2020-2021学年第5节 气体实验定律当堂达标检测题

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册

1.5气体实验定律 课时练（解析版）

1．如图甲所示，一定质量的气体的状态沿1→2→3→1的顺序循环变化，若用或图像表示这一循环，在下图中表示正确的是（　　）

A．B．C．D．
2．如图所示，A，B两个大容器装有同种气体，容器间用一根细玻璃管连接，管中有一水银滴D做活塞，当左边容器的温度为-10℃，右边容器的温度为10℃时，水银滴刚好在玻璃管中央保持平衡，当两个容器的温度都下降10℃时，下列说法正确的是（　　）

A．水银滴将不移动 B．水银滴将向右运动

C．水银滴将向左运动 D．水银滴的运动方向无法判断

3．如图所示是一定质量的气体做等容变化的等容线，下列说法中不正确的是（　　）

A．AB直线的斜率为

B．BA延长线与横轴交点K的坐标为（-273℃，0）

C．若在该坐标系再做另一条等容线，其延长线与横轴的交点就不在K点了

D．0℃时气体压强为p0

4．如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化为a→b→c→a，其中纵坐标表示气体压强p、横坐标表示气体体积V，a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线。则下列结论正确的是（　　）

A．状态a→b，理想气体的内能减小

B．状态b→c，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变少

C．状态b→c，外界对理想气体做正功

D．状态c→a，理想气体的温度降低

5．如图，内壁光滑的汽缸中有一个活塞，活塞下方封闭有一定量的理想气体。开始时活塞处于平衡状态，气体状态为a．现给活塞下方的气体加热，使活塞缓慢移动到汽缸顶部并被挡住；继续加热一段时间后，气体达到状态b．在气体外a状态到b状态的过程中，下列描述气体状态变化的压强~体积（p~V）图像正确的是（　　）

A．                         B． 

C．                         D．

6．如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的体积与热力学温度关系的V-T图像。则下列关于此过程的压强与热力学温度关系的p-T图像正确的是（　　）

A． B．

C． D．

7．如图所示，水平固定的由两段粗细不同的细玻璃管组成的封闭容器中，一段水银柱将气体分成A、B两部分，当水银柱静止时，下列判断错误的是（　　）

A．水银柱两侧受到的气体压力大小不相等

B．A、B两部分气体的压强相同

C．若两部分气体温度相同，现同时升高10℃，则水银柱不动

D．若两部分气体温度相同，现同时降低10℃，则水银柱向右移

8．回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50K，某台设备工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程：从状态A到B和C到D是等温过程，温度分别为t1＝27℃和t2＝－133℃；从状态B到C和D到A是等容过程，体积分别为V0和5V0，则状态B与D的压强之比是（　　）

A．7∶3                   B．15∶7        C．133∶27       D．75∶7

9．如图，竖直倒放的气缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦。下列措施中，稳定后封闭气体压强变大的是（　　）

A．升高气体温度 B．使气缸向上匀速运动

C．顺时针转30° D．增加气缸质量

10．一定质量的理想气体，体积不变时，温度每升高3℃，增加的压强值等于它在0℃时压强的（　　）

A． B． C． D．

11．如图所示，U形汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭一定质量的气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内璧无摩擦。初始时，活塞紧压小挡板，封闭气体体积为，外界大气压强为p０。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则下列关于汽缸内气体的压强p、体积V和热力学温度T的图像可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

