人教版高中物理选择性必修第三册第二章气体、固体和液体第3节第2课时分层演练素养达标含答案

1．在一定的温度下，一定质量的气体体积减小时，气体的压强增大，这是由于()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．气体分子的数密度变大，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，单位体积内气体质量变大答案：A2．(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小C．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小D．温度升高，压强和体积都可能不变答案：AB3．(多选)一定质量的理想气体的p－V图线如图所示，若其状态为A→B→C→A，且A→B为等容变化，B→C为等压变化，C→A为等温变化，则气体在A、B、C三个状态时()A．单位体积内气体的分子数nA＝nB＝nCB．气体分子的平均速率vA>vB>vCC．气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力FA>FB＝FCD．气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数NA>NB，NA>NC解析：选CD。由题图可知，B→C气体的体积增大，密度减小，A错误；C→A为等温变化，分子平均速率vA＝vC，B错误；而气体分子对器壁产生的作用力，B→C为等压变化，pB＝pC，FB＝FC，由题图知，pA>pB，则FA>FB，C正确；A→B为等容降压过程，密度不变，温度降低，NA>NB，C→A为等温压缩过程，温度不变，密度增大，应有NA>NC，D正确。4．关于理想模型，下列说法错误的是()A．单摆、弹簧振子、理想变压器、热平衡状态、简谐运动、等温过程、等压过程、等容过程都属于理想模型B．理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点。它是对实际气体的一种科学抽象的理想模型，实际并不存在C．理想气体只有在温度不太低、压强不太大情况下才遵守气体实验定律及理想气体状态方程D．理想气体分子无分子势能的变化，内能等于所有分子热运动的动能之和，只和温度、物质的量有关解析：选C。单摆是由一根绝对刚性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点构成，是一个理想化模型；弹簧振子是由不计质量的弹簧，不考虑大小和形状的振子(金属小球)组成，且振动过程忽略一切摩擦阻力的理想化的物理模型；理想变压器是忽略原、副线圈内阻，忽略漏磁以及铁芯功率损耗的理想化模型；热平衡状态指在没有外界影响的条件下，热力学系统的宏观性质不随时间变化的状态，是一种动态的平衡，是一个理想化的概念，是在一定条件下对实际情况的抽象和近似；简谐运动、等温过程、等压过程、等容过程是把研究对象实际变化过程进行近似处理，排除其在实际变化过程中一些次要因素的干扰，能够反映实际过程的本质特征而进行的科学的抽象化处理，是理想化的过程，故是一种理想模型，故A正确；理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点，它是对实际气体的一种科学抽象，是一种理想模型，实际并不存在，故B正确；理想气体是在任何温度、任何压强下都遵守气体实验定律及理想气体状态方程的气体，是理想化模型，故C错误；忽略理想气体分子间的相互作用，分子势能视为零，内能等于所有分子热运动的动能之和，而分子热运动的动能与温度有关，分子数目与物质的量有关，故D正确。5．如图1所示，U形玻璃管粗细均匀，管内有一段水银柱，左管口封闭，水银柱左右两管中水银液面高度差h＝4cm，底部水平水银柱长L＝10cm，环境温度为300K，大气压强为76cmHg。将U形管在竖直面内沿顺时针缓慢转动90°，如图2所示，这时上、下管中水银液面相平，玻璃管的直径忽略不计。(1)图1左管中封闭气柱的长度为多少？(2)若在图1状态下，通过升温，使左右两管中的水平液面相平，则环境温度上升为多少(保留1位小数)?解析：(1)设题图1中左管封闭气柱的长为d，气体压强p1＝76cmHg－4cmHg＝72cmHg图2中，封闭气体压强p2＝76cmHg－10cmHg＝66cmHg封闭气柱的长d′＝d＋2cm气体发生等温变化，则有p1dS＝p2d′S解得d＝22cm。(2)开始时气体温度T1＝300K，设升温后的环境温度为T2，根据理想气体状态方程eq\f(p1dS,T1)＝eq\f(p0d′S,T2)解得T2＝345.5K。答案：(1)22cm(2)345.5K6．如图所示，上端开口的内壁光滑圆柱形汽缸固定在倾角为30°的斜面上，一上端固定的轻弹簧与横截面积为40cm2的活塞相连接，汽缸内封闭一定质量的理想气体。在汽缸内距缸底60cm处有卡环，活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在卡环上，且弹簧处于原长，缸内气体的压强等于大气压强p0＝1.0×105Pa，温度为300K。现对汽缸内的气体缓慢加热，当温度增加30K时，活塞恰好离开卡环，当温度增加到480K时，活塞移动了20cm。g取10m/s2，求：(1)活塞的质量；(2)弹簧的劲度系数k。解析：(1)气体温度从300K增加到330K的过程中，经历等容变化，设此过程中初状态温度为T0，末状态温度为T1，压强为p1，则有eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)解得p1＝1.1×105Pa；此时，活塞恰好离开卡环，可得p1＝p0＋eq\f(mgsinθ,S)解得m＝8kg；(2)气体温度从330K增加到480K的过程中，设初状态汽缸的温度和体积分别为T1和V1，末状态汽缸的压强和体积分别为p2和V2，温度为T2，有eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，解得p2＝1.2×105Pa；对活塞受力分析可得p0S＋mgsinθ＋kΔx＝p2S，解得k＝200N/m。答案：(1)8kg(2)200N/m7．如图所示的是某充气装置示意图。装置水平放置，其中A是容积为V的需要充气的绝热容器，B是内壁光滑的气筒，左端用可左右移动的活塞密封，右端通过单向绝热进气阀n与A连通，活塞横截面积为S。B底部通过单向进气阀m与外界连通，当活塞左移抽气时n闭合，m打开，最多可以从外界抽取体积为V的气体；当活塞右移充气时n打开，m闭合，可以将抽气过程中从外界抽取的气体全部压入容器A。最初活塞位于气筒B的最左侧，A、B内充满气体，气体的压强与外界大气压强相等均为p0，温度与外界大气温度相同均为T0，打气完成时气筒内剩余气体及气筒与容器间连接处的气体体积可忽略。(1)缓慢推动活塞，将气筒内体积为V的气体压入容器A，则打气即将完成时，需对活塞提供的水平作用力F多大？已知此过程气体温度不变。(2)现快速让活塞以最大充气体积V完成10次充气，测得A内气体温度升高为T。求此时A内气体压强p。解析：(1)充气完毕，设末状态A内压强为p1，由