选修3-3气体实验定律--单元质量评估(带答案)

1、圆学子梦想 铸金字品牌温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。单元质量评估(二)第八章(90分钟100分)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分。多选题已在题号后标出)1.(2014·三亚高二检测)对一定量的理想气体,下列说法正确的是()A.气体体积是指所有气体分子的体积之和B.气体分子的热运动越剧烈,气体的温度就越高C.当气体膨胀时,气体的分子势能减小,因而气体的内能一定减少D.气体的压强是由气体分子的重力产生的,在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强【解析】选B。由于气体分子间

2、的距离较大,分子间距离不能忽略,所以气体体积要比所有气体分子的体积之和要大,A错误;气体分子的热运动越剧烈,分子的平均速率就越大,平均动能越大,温度就越高,B正确;理想气体的内能只与气体的温度有关,只要气体的温度不变,则内能不变,C错误;气体压强是由气体分子对容器壁频繁地撞击而产生的,与气体的重力没有关系,所以在失重的情况下,气体对器壁仍然有压强,D错误。2.(多选)如图为某人在旅游途中对同一密封的小包装食品拍摄的两张照片,甲图摄于海拔500 m、气温为18的环境下,乙图摄于海拔3 200 m、气温为10的环境下。下列说法中正确的是()A.甲图中小包内气体的压强小于乙图中小包内气体的压强B.甲

3、图中小包内气体的压强大于乙图中小包内气体的压强C.甲图中小包内气体分子间的引力和斥力都比乙图中大D.甲图中小包内气体分子的平均动能大于乙图中小包内气体分子的平均动能【解析】选B、C、D。根据高度知甲图中小包内气体的压强大于乙图中小包内气体的压强,A错误,B正确;甲图中分子间的距离比乙图的小,由气体分子间的引力和斥力关系知,C正确;由甲图中的温度比乙图中的高可知,D正确。3.(2012·重庆高考)如图为伽利略设计的一种测温装置示意图,玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定量的空气。若玻璃管内水柱上升,则外界大气的变化可能是()A.温度降低,压强增大B.温度

4、升高,压强不变C.温度升高,压强减小D.温度不变,压强减小【解题指南】解答本题要把握以下两点：(1)明确大气压、玻璃泡内气压和水柱压强三者之间的关系;(2)玻璃泡内空气温度、压强可变化,认为体积不变化。【解析】选A。根据压强关系,外部气压等于内部气压加上水柱压强,即p0=p+gh,当外界大气压强p0增大时,由于玻璃泡内空气体积、温度、压强都不变,所以水柱上升;当外界温度降低时,由于玻璃泡中的空气体积V不变,内部气体压强p减小,所以也会导致水柱上升。因此,选项A正确。4.如图所示,由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,活塞与汽缸壁之间无摩擦,活塞上方存有少量液体。将一细管插

5、入液体,由于虹吸现象,活塞上方液体缓慢流出,在此过程中,大气压强与外界的温度保持不变。下列各个描述理想气体状态变化的图像中与上述过程相符合的是()【解析】选D。封闭气体做的是等温变化,只有D图线是等温线,故D正确。5.(2011·上海高考)某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示,图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率,所对应的温度分别为T、T、T,则()A.T>T>TB.T>T>TC.T>T,T>TD.T=T=T【解析】选B。曲线下的面积表示分子速率从0所有区间内分子数的比率之和,显然其值应等于1,当温度升高时,分子的速率普遍

6、增大,所以曲线的高峰向右移动,曲线变宽,但由于曲线下总面积恒等于1,所以曲线的高度相应降低,曲线变得平坦。所以,T>T>T。6.(多选)如图所示,内径均匀、两端开口的V形管,B支管竖直插入水银槽中,A支管与B支管之间的夹角为,A支管中有一段长为h的水银柱保持静止,下列说法中正确的是()A.B管内水银面比管外水银面高hB.B管内水银面比管外水银面高hcosC.B管内水银面比管外水银面低hcosD.管内封闭气体的压强比大气压强小hcos高水银柱【解题指南】解答本题可以以液柱为研究对象,分析液柱平衡时的受力情况,而液柱产生的压强是hcos高水银柱,而不是h高水银柱。【解析】选B、D。以A