12．如图所示，10℃的氧气和20℃的氢气体积相同，汞柱在连通两容器的细管中央，下面的叙述中，正确的是（　　）

A．氧气和氢气的温度都升高10℃时，汞柱不移动

B．当氧气和氢气的温度都升高10℃时，汞柱将向右移

C．当氧气温度升高10℃，氢气温度升高20℃时，汞柱向左移

D．当氧气温度升高10℃，氢气温度升高20℃时，汞柱不会移动

13．托里拆利实验装置如图所示，导热良好的玻璃管上端封闭，下端插入水银槽中，实验过程中，玻璃管内不小心混入少量气体。下列判断正确的是（　　）

A．外界压强恒定，玻璃管内外水银面的高度差与温度成线性关系

B．外界温度恒定，测得的大气压强小于实际值

C．外界温度恒定，大气压强增大时，玻璃管内水银面上升

D．若缓慢向下按玻璃管，玻璃管内水银面下降，封闭气体压强减小

14．如图所示为一定质量的理想气体沿箭头所示的方向发生状态变化的过程，则关于该气体压强变化的下列说法中正确的是（    ）

A．从状态c到状态d的过程中，压强一直减小

B．从状态d到状态a的过程中，压强一直增大

C．从状态a到状态b的过程中，压强先增大后减小

D．从状态b到状态c的过程中，压强先增大后减小

15．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）

A．该气体在体积缓慢增大的过程中，温度可能不变

B．该气体在压强增大的过程中，一定吸热

C．该气体被压缩的过程中，内能可能减少

D．如果该气体与外界没有发生热量交换，则其分子的平均动能一定不变

16．如图所示，固定于地面的绝热汽缸与导热汽缸中各封闭着一定质量的理想气体，绝热活塞与两汽缸间均无摩擦，且由刚性杆连接。开始时两气缸中气体体积均为、温度均为，压强均为，两气缸横截面积相等。缓慢加热中气体，停止加热达到稳定后，中气体体积，设环境温度始终保持不变。求：

（1）稳定后汽缸中气体的压强；

（2）稳定后汽缸中气体的温度。

17．某医院使用的氧气瓶容积为30L，在其内部温度为27℃时，瓶内压强为40atm。按规定当使用到其内部温度至17℃且其压强降到2atm时，就应重新充气。该医院在22℃时平均每天使用0.1atm的氧气295L。求：这瓶氧气能使用的天数。

18．如图所示，透热的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M=400kg，活塞质量m=10kg，活塞面积S=200cm2活塞与气缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为7℃，活塞正位于气缸正中，整个装置都静止。已知大气压恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度为g=10m/s2，求：

（1）缸内气体的压强p1；

（2）缸内气体的温度升高到多少℃时，活塞恰好会静止在气缸缸口AB处？

19．如图所示，质量、高的导热圆柱形气缸内，有质量、面积的薄活塞，活塞与气缸的接触面光滑且不漏气，活塞中心点连接轻杆竖直悬挂在天花板上，缸内封闭一定质量的理想气体，当环境温度为300K时，气缸静止，活塞距缸底。已知外界大气压强恒为，取，忽略缸壁及活塞的厚度。求：

（1）当环境温度缓慢升高到450K，且气缸静止时，活塞与缸底的距离多大？

（2）环境温度保持450K不变，用竖直向上的力F缓慢顶气缸底，当活塞又在距缸底方处且气缸静止时，力F多大？

20．如图所示，左、右两气缸及A、B两活塞间封闭有甲、乙、丙三部分气体，中间连通的细管极细（管内气体的体积忽略不计）。气缸长度均为L0=18cm，B活塞截面积是A的2倍，活塞厚度均不计，初始时B活塞位于气缸左壁（中间的空隙可忽略），A活塞位置如图。活塞与缸壁密封良好，摩擦不计，左侧气缸和两活塞都绝热，右侧气缸可与外界导热。初始时，甲、乙气体压强为p0，丙气体压强为3p0，温度为t0=27℃。（已知T=273+t）

（1）若电热丝对甲气体升温，当温度升高至500K时，A活塞向右移动2cm，求乙气体此时的温度；

（2）若电热丝对甲气体升温，当甲气体温度为多少K时，B活塞向右移动1cm，且左气缸中乙的温度为400K。

 参考答案

1．B

【详解】

AB．在图线中，1→2过程中，体积不变，压强增大，图线是竖直直线；在2→3过程中，温度保持不变，体积增大，压强减小，图线是双曲线；在3→1过程中，压强不变，体积减小，图线是水平直线。A错误，B正确；

