鲁科版 (2019)选择性必修 第三册气体实验定律第3课时课后测评

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A．内能更小
B．压强更大
C．分子数密度更小
D．单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数增多
解析：选A。夜间充气船浮筒内的气体与白天相比温度较低，分子的平均动能更小，内能更小，故A正确；充气船内气体体积不变，夜间温度低，由查理定律可知，压强更小，故B错误；气体的质量不变，气体分子总数不变，体积不变，则分子数密度不变，故C错误；夜间温度低，分子的平均动能更小，则分子的平均速率更小，而分子数密度不变，所以单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数减小，故D错误。
2．(多选)一定质量的气体，在温度不变的情况下，其体积增大、压强减小，或体积减小、压强增大，其原因是( )
A．体积增大后，气体分子的速率变小了
B．体积减小后，气体分子的速率变大了
C．体积增大后，单位体积的分子数变少了
D．体积减小后，单位时间内撞击到单位面积上的分子数变多了
解析：选CD。温度不变，因此分子平均速率不变。体积增大后，单位体积的分子数变少，单位时间内器壁单位面积上所受的分子的碰撞数变少，气体压强减小；体积减小时，正好相反，即压强增大，单位时间内撞击到单位面积上的分子数变多，C、D正确，A、B错误。
3．(多选)封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，下列说法正确的是( )
A．气体的密度变大
B．气体的压强增大
C．分子的平均动能减小
D．气体在单位时间内撞击到单位面积器壁上的分子数增多
解析：选BD。气体的质量和体积都不发生变化，故气体的密度不变，A错误；温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，C错误；分子数不变，体积不变，但分子运动的剧烈程度加剧了，故单位时间内撞击到单位面积器壁上的分子数增多，气体压强增大，故B、D正确。
4.如图所示的是一定质量的理想气体状态变化时的p－T图像，由图像可知，此气体的体积( )
A.先不变后变大 B．先不变后变小
C．先变大后不变 D．先变小后不变
解析：选B。根据理想气体状态方程 eq \f(pV,T) ＝C，可得p＝ eq \f(C,V) T，可知A→B为等容变化，即体积不变；由题图可知B→C为等温变化，压强变大，由 eq \f(pV,T) ＝C可知体积变小，所以气体的体积先不变后变小。
5.如图所示，某热水瓶的容积为V，瓶中刚好有体积为 eq \f(1,2) V的热水，瓶塞将瓶口封闭，瓶中气体压强为1.2p0，温度为87 ℃，环境大气压强为p0，将瓶塞打开，一会儿瓶中气体温度变为57 ℃，瓶中气体可看成理想气体，则从打开瓶塞至瓶中气体温度变为57 ℃的过程中，跑出热水瓶的气体质量与未打开瓶塞时瓶中气体质量之比为( )
A． eq \f(1,11) B． eq \f(2,11)
C． eq \f(3,11) D． eq \f(4,11)
解析：选A。设原来瓶中气体变成57 ℃、压强为p0时，气体的总体积为V′，根据理想气体状态方程，有 eq \f(1.2p0·\f(1,2)V,360 K) ＝ eq \f(p0V′,330 K) ，解得V′＝0.55V，则跑出气体的质量与原来气体的质量之比 eq \f(Δm,m) ＝ eq \f(V′－0.5V,V′) ＝ eq \f(1,11) 。
6．玻璃瓶内封闭了一定质量的理想气体。当环境温度发生变化时，该气体由状态a变化到状态b，其压强为p，热力学温度为T，关系可能正确的是( )

解析：选C。根据题意可知，气体的体积不变，根据理想气体状态方程 eq \f(pV,T) ＝C，可知气体压强与热力学温度成正比，且气体由状态a变化到状态b，温度降低，压强减小，C正确。
7．某医用氧气瓶的容积为40 L，瓶内装有7 kg的氧气。使用前，瓶内氧气的压强为1.2×107 Pa，温度为27 ℃。当患者消耗该氧气瓶内4 kg的氧气时，瓶内氧气的压强变为4.8×106 Pa，则此时瓶内气体的温度为( )
A．7 ℃ B．10 ℃
C．14 ℃ D．17 ℃
解析：选A。根据理想气体状态方程 eq \f(pV,T) ＝C＝nR，可得n＝ eq \f(pV,TR) ，当瓶内装有7 kg的氧气时，有n1＝ eq \f(p1V,T1R) ，当患者消耗该氧气瓶内4 kg的氧气时，瓶内剩下氧气的质量为3 kg，有n2＝ eq \f(p2V,T2R) ，可得T2＝ eq \f(n1,n2) · eq \f(p2,p1) ·T1＝ eq \f(7,3) × eq \f(4.8×106,1.2×107) ×(273＋27)K＝280 K，则此时瓶内气体的温度t2＝(280－273)℃＝7 ℃。
8．(2023·重庆卷，T4)密封于气缸中的理想气体，从状态a依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V－T图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的p－T图像正确的是( )


