题意及B分析可知，油柱距离的变化量与温度变化量关系为可知，若更换更粗的透明吸管，其余条件不变，即在温度变化相同的情况下，吸管中的油柱左右移动距离会变小，则测温范围会增大，故D正确。 故选D。3．B【详解】根据题意，由理想气体状态方程可得可知，图像中，斜率越大，压强越小，过原点分别做、与图像相切，如图所示  A．由图可知，过点时斜率最小，压强最大，故A错误；B．由图可知，从的过程中，图像的斜率先增大后减小，则压强先减小后增大，故B正确；C．由图同理可知，气体在状态时的压强大于状态时的压强，由压强的微观意义可知状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比状态少，故C错误；D．状态对应的温度高于状态，因此在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比图像中，状态时的图像峰值比状态时的图像峰值小，故D错误。故选B。4．A【详解】AB．根据题意，设应打n次，则有，，，根据玻意耳定律有带入数据解得A正确，B错误；CD．根据题意，设当气体体积为时，不能再向外喷药，有，，根据玻意耳定律有可得则剩下的药液CD错误。故选A。5．C【详解】A．a→b过程，体积减小，气体分子的数密度增大，即单位体积分子数增加，A错误；B ．b→c过程，体积不变，压强增大，温度升高，气体分子平均动能增大，B错误；C ．c→d程，压强减小，单位时间内气体分子对单位面积器壁的平均作用力减小，C正确；D ．d→a过程，温度降低，单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小，故D错误。故选C。6．A【详解】AC．若，对活塞AB有解得单向阀未打开，所以气室2内的气体质量不变，气室1内气体质量不变，压强也不变。根据玻意耳定律得解得所以活塞下移，故A正确，C错误；B．若，对活塞AB有解得单向阀未打开，所以气室2内的气体质量不变，气室1内气体质量不变，压强也不变。根据玻意耳定律得解得所以活塞下移故B错误；D．若，对活塞AB有解得单向阀打开，如果气室2的气体未完全进入气室1，则有解得假设不成立，所以气体完全进入气室1，则有解得故D错误。故选A。7．B【详解】BCD．设大气压强为，水银密度为，空气柱B的压强为若保持温度不变，向右管缓缓注入少量水银，先假设左边水银面都不动，由于右管变大，B气体下面的水银上升，使得B气体压强变大，从而使B气体上面的水银向上移动，使得减小，最终稳定时有由于可得，可知左侧水银面高度差减小，空气柱B的压强减小，右侧水银面高度差减小，B正确，CD错误；A．空气柱B发生等温变化，根据玻意耳定律由于空气柱B的压强减小，所以空气柱B的体积增大，空气柱B的长度增大，A错误。故选B。8．BD【详解】AB．汽缸悬吊时，封闭气体压强为开口向上时，封闭气体压强由玻意耳定律得解得故活塞A下降的高度为可知A错误，B正确；CD．活塞A恢复到原位置时，由盖—吕萨克定律得解得故C错误，D正确。故选BD。9．AD【详解】AB．由等压变化可得得气体总体积变为原来的三分之四，总质量不变，则火罐内气体的密度变为原来的四分之三，所以加热后罐内气体质量是加热前的，故A正确，B错误；CD．由理想气体状态方程可得即则罐内气体压强变为原来的，故C错误，D正确。故选AD。10．AC【详解】设每个容器的容积为，最终气体的压强为p，容器b中原来气体的压强为，根据玻意耳定律，对全部气体有对容器b内剩余的气体有整理得故选AC。11． 不需要 温度 实验时未考虑注射器前端与橡胶套连接处的气体体积【详解】（1）[1]设气体初状态压强为，空气柱的长度为，气体末状态的压强为，空气柱长度为，空气柱的横截面积为S，由玻意耳定律得故实验需要验证故实验不需要测量空气柱的横截面积。（2）[2]实验中空气柱体积变化缓慢，可认为温度保持不变。[3]为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出图像，是一条倾斜的直线。（3）[4]另一小组根据实验数据作出图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图线不过原点可能的原因是试管中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，实验时未考虑注射器前端与橡皮帽连接处的气体。12． A 胶管内气体体积的相反数 系统误差 B ②【详解】（1）[1]A．在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，可以保证封闭气体的气密性，A正确；B．用手握住注射器，会使气体温度升高，不符合实验要求，B错误；C．应缓慢推拉柱塞和读取数据，C错误；D．只有压强可以通过数据采集器采集，D错误。故选A。（2）[2][3]设胶管内气体体积，根据玻意耳定律有解得造成图线不过原点的原因是由于胶管内存在气体，图中纵截距代表的物理含义是胶管内气体体积的相反数，该误差属于系统误差。（3）[4]被封闭气体的初始体积为，压强为，末状态的体积为，根据玻意耳定律得解得可知，V越小，越大，随着V减小，则压强趋近于某一值。故选B。（4）[5]由于存在漏气，则pV减小，故图线应为②。13．720K【分析】当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度，当缸内气柱长度L2=24cm时，对活塞受力分析．根据平衡条件和理想气体状态方程求解．【详解】V1＝L1S，V2＝L2S，T1＝400 K弹簧为自然长度时活塞受力如图甲所示．则p1＝p0－＝0.8105 Pa气柱长24 cm时，F＝kΔx，Δx＝L2－L1，此时活塞受力如图乙所示．则p2＝p0＋ ＝1.2×105 Pa根据理想气体状态方程，得： 解得T2＝720 K.【点睛】能用静力学观点确解决问题．要注意研究过程中哪些量不变，哪些量变化，结合理想气体状态方程求解.14．（1）400K；（2）1.32m/s2【详解】（1）设气球刚好从地面飘起时气球内的气体温度为，密度为，则气球升起时，浮力等于气球和内部气体的总重力即由于气球内的气体温度升高时，压强并没有变化，那么原来的气体温度升高后体积设为，根据质量相等，则有原来的气体温度升高后，压强不变，体积从变为，根据理想气体状态方程则有整理可得（2）当球内温度为480K时，气球升高前体积，温度密度的气体变为体积温度等于，密度的气体，则有，计算得对气球受到自身重力，空气浮力，根据牛顿第二定律有解得15．（1）；（2）【详解】（1）对AB整体得（2）给电阻丝通电加热密封气体，当活塞B缓慢上升，当A和汽缸顶部接触前，即活塞B缓慢上升到离汽缸底部距离为整体分析可知，这段时间气体的压强不变，则气体发生等压升温的过程：状态1状态2由等压过程有解得之后B继续缓慢上升，B压缩弹簧。对B有解得对封闭气体则