7、管中的水银柱为研究对象,则有pS+hcosS=p0S,B管内压强p=p0-hcos,显然p<p0,且B管内水银面要比槽内水银面高出hcos。B、D正确。【变式训练】如图所示,活塞的质量为m,缸套的质量为M,通过弹簧吊放在地上,汽缸内封住一定质量的空气,缸套与活塞无摩擦,活塞的横截面积为S,大气压强为p0,则()A.汽缸内空气的压强等于p0+MgSB.汽缸内空气的压强等于p0-mgSC.内外空气对缸套的作用力为(M+m)gD.内外空气对活塞的作用力为mg【解析】选A。对缸套受力分析如图由缸套受力平衡知：pS=p0S+Mg,所以p=p0+MgSA对、B错;内外空气对缸套和活塞的作用力为pS-

8、p0S=Mg,所以C、D均错。7.(多选)(2013·济宁高二检测)从气体分子热运动的观点分析判断,下列现象可能发生的有()A.一定质量的气体,保持气体的温度不变,体积越大,压强越小B.一定质量的气体,保持气体的体积不变,温度越高,压强越大C.一定质量的气体,保持气体的压强不变,温度越高,体积越大D.一定质量的气体,气体的温度升高,体积减小,压强减小【解析】选A、B、C。根据理想气体状态方程pVT=C可以判断A、B、C正确,D错误。8.(多选)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

9、.A管内空气柱将变短C.两管内水银柱的高度差将增大D.两管内水银柱的高度差将减小【解析】选B、C。将B管慢慢地提起,可以认为气体温度不变。假设A内气柱长度不变,由于B上提,则A、B两管高度差增加,而A内气体压强pA=p0+ph,所以A内气体压强增大。根据玻意耳定律pV=C,所以A内气柱长度变短,即假设错误,应选B、C。9.(2013·盐城高二检测)在一定温度下,当一定量气体的体积增大时,气体的压强减小,这是由于()A.单位体积内的分子数变少,单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少B.气体分子的密集程度变小,分子的平均动能也变小C.每个分子对器壁的平均撞击力变小D.气体分子的密集程度变

10、小,分子势能变小【解析】选A。气体温度不变,分子的平均动能不变,气体分子对器壁的平均撞击力不变,当气体的体积增大时,气体分子的密集程度减小,气体压强减小,A正确,B、C错误;气体的体积增大,分子势能增大,D错误。10.如图所示为一定质量的理想气体在p -V图像中的等温变化图线,A、B是双曲线上的两点,OAD和OBC的面积分别为S1和S2,则()A.S1<S2B.S1=S2C.S1>S2D.S1与S2的大小关系无法确定【解析】选B。OBC的面积等于12OC·BC=12pBVB,同理OAD的面积等于12pAVA,而A、B为等温线上的两点,即pAVA=pBVB(玻意耳定律)。所

11、以,两个三角形的面积相等,B正确。11.(多选)(2013·佛山高二检测)如图,封闭在汽缸内一定质量的理想气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时,以下说法正确的是()A.气体的密度增大B.所有气体分子的运动速率一定增大C.气体的压强增大D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多【解析】选C、D。封闭气体发生的是等容变化,气体质量不变,体积不变,所以密度不变,A错误;温度升高,气体分子运动的平均速率增大,但不是所有分子的运动速率都增大,B错误;根据查理定律可知,当气体温度升高时,压强增大,C正确;分子密度不变,压强增大,所以每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多,D正确。12.(多选)如

12、图所示为由粗细均匀的细玻璃管弯曲成的“双U形管”,a、b、c、d为其四段竖直的部分,其中a、d上端是开口的,处在大气中。管中的水银把一段气体柱密封在b、c内,达到平衡时,管内水银面的位置如图所示。现缓慢地降低气柱中气体的温度,若c中的水银面上升了一小段高度h,则()A.b中的水银面也上升hB.b中的水银面也上升,但上升的高度小于hC.气柱中气体压强的减少量等于高为h的水银柱所产生的压强D.气柱中气体压强的减少量等于高为2h的水银柱所产生的压强【解析】选A、D。设原来c、d中的水银面高度差为h，则pc=p0-gh。若c中的水银面上升了一小段高度h，d中的水银柱下降了一小段高度h，气体在c中对水银

