2024-2025学年高中物理第八章气体综合评估含解析新人教版选修3-3

PAGEPAGE10气体限时：90分钟总分：100分一、选择题(1－7为单选题，每小题5分；8－10为多选题，每小题6分，共53分)1．如图所示，两端开口的弯折的玻璃管竖直放置，两段竖直管内各有一段水银柱，两段空气封闭在三段水银柱之间，若左、右两管内水银柱长度分别为h1、h2，且水银柱均静止，则中间管内水银柱的长度为(D)A．h1－h2B.eq\f(h1＋h2,2)C.eq\f(h1－h2,2)D．h1＋h2解析：设大气压强为p0，左边空气的压强p左＝p0－h1，右边空气的压强p右＝p0＋h2＝p左＋h，则h＝h1＋h2，故D正确．2．肯定质量的某种气体，在不同温度下的气体分子热运动速率的统计分布图象如图所示，下列说法正确的是(B)A．状态①的温度高于状态②的温度B．气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率C．不计分子势能，气体在状态①时具有的内能较大D．温度上升时每个分子运动的动能都增大解析：从图中可看出状态②的温度大于状态①的温度，A错误；温度是分子平均动能的标记，选项B正确，C错误；温度上升时，个别分子的动能可能减小，D错误．3．如图所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将肯定质量的志向气体封闭在汽缸内，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．下列各个描述志向气体状态改变的图象中与上述过程相符合的是(D)解析：封闭气体做的是等温改变，只有D图线是等温线，故D正确．4．如图所示为充气泵气室的工作原理图．设大气压强为p0，气室中的气体压强为p，气室通过阀门S1、S2与空气导管相连接．以下选项中正确的是(C)A．当橡皮碗被拉伸时，p>p0，S1关闭，S2开通B．当橡皮碗被拉伸时，p<p0，S1关闭，S2开通C．当橡皮碗被压缩时，p>p0，S1关闭，S2开通D．当橡皮碗被压缩时，p<p0，S1关闭，S2开通解析：当橡皮碗被拉伸时，气室内空气体积增大，气室内气体压强减小，p<p0，S1打开，S2关闭；当橡皮碗被压缩时，气室内空气体积减小，气室内气体压强增大，p>p0，S1关闭，S2打开，C选项正确．5.如图所示，元宵佳节，室外常常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛，若忽视空气分子间的作用力，大气压强不变，当点燃灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后，灯笼内的空气(A)A．分子总数削减B．分子的平均动能不变C．压强不变，体积增大D．单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增大解析：蜡烛燃烧后，灯笼内温度上升，部分气体分子将从灯笼内部跑到外部，所以灯笼内分子总数削减，故A正确；灯笼内温度上升，分子的平均动能增大，故B错误；灯笼始终与大气连通，压强不变，灯笼内气体体积也不变，故C错误；温度上升，气体分子的平均动能增大，单位时间与单位面积分子对器壁碰撞的平均作用力增大，而气体压强不变，所以单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数削减，故D错误．6．已知两端开口的“”形管，且水平部分足够长，一起先如图所示，若将玻璃管略微上提一点，或略微下降一点时，被封闭的空气柱的长度分别会如何改变(D)A．变大；变小B．变大；不变C．不变；不变D．不变；变大解析：上提时空气柱压强不变，空气柱的长度不变；下降时空气柱压强变小，空气柱长度变大，所以D选项正确．7．中学物理课上有一种演示气体定律的好玩仪器——哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶．在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞．在一次试验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭肯定质量的气体，在对气球缓慢吹气过程中，当瓶内气体体积减小ΔV时，压强增大20%.若使瓶内气体体积减小2ΔV，则其压强增大(D)A．20%B．30%C．40%D．