选择性必修 第三册第三节 气体实验定律的微观解释巩固练习

课时跟踪检测（六）  气体实验定律的微观解释

A组—重基础·体现综合

1．下列说法正确的是(　　)

A．一定质量的气体，保持温度不变，压强随体积减小而增大的微观原因是：每个分子撞击器壁的作用力增大

B．一定质量的气体，保持温度不变，压强随体积增大而减小的微观原因是：单位体积内的分子数减小

C．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：每个分子动能都增大

D．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子数密度增大

解析：选B　一定质量的气体，保持温度不变，体积减小时，单位体积内的分子数增多，分子数密度增大，使压强增大，故A错误；一定质量的气体，保持温度不变，体积增大时，单位体积内的分子数减少而使分子撞击次数减少，从而使压强减小，故B正确；一定质量的气体，保持体积不变，温度升高时，分子平均动能增大而使压强升高，但并不是每个分子动能都增大，故C、D错误。

2．一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为(　　)

A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大

B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多

C．气体分子的总数增加

D．分子的平均速率增加

解析：选B　气体经等温压缩，温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子平均动能不变，故气体分子每次碰撞器壁的冲力不变，A错；由玻意耳定律知气体体积减小、分子的数密度增加，故单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多，B对；气体体积减小、分子的数密度增大，但分子总数不变，C错；分子的平均速率与温度有关，温度不变，分子的平均速率不变，D错。

3．(多选)一定质量的理想气体，处在某一状态，经下列哪个过程后会回到原来的温度(　　)

A．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强

B．先保持压强不变而使它的体积缩小，接着保持体积不变而减小压强

C．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀

D．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀

解析：选AD　先等压变化，V增大，则T升高，再等容变化，p减小，则T降低，可能会回到原来的温度，A正确；先等压变化，V减小，则T降低，再等容变化，p减小，则T又降低，不可能回到原来的温度，B错误；先等容变化，p增大，则T升高，再等压变化，V增大，则T又升高，不可能回到原来的温度，C错误；先等容变化，p减小，则T降低，再等压变化，V增大，则T升高，可能会回到原来的温度，D正确。

4.如图所示，容积一定的测温泡上端有感知气体压强的压力传感器。待测物体温度升高时，泡内封闭气体(　　)

A．内能不变，压强变大

B．体积不变，压强变大

C．温度不变，压强变小

D．温度降低，压强变小

解析：选B　当待测物体温度升高时，泡内封闭气体的温度升高，体积不变，则内能增大，又根据＝c，可知压强增大，选项B正确。

5．如图所示，在pT坐标系中的a、b两点，表示一定质量的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(　　)

A.Va>Vb，ρa>ρb

B．Va<Vb，ρa<ρb

C．Va>Vb，ρa<ρb

D．Va<Vb，ρa>ρb

解析：选D　过a、b两点分别作它们的等容线。根据理想气体状态方程＝C可得p＝T。由于斜率ka>kb，所以Va<Vb，由于密度ρ＝，所以ρa>ρb，故D正确。

6.一定质量的气体做等压变化时，其V-t图像如图所示，若保持气体质量不变，使气体的压强增大后，再让气体做等压变化，则其等压线与原来相比，下列可能正确的是(　　)

A．等压线与t轴之间夹角变大

B．等压线与t轴之间夹角不变

C．等压线与t轴交点的位置不变

D．等压线与t轴交点的位置一定改变

解析：选C　对于一定质量气体的等压线，其V-t图线的延长线一定过点(－273.15 ℃，0)，故选项C正确，D错误；气体压强增大后，由理想气体状态方程＝C可知，的比值减小，故图像的斜率减小，等压线与t轴夹角减小，选项A、B错误。

7．(2021·汕头高二月考)如图所示，一定质量的理想气体用质量为M的活塞封闭在容器中，活塞与容器间光滑接触，在图中三种稳定状态下的温度分别为T1、T2、T3，体积分别为V1、V2、V3且V1<V2＝V3，则T1、T2、T3的大小关系为(　　)

A．T1＝T2＝T3  B．T1<T2<T3

C．T1>T2>T3  D．T1<T2＝T3

解析：选B　设三种稳定状态下气体的压强分别为p1、p2、p3，以活塞为研究对象，三种稳定状态下分别有Mg＋p0S＝p1S，p0S＋Mg＝p2S，p0S＋Mg＋mg＝p3S，可以得出p1＝p2<p3；根据理想气体的状态方程＝＝，由V1<V2得T1<T2；由V2＝V3得T2<T3，即T1<T2<T3，故选项B正确。

