高中鲁科版 (2019)第1章 分子动理论与气体实验定律本章综合与测试免费同步训练题

本章复习提升

易混易错练

易错点1　混淆布朗运动和分子热运动

1.(2019湖南长沙一中高二检测,)(多选)下列有关布朗运动的叙述中,正确的是(　　)

A.把碳素墨水滴入清水中,观察到布朗运动,这是碳分子的无规则运动

B.布朗运动是否显著与悬浮在液体中的固体微粒的大小有关

C.布朗运动的激烈程度与液体温度有关,微粒大小一定时,液体温度越高,布朗运动越显著

D.布朗运动的无规则性,反映了液体的内部分子运动的无规则性

易错点2　在应用气体实验定律时混淆两种温标

2.()如图所示,a、b表示两部分气体的等压线,根据图中信息可知,当t=273 ℃,气体a的体积比气体b的体积大(　　)

A.0.1 m3 B.0.2 m3 C.0.3 m3 D.0.4 m3

3.()房间里气温升高3 ℃时,房间内的空气将有1%逸出到房间外,由此可计算出房间内原来的温度是　　　　℃。 

4.()容积为2 L的烧瓶,在压强为1.0×105 Pa时,用塞子塞住瓶口,此时瓶内气体温度为27 ℃,当把气体加热到127 ℃时,塞子被弹开了。使气体温度保持127 ℃,稍过一会儿,重新把塞子塞好,停止加热并使它逐渐降温到27 ℃,求:

(1)塞子被弹开前瓶内气体的最大压强;

(2)降温至27 ℃时瓶内气体的压强。

易错点3　在“变质量”问题中不能正确选取研究对象

5.()用打气筒给自行车打气,设每打一次可打入压强为1 atm的空气125 cm3,自行车内胎的容积为2.0 L,假设胎内原来没有空气,且打气过程温度不变,那么打了40次后胎内空气压强为(　　)

A.5 atm B.25 atm C.2.5 atm D.40 atm

6.()用来喷洒农药的喷雾器的结构如图所示,A的容积为7.5 L,装入药液后,药液上方空气体积为1.5 L。关闭阀门K,用打气筒B每次打进压强为1×105 Pa的空气250 cm3。假设整个过程温度不变,求:

(1)要使药液上方气体的压强为4×105 Pa,应打几次气?

(2)当A中空气的压强达到4×105 Pa后,打开阀门K可喷洒药液,直到不能喷洒时,喷雾器剩余多少体积的药液?(忽略喷管中药液产生的压强)

7.()一氧气瓶的容积为0.08 m3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气。若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。

8.(2019陕西咸阳摸底检测,)如图所示,某同学设计了一个压力送水装置,由A、B、C三部分组成,A为打气筒,B为压力储水容器,C为细管,通过细管把水送到5 m高处,细管的容积忽略不计。K1和K2是单向密闭阀门,K3是放水阀门,打气筒活塞和筒壁间不漏气,其容积为V0=0.5 L,储水器总容积为10 L,开始时储水器内有V1=4 L气体,气体压强为p0。已知大气压强为p0=1.0×105  Pa,水的密度为ρ=1.0×103 kg/m3,取重力加速度大小g=10 m/s2。

(1)求打气筒第一次打气后储水器内的压强;

(2)通过打气筒给储水器打气,打气结束后打开阀门K3,水全部流到5 m高处,求打气筒至少打气多少次。

易错点4　应用气体实验定律时气体状态变化分析不全面

9.()如图,一圆柱形绝热气缸竖直放置,在距气缸底2h处有固定卡环(活塞不会被顶出)。质量为M、横截面积为S、厚度可忽略的绝热活塞可以在气缸内无摩擦地上下移动,活塞下方距气缸底h处还有一固定的可导热的隔板将容器分为A、B两部分,A、B中分别封闭着一定质量的同种理想气体。初始时气体的温度均为27 ℃,B中气体压强为1.5p0,外界大气压为p0,活塞到气缸底的距离为1.5h。现通过电热丝缓慢加热气体,当活塞恰好到达气缸卡环处时,求B中气体的压强和温度。(重力加速度为g,气缸壁厚度不计)

思想方法练

思想方法一　微观量和宏观量的计算方法

1.()已知水银的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常数为NA,则水银分子的直径是(　　)

A. B.

C. D.

2.()在标准状况下,有体积为V的水和体积为V的水蒸气。已知水的密度为ρ,阿伏伽德罗常数为 NA,水的摩尔质量为MA,在标准状况下水蒸气的摩尔体积为VA。

(1)说明标准状况下水分子与水蒸气分子热运动的平均动能的大小关系。

(2)它们中各有多少水分子?

(3)它们中相邻两个水分子之间的平均距离各为多大?