50%解析：此过程可以看作等温过程，设原来气体压强为p，p1V1＝p2V2,1.2p(V－ΔV)＝p2(V－2ΔV)＝pV，解得：p2＝1.5p，所以选D.8．肯定质量的志向气体经过一系列改变过程，如图所示，下列说法中正确的是(AD)A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小D．c→a过程中，气体内能增大，体积不变解析：由图知a→b为等温膨胀过程，b→c为等压收缩过程，c→a为等容升压过程，所以A、D选项正确．9．在室内，将装有5atm的6L气体的容器的阀门打开后，从容器中逸出的气体相当于(设室内大气压强p0＝1atm)(BC)A．5atm,3LB．1atm,24LC．5atm,4.8LD．1atm,30L解析：当气体从阀门跑出时，温度不变，所以p1V1＝p2V2，当p2＝1atm时，得V2＝30L，逸出气体30L－6L＝24L，B正确．据p2(V2－V1)＝p1V1′得V1′＝4.8L，所以逸出的气体相当于5atm下的4.8L气体．C正确，故应选B、C.10.某同学用带有刻度的注射器做验证玻意耳定律的试验，温度计表明在图中的图线可以得出(AC)A．假如试验是从E状态→F状态，则表示外界有空气进入注射器内B．假如试验是从E状态→F状态，则表示注射器内有部分空气漏了出来C．假如试验是从F状态→E状态，则表示注射器内有部分空气漏了出来D．假如试验是从F状态→E状态，则表示外界有空气进入注射器内解析：连接OE、OF，因斜率kOF>kOE，表示(pV)F>(pV)E，知E→F，m增大，F→E，m减小，所以B、D错．二、填空题(共12分)11．(2分)如图所示为一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出气体的体积)的装置，A为开口薄壁圆筒，排尽其中的空气，倒扣在水中．测量时，被测者尽力吸足空气，再通过B管用力将气体吹入A中，使A浮起．设整个过程中呼出气体的温度保持不变．(1)呼出气体的分子热运动的平均动能不变(选填“增大”“减小”或“不变”)．(2)设圆筒A的横截面积为S，大气压强为p0，水的密度为ρ，桶底浮出水面的高度为h，桶内外水面的高度差为Δh，被测者的“肺活量”，即V0＝eq\f(p0＋ρgΔhh＋ΔhS,p0).解析：(1)由于温度是分子平均动能大小的标记，因为气体温度不变，所以分子平均动能不变．(2)设A中气体压强为p，该部分气体在标准大气压下的体积为V0，由于整个过程中温度不变，由玻意耳定律可得：p0V0＝pV，即p0V0＝(p0＋ρgΔh)(h＋Δh)S被测者的肺活量V0＝eq\f(p0＋ρgΔhh＋ΔhS,p0).12．(4分)为了测试某种平安阀在外界环境为一个大气压时所能承受的最大内部压强，某同学自行设计制作了一个简易的测试装置．该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器．测试过程可分为如下操作步骤：a．记录密闭容器内空气的初始温度t1；b．当平安阀起先漏气时，记录容器内空气的温度t2；c．用电加热器加热容器内的空气；d．将待测平安阀安装在容器盖上；e．盖紧装有平安阀的容器盖，将肯定量空气密闭在容器内．(1)将每一步骤前的字母按正确的操作依次排列：deacb；(2)若测得的温度分别为t1＝27℃，t2＝87℃，已知大气压强为1.0×105Pa，则测试结果是：这个平安阀能承受的最大内部压强是1.2×105_Pa.解析：(1)将平安阀安装在容器盖上，然后密封空气，记录其初始温度t1，然后加热密封空气，待漏气时记录容器内空气温度t2，故正确操作依次为deacb.(2)已知T1＝300K，T2＝360K，p0＝1.0×105Pa，由于密封空气的体积不变，由查理定律可得eq\f(p0,T1)＝eq\f(p,T2)，p＝eq\f(p0T2,T1)＝eq\f(1.0×105×360,300)Pa＝1.2×105Pa.13.(6分)利用右图“验证玻意耳定律”的试验装置来验证查理定律．(1)为了完成这个试验，除了图中给出的器材外，还须要气压计、托盘天平、热水、凉水和温度计．(2)必需进行的试验步骤有：①用托盘天平称出活塞和框架的质量M，用气压计读出试验室中的大气压强p0.按图安装器材，在框架两侧挂上钩码，使注射器的下半部分位于量杯之中．往量杯中加入适量的凉水，使注射器内的空气柱位于水面之下．过几分钟后，登记钩码的质量和活塞下表面的位置．同时用温度计测出水温．②在量杯中加些热水，过几分钟后在框架两侧加挂适当质量的钩码，使气体体积不变，登记钩码的质量．