CD．在图线中，1→2过程中，体积不变，温度升高，是水平直线，CD错误。

故选B。

2．C

【详解】

假设水银滴不动，两边气体都发生等容变化，根据

可知对左侧气体

对右侧气体

整理可得

因此水银滴将向左移动。

故选C。

3．C

【详解】

ABC．一定质量的气体做等容变化的等容线与温度的交点是绝对零度，故C错误，B正确，所以AB直线的斜率为，故A正确；

D．由图可知，0℃时气体压强为p0；故D正确；

故选C。

4．C

【详解】

A．因为a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线，所以a→b是等温过程，温度不变，理想气体的内能不变，故A错误；

B．状态b→c，压强不变，体积变小，所以单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变多，故B错误；

C．状态b→c，压强不变，体积变小，所以外界对理想气体做正功，故C正确；

D．状态c→a，体积不变，压强升高，理想气体的温度升高，故D错误；

故选C。

5．A

【详解】

设大气压为p0，活塞质量为m，横截面积为S，封闭气体压强

由p、m、s都不变，活塞升高汽缸顶部前气体压强p不变，对气体加热，气体温度升高而压强不变，由理想气体状态方程可知，气体体积V变大，当活塞升到汽缸顶部倍挡住后，对气体加热时，气体体积不变而温度升高，由理想气体状态方程可知，气体压强增大，故A正确，BCD错误。

故选A。

6．D

【详解】

由V-T图像可知，从A到B体积不变，温度升高，压强变大；从B到C，温度不变，体积减小，压强变大；在p-T图像中，过原点的直线为等容线，则结合给定的四个p-T可知，只有D符合。

故选D。

7．D

【详解】

AB．同一水平面内液体内部的压强处处相等，所以A、B两部分气体的压强相同，A与B的截面积不同，所以它们给液体的压力不同，故AB正确；

CD．两部分气体的压强相同，同时升高10℃，根据查理定律

可得

气体的压强的变化也是相等的，所以末态压强相同，所以水银柱不动，故C正确，D错误。

由于本题选择错误的，故选D。

8．D

【详解】

由理想气体状态方程有

解得

故D正确，ABC错误。

故选D。

9．C

【详解】

A．气缸刚开始平衡，设封闭气体压强为p，大气压强为，活塞质量为m，活塞横截面积为S，由活塞受力平衡可得

解得

升高气体后达到稳定状态，大气压强为，活塞质量为m，故由活塞受力平衡可得封闭气体的压强p不变，故A错误；

B．气缸向上匀速运动，受力平衡没有发生改变，故封闭气体的压强p不变,故B错误；

C．设顺时针转30°后，封闭气体压强为，根据活塞受力平衡有

解得

可得

故C正确；

D．增大气缸质量，活塞质量不变，由活塞受力平衡可得，封闭气体压强不变，故D错误。

故选C。

10．D

【详解】

由题意可知，气体的体积不变，是等容变化，由查理定律，可得

温度每升高3℃，有

ABC错误，D正确。

故选D。

11．BD

【详解】

当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，在图像中，图线是过原点的倾斜的直线，在图像中，图线是平行于T轴的直线，在图像中，图线是平行于p轴的直线。

当活塞开始离开小挡板（小挡板的重力不计），缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在中，图线是平行于T轴的直线；在图像中，图线是过原点的倾斜的直线。故选BD。

12．BC

【详解】

AB．假设两部分气体的体积不变，设气体的初始状态为，；末的状态为，，变化温度为，，由查理定律得

得

原来两部分气体中的压强相同，当氧气和氢气的温度都升高10℃时，即温度的变化相同，由于初始状态氧气的温度小于氢气的温度，根据查理定律得，氧气变化的压强大于氢气变化的压强，故汞柱向右移动，A错误，B正确；