13、柱的压强为pc=p0-gh-g·2h，即气柱中气体压强的减少量等于高为2h的水银柱所产生的压强，C错，D对；由图知b、c中的气体对水银柱的压强相等，所以b中的水银面也上升h，A对，B错。二、计算题(本大题共4小题,共40分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(10分)如图所示,一个密闭的汽缸被活塞分成体积相等的左、右两室,汽缸壁与活塞是不导热的,它们之间没有摩擦,两室中气体的温度相等。现利用电热丝对右室加热一段时间,达到平衡后,左室气体的体积变为原来的34,左室气体的温度为T1=300K,求右室气体的温度。【解析】根据题意对汽缸中左、右两室中气体的状态进行分

14、析：左室的气体：加热前p0、V0、T0,加热后p1、34V0、T1;右室的气体：加热前p0、V0、T0,加热后p1、54V0、T2。根据理想气体状态方程：pVT=恒量得,左室气体p0V0T0=p134V0T1(3分)右室气体p0V0T0=p154V0T2(3分)故p134V0300K=p154V0T2(2分)解得T2=500K。(2分)答案：500K【总结提升】两部分相关联气体问题的求解方法这类问题涉及两部分气体,它们之间虽然没有气体交换,但在压强或体积这些量间有一定的关系,分析清楚这些关系是解题的关键,解决这类问题的一般方法是：(1)分别选取每部分气体为研究对象,确定初、末状态参量,根据气体

15、状态方程列式。(2)认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系,并写出关系式。(3)多个方程联立求解。14.(10分)如图所示,汽缸放置在水平平台上,活塞质量为10kg,横截面积50 cm2,厚度1 cm,汽缸全长21 cm,汽缸质量20 kg,大气压强为1×105Pa,当温度为7时,活塞封闭的气柱长10 cm,若将汽缸倒过来放置时,活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通。g取10m/s2。(结果均保留整数)则(1)气柱的长度是多少?(2)当温度多高时,活塞刚好接触平台?(3)当温度多高时,缸筒刚好对地面无压力?(活塞与汽缸间的摩擦不计)【解析】(1)把汽缸倒过来前：p1=p0+m

16、1gS,代入数据解得p1=1.2×105Pa,L1=10cm(1分)把汽缸倒过来后：p2=p0-m1gS=0.8×105Pa,(1分)汽缸被倒置过程中被封闭气体发生的是等温变化,由玻意耳定律p1L1=p2L2得：L2=p1p2L1=1.2×1050.8×105×10cm=15 cm(2分)(2)活塞下移的过程中,封闭气体发生的是等压变化,移动前：T2=(7+273)K=280K,L2=15cm移动后：L3=21cm-1 cm=20 cm由盖-吕萨克定律L2T2=L3T3得T3=L3L2T2=2015×280K=373 K(3分)(3)

17、封闭气体发生的是等容变化变化前：p3=p2=0.8×105Pa,T3=373K变化后：p4=p0+m2gS=1.4×105Pa由查理定律p3T3=p4T4得：T4=p4p3T3=1.4×1050.8×105×373K=653 K(3分)答案：(1)15cm(2)373 K(3)653 K15.(10分)(2014·山东高考)一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M=3×103 kg、体积V0=0.5 m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1=40 m，筒内气体体积V

18、1=1 m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮。求V2和h2。( 已知大气压强p0=1×105 Pa，水的密度=1×103 kg/m3，重力加速度的大小g=10 m/s2。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。)【解析】当F=0时，由平衡条件得Mg=g(V0+V2)(2分)代入数据得V2=2.5 m3(2分)设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得p1=p0+gh1(1分)p2=p0+gh2(1分)在此过程中筒内气体的温度和质量不变，由玻意耳定律得p1V1=p2V2(2分)联立式代入数据得h2=10 m (2分)答案：2.5 m3 10 m16.(10分)(2013·新课标全国卷)如图,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱,中间有一段长l2=25.0cm的水银柱,上部空气柱的长度l3=40.0cm。已知大气压强为p0=75.0cmHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓缓往下推,使管下部空气柱长度变为l1=20.0cm。假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下推的距离。【解题指南】解答本题