8．光滑绝热的轻质活塞把密封的圆筒容器分成A、B两部分，这两部分充有温度相同的气体，平衡时VA∶VB＝1∶2。现将A中气体加热到127 ℃，B中气体降低到27 ℃，待重新平衡后，这两部分气体体积的比VA′∶VB′为(　　)

A．1∶1      B．2∶3      C．3∶4        D．2∶1

解析：选B　由理想气体状态方程，对A部分气体有：＝①

对B部分气体有：＝ ②

因为pA＝pB，pA′＝pB′，TA＝TB，所以得＝。

整理得＝＝＝，故B正确。

9.一圆筒形真空容器，在筒顶系着的轻弹簧下端挂一质量不计的活塞，弹簧处于自然长度时，活塞正好触及筒底，如图所示，当在活塞下方注入一定质量的理想气体后，温度为T时，气柱高为h，则温度为T′时，气柱的高为(活塞与圆筒间摩擦不计)(　　)

A.   B.

C．h   D. h

  解析：选C　设弹簧的劲度系数为k，当气柱高度为h时，弹簧弹力F＝kh，由此产生的压强p＝＝(S为圆筒的横截面积)；取封闭的气体为研究对象，初状态为，末状态为，由理想气体状态方程＝，得h′＝h，C正确。

10．(2021·潍坊高二检测)内燃机气缸里的混合气体，在吸气冲程结束瞬间，温度为50 ℃，压强为1.0×105 Pa，体积为0.93 L。在压缩冲程中，把气体的体积压缩为0.155 L时，气体的压强增大到1.2×106 Pa，这时混合气体的温度升高到多少摄氏度？

解析：由题意可知混合气体初状态的状态参量为p1＝1.0×105 Pa，V1＝0.93 L，T1＝(50＋273)K＝323 K。

混合气体末状态的状态参量为

p2＝1.2×106 Pa，V2＝0.155 L，T2为未知量。

由＝可得T2＝T1，

将已知量代入上式，

得T2＝×323 K＝646 K，

所以混合气体的温度t＝(646－273)℃＝373 ℃。

答案：373 ℃

B组—重应用·体现创新

11．已知湖水深度为20 m，湖底水温为 4 ℃，水面温度为17 ℃，大气压强为1.0×105 Pa。当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(g取10 m/s2，ρ水＝1.0×103 kg/m3)(　　)

A．12.8倍  B．8.5倍  C．3.1倍  D．2.1倍

解析：选C　气泡内气体在湖底的压强p1＝p0＋ρgh＝3.0×105 Pa，由＝，代入数据解得≈3.1，C正确。

12．(2021·江苏海头高级中学高二月考)新冠疫情正在全球肆虐，勤消毒是防疫的一个关键举措。如图乙所示是消毒用的喷雾消毒桶原理图，圆柱形消毒桶横截面积为S＝0.08 m2，内有高度为h1＝0.3 m的消毒液，上部封闭有高h2＝0.2 m、压强p0＝1.0×105 Pa、温度T0＝290  K的空气。已知消毒液的密度ρ＝1 000 kg/m3，大气压强恒为p0，g取10  m/s2，喷雾管的喷雾口与喷雾消毒桶顶部等高。忽略喷雾管的体积，将空气看作理想气体，现将喷雾消毒桶移到室内。

(1)若室内温度也是T0，通过打气筒缓慢充入体积为V的空气，桶内空气压强达到1.5p0，求V的大小。

(2)若室内温度高于室外，喷雾消毒桶移到室内静置一段时间后，不充气打开阀门K，刚好有消毒液流出，求室内温度T。

(3)在第(2)问的前提下，在室内静置一段时间后再用打气筒缓慢向喷雾消毒桶内充入空气，直到消毒液完全流出，求充入空气与原有空气的质量比(结果保留三位有效数字)。

解析：(1)原来封闭气体的体积为V0＝Sh2＝0.016 m3，

由于充气过程缓慢，可看作等温变化，

由玻意耳定律，有p0(V0＋V)＝1.5p0·V0

解得V＝8.0×10－3 m3。

(2)室温为T时，封闭气体的压强

p1＝p0＋ρgh2＝1.02×105Pa

由查理定律有：＝

解得T＝295.8 K。

(3)以喷完消毒液后的气体为研究对象，此时气体压强p2＝p0＋ρg(h1＋h2)＝1.05×105 Pa，

体积V2＝S(h1＋h2)＝0.040 m3，

此气体经等温变化，压强为p1时，体积为V3

由玻意耳定律p2V2＝p1V3

则充入气体的体积ΔV＝V3－V0

故充入气体与原有气体质量比为＝≈1.57。

答案：(1)8.0×10－3 m3　(2)295.8 K　(3)1.57