CD．开始时两部分气体压强相同，当氧气温度升高10℃时，氧气的温度变化为10K，氢气温度升高20℃时，氢气的温度变化为20K，则有

所以氧气增加的压强小于氢气增加的压强，汞柱向左移，C正确，D错误。

故选BC。

13．BC

【详解】

A．设水银槽液面上玻璃管长度为L，水银高度为x，则根据气体状态方程得

易得当外界压强恒定，玻璃管内外水银面的高度差与温度不成线性关系。A错误；

B．实际大气压强为

所以测得结果偏小。B正确；

C．外界温度恒定，大气压强增大时，玻璃管内水银面上升。C正确；

D．若缓慢向下按玻璃管，假设液面不动，则玻璃管内空气被压缩，体积变小，压强变大，则管内水银将下降，根据内外气压关系

可得，液柱减小时，管内气压增大。D错误。

故选BC。

14．AD

【详解】

根据

则

则V-T图像上某点与原点连线的斜率与压强成反比。

A．因c点与原点连线的斜率小于d点与原点连线的斜率，可知c态压强大于d态压强，即从状态c到状态d的过程中，压强一直减小，选项A正确；

B．从状态d到状态a的过程中，图像上各点与原点连线的斜率增大，则压强一直减小，选项B错误；

C．从状态a到状态b的过程中，图像上各点与原点连线的斜率减小，则压强增大，选项C错误；

D．从状态b到状态c的过程中，各点与原点连线的斜率先减小后增大，则压强先增大后减小，选项D正确。

故选AD。

15．AC

【详解】

A．由理想气体状态方程

＝C

可知V缓慢增大时，当pV不变时，则温度不变，A正确。

B．同理p增大时如果V减小且pV不变，则T不变，内能U不变，外界对系统做正功W，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0，知Q为负，放出热量，B错误。

C．由

＝C

分析知V减小时T可能减小，即内能可能减小，C正确。

D．由

知，当Q＝0时，如果W≠0，则，即温度变化，分子平均动能变化，D错误。

故选AC。

16．（1）；（2）

【详解】

（1）对汽缸B中气体，初状态

末状态

由玻意耳定律得

解得

（2）设汽缸A中气体的体积为VA，膨胀后A、B压强相等，有

对汽缸A中气体，由理想气体状态方程得

解得

17．37

【详解】

根据

=

当压强为2atm，温度为17℃时氧气瓶内氧气的体积

医院一天使用的氧气在压强为2atm，温度为17℃时的体积

则这瓶氧气能使用的天数为

（天）

所以只能使用37天。

18．（1）3×105Pa；（2）287℃

【详解】

（1）以气缸为对象（不包括活塞）列气缸受力平衡方程有

p1S=Mg+p0S

代入数据解得

p1=3×105Pa

（2）当活塞恰好静止在气缸缸口AB处时，缸内气体温度为T2，压强为p2，此时仍有

p2S=Mg+p0S

故缸内气体发生等压变化，对这一过程由理想气体状态方程得

解得

T2=2T1=560K

故缸内气体的温度升高到

19．（1）1.5m；（2）400N

【详解】

（1）气体做等压变化，初态：，，末态：，

根据理想气体状态方程

代入数据解得

（2）气体做等温变化，根据理想气体状态方程

对气缸

，

，

联立并代入数据解得

20．（1）312.5K；（2）

【详解】

（1）对甲气体分析，初态

，，

末态

，，

由理想气体状态方程得

得

对乙气体分析初态

，，

末态

，，

由理想气体状态方程得

由理想气体状态方程得

（2）对丙气体分析初态

，，

末态

，，

由等温变化得

求得

对乙气体分析初态

，，

末态

，，

，，

由理想气体状态方程得

联立求得

对甲气体分析，初态

，，

末态

，V6=（18-x）S，T6=？

由理想气体状态方程得

联立求得