解析：选C。由V－T图像可知，理想气体ab过程做等压变化，bc过程做等温变化，cd过程做等容变化。根据理想气体状态方程，有 eq \f(pV,T) ＝C，可知bc过程理想气体的体积增大，则压强减小。
9.(10分)(2025·辽宁鞍山市期末联考)我国航天员在出舱执行任务时身着舱外航天服。舱外航天服内密封了一定质量理想气体，用来提供适合人体生存的气压。航天服密闭气体的体积约为V1＝4 L，压强p1＝1.0×105 Pa，温度t1＝27 ℃，航天员身着航天服，出舱前先从核心舱进入节点舱，然后封闭所有内部舱门，对节点舱泄压，直到节点舱压强和外面压强相等时才能打开舱门。
(1)节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到V2＝6 L，温度t2＝－3 ℃，求此时航天服内气体压强p2。(4分)
(2)为便于舱外活动，当密闭航天服内气体温度t2＝－3 ℃时，航天员把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到p3＝5.0×104 Pa。假设释放气体过程中温度不变，体积变为V3＝4 L，求航天服需要放出的气体与原来气体的质量之比。(6分)
解析：(1)对航天服内的密闭气体，初态温度
T1＝t1＋273 K＝300 K
末态温度T2＝t2＋273 K＝270 K
由理想气体状态方程 eq \f(p1V1,T1) ＝ eq \f(p2V2,T2) 可得
此时航天服内气体压强p2＝6×104 Pa。
(2)设航天服需要放出的气体在压强为p3状态下的体积为ΔV ，根据玻意耳定律p2V2＝p3(V3＋ΔV)
得ΔV＝3.2 L
则放出的气体与原来气体的质量之比
eq \f(Δm,m) ＝ eq \f(ΔV,V3＋ΔV) ＝ eq \f(4,9) 。
答案：(1)6×104 Pa (2) eq \f(4,9)
10.(10分)如图所示，竖直面内有一内径相同的U形玻璃管。初始时，U形管右管上端封有压强p0＝75 cmHg的理想气体A，左管上端封有长度L1＝8 cm的理想气体B，左右两侧水银面高度差L2＝5 cm，此时A、B气体的温度均为280 K。
(1)求初始时理想气体B的压强。(4分)
(2)保持气体A温度不变，对气体B缓慢加热，求左侧液面下降4 cm时气体B的温度。(6分)
解析：(1)根据题意，设初始时理想气体B的压强为pB，则有pB＋ρgL2＝p0
解得pB＝70 cmHg。
(2)左侧液面下降4 cm时，右侧液面上升4 cm，初状态理想气体A的长度L0＝L1＋L2＝13 cm，压强为p0
末状态理想气体A的长度L0′＝L0－4 cm＝9 cm，压强为pA，则有p0L0S＝pAL0′S
解得pA＝ eq \f(325,3) cmHg
则末状态理想气体B的压强
pB′＝pA＋3 cmHg＝ eq \f(334,3) cmHg
对气体B有 eq \f(pBL1S,T0) ＝ eq \f(pB′（L1＋4 cm）S,T)
解得T＝668 K。
答案：(1)70 cmHg (2)668 K
11．(10分)(2025·广东湛江市期末)如图所示的是一个蒸馏海水的装置，通过阳光照射透明容器使得容器中的水通过表面液化并流淌到取蒸馏水的装置中。已知容器总体积为10 L，初始时候放置4 L海水在容器中，温度T1≈300 K，压强为p0，忽略水蒸气分子产生的压强对总压强的影响且认为容器内总体积不变。如果容器内的海水全部蒸发掉且被取水装置接走，此时容器内温度变为T2＝320 K。
(1)此时容器内气体的压强p2为多少？(4分)
(2)为了使此时容器内压强变为0.9p0，求需要送入压强为p0、温度为320 K的气体体积Vx。(6分)
解析：(1)对容器内气体，初始V1＝10 L－4 L＝6 L，蒸馏后V2＝10 L
由理想气体状态方程 eq \f(p0×V1,T1) ＝ eq \f(p2×V2,T2)
解得p2＝0.64p0。
(2)对理想气体，由玻意耳定律0.9p0×V2＝p2×V2＋p0×Vx，解得Vx＝2.6 L。
答案：(1)0.64p0 (2)2.6 L