同时测出水温．③把步骤②重复4次．(3)可用作图法来验证查理定律是否成立，该图线的横坐标所代表的物理量及其单位是气体温度，开尔文，纵坐标所代表的物理量及其单位是气体压强，帕斯卡．解析：(1)需用温度计测温度．(2)①描述气体状态的三个参量是压强、体积、温度，若钩码重力为G，活塞横截面积是S，则管内封闭气体的压强是p0＋eq\f(G＋Mg,S)，登记活塞下表面的位置．为了下一步能保证气体体积不变，同时应当用温度计测出水温，当作气体的温度；②使管中封闭气体中呈现另一状态，但要保证体积不变，即保持活塞下表面复原到步骤1的位置，同时再测出水温．(3)查理定律是等容改变，探讨压强和温度的关系，使两坐标轴作为这两个变量的数轴即可．压强的单位是帕斯卡，符号是Pa，温度的单位是开尔文，符号是K.三、计算题(共35分)14.(8分)如图所示，长31cm内径匀称的细玻璃管，开口向上竖直放置，齐口水银柱封住10cm长的空气柱，若把玻璃管在竖直平面内缓慢转动180°后，发觉水银柱长度变为15cm，接着缓慢转动180°至开口端向上．求：(1)大气压强的值；(2)末状态时空气柱的长度．答案：(1)75cmHg(2)10.67cm解析：(1)等温改变p1V1＝p2V2p1＝p0＋21cmHgp2＝p0－15cmHg(p0＋21)×10×S＝(p0－15)×16×S解得：p0＝75cmHg.(2)由玻意耳定律得p1V1＝p3V3p3＝p0＋15cmHgl3＝eq\f(p1l1,p3)＝eq\f(75＋21×10,75＋15)cm≈10.67cm.15.(10分)如图所示，一水平放置的薄壁圆柱形容器内壁光滑，长为L，底面直径为D，其右端中心处开有一圆孔；质量为m的志向气体被活塞封闭在容器内，器壁导热良好，活塞可沿容器内壁自由滑动，其质量、厚度均不计，起先时气体温度为300K，活塞与容器底部相距eq\f(2,3)L，现对气体缓慢加热，已知外界大气压强为p0，求温度为480K时气体的压强．答案：eq\f(16,15)p0解析：起先加热时，在活塞移动的过程中，气体做等压改变．设活塞缓慢移动到容器最右端时，气体末态温度为T1，V1＝eq\f(πD2L,4)，初态温度T0＝300K，V0＝eq\f(πD2L,6).由盖—吕萨克定律知eq\f(V0,T0)＝eq\f(V1,T1)，解得T1＝450K活塞移至最右端后，气体做等容改变，已知T1＝450K，p1＝p0，T2＝480K.由查理定律知eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，则p2＝eq\f(16,15)p0.16.(7分)一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形汽缸内盛有肯定量的氮气，被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ两部分；达到平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为pⅠ0，如图a所示．若将汽缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体的体积之比为3∶1，如图b所示．设外界温度不变．已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，求活塞的质量．答案：eq\f(4pⅠ0S,5g)解析：设活塞的质量为m，汽缸倒置前下部气体的压强为pⅡ0，倒置后上下气体的压强分别为pⅡ和pⅠ，由力的平衡条件有pⅡ0＝pⅠ0＋eq\f(mg,S)；pⅠ＝pⅡ＋eq\f(mg,S)倒置过程中，两部分气体均经验等温过程，设气体的总体积为V0，由玻意耳定律得pⅠ0eq\f(V0,2)＝pⅠeq\f(V0,4)；pⅡ0eq\f(V0,2)＝pⅡeq\f(3,4)V0解得：m＝eq\f(4pⅠ0S,5g).17．(10分)如图，在圆柱形汽缸中用具有质量的光滑导热活塞密闭有肯定质量的志向气体，在汽缸底部开有一小孔，与U形水银管相连，已知外界大气压为p0＝75cmHg，室温t0＝27℃，稳定后两边水银面的高度差为Δh＝1.5cm，此时活塞离容器底部的高度为L＝50cm.已知柱形容器横截面积S＝0.01m2，75cmHg＝1.0×105(1)求活塞的质量；(2)使容器内温度降至－63℃，求此时U形管两侧水银面的高度差和活塞离容器底部的高度L′.答案：(1)2kg(2)1.5cm35cm解析：(1)