思想方法二　数形结合思想

3.()如图所示,一定质量的理想气体,从状态1变化到状态2,其p-图线为倾斜直线,下述关于该理想气体的说法正确的是(　　)

A.密度不变 

B.压强不变

C.体积不变 

D.温度不变

4.()(多选)如图所示,由导热性良好材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,活塞与气缸壁之间无摩擦,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。下列各个描述气缸中被封闭的理想气体状态变化的图像中与上述过程不相符合的是(　　)

5.()如图所示是一定质量的理想气体的p-t图像,在气体由状态A变化到B的过程中,其体积(　　)

A.一定不变 

B.一定减小

C.一定增大 

D.不能判定怎样变化

6.()如图所示,直线a和b分别表示同一气体在压强p1和p2下做等压变化的图像。试比较p1和p2的大小。

思想方法三　极限法的应用

7.()如图所示,粗细均匀竖直放置的玻璃管中,P为一小活塞,有一段水银柱将封闭在玻璃管中的空气分成上、下两部分,活塞和水银柱都静止不动。现在用力向下压活塞,使得活塞缓慢向下移动一段距离L,同时水银柱将缓慢向下移动一段距离H,在此过程中温度不变,则有(　　)

A.L>H B.L<H

C.L=H D.无法判断

思想方法四　控制变量法的应用

8.()现用“验证玻意耳定律”的仪器来测量大气压强p。注射器针筒已被固定在竖直方向上,针筒上所标刻度是注射器的容积,最大刻度Vm=10 mL。注射器活塞已装上钩码框架,如图所示。此外,还有一架托盘天平、若干钩码、一把米尺、一个橡皮帽和少许润滑油。

(1)下面是实验步骤,试填写所缺的②和⑤。

①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L。

②　。 

③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上,将活塞插入注射器针筒中,上下拉动活塞,使活塞和针筒内壁都均匀地涂上润滑油。

④将活塞插到适当的位置。

⑤　。 

⑥在钩码框架两侧挂上钩码,记下挂上的钩码的质量m1。稳定后,记下注射器中空气柱的体积V1。在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变。

⑦增加钩码的个数,使钩码的质量增大为m2,稳定后,记下空气柱的体积V2。

(2)计算出的大气压强p=　　　　。(用已给出的和测得的物理量表示,重力加速度为g) 

答案全解全析

第1章　分子动理论与气体实验定律

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易混易错练

1.BCD　布朗运动是固体微粒的运动,是因为液体分子无规则运动过程中频繁撞击固体颗粒的不平衡性而造成的,故A错误,B、C、D正确。

2.D　在0 ℃到273 ℃的温度区间上应用盖—吕萨克定律分别研究气体a和b,可得到方程V_a/(273K+273K)=(0"." 3m^3)/273K,V_b/(273K+273K)=(0"." 1m^3)/273K,解得Va=0.6 m3,Vb=0.2 m3,ΔV=Va-Vb=0.4 m3,正确选项为D。

3.答案　27

解析　以升温前房间里的气体为研究对象,由盖—吕萨克定律有V/T=(V"(" 1+1"%)" )/(T+3K),解得:T=300 K,则t=27 ℃。

4.答案　(1)1.33×105 Pa　(2)7.5×104 Pa

解析　塞子被弹开前,瓶内气体的状态变化为等容变化。塞子弹开后,瓶内有部分气体会逸出,此后应选择瓶中剩余气体为研究对象,再利用查理定律求解。

(1)塞子被弹开前,选瓶中气体为研究对象:

初态:p1=1.0×105 Pa,T1=(273+27) K=300 K

末态:p2,T2=(273+127)K=400 K

由查理定律:p_1/T_1 =p_2/T_2 ,可得p2=(T_2 p_1)/T_1 =(400×1"." 0×10^5)/300 Pa≈1.33×105 Pa。

(2)重新塞好塞子后,选瓶中剩余气体为研究对象:

初态:p1'=1.0×105 Pa,T1'=400 K

末态:p2',T2'=300 K

由查理定律可得p2'=(T_2 "'" p_1 "'" )/(T_1 "'" )=(300×1"." 0×10^5)/400 Pa=7.5×104 Pa。

5.C　每打一次把大气压强为1 atm的空气打进125 cm3,打了40次,总体积V1=40×125 cm3=5 L,气压为p1=1 atm,压入内胎,体积减小为V2=2.0 L,由于温度不变,根据玻意耳定律得:p1V1=p2V2,代入数据解得:p2=2.5 atm,故C正确。

6.答案　(1)18次　(2)1.5 L

解析　(1)设原来药液上方空气体积为V,每次打入空气的体积为V0,打n次后压强由p0变为p1,以A中原有空气和n次打入A中的全部气体为研究对象,由玻意耳定律得:p0(V+nV0)=p1V,

故n=("(" p_1 "-" p_0 ")" V)/(p_0 V_0 )=("(" 4×10^5 "-" 1×10^5 ")" ×1"." 5)/(1×10^5×250×10^("-" 3) )=18(次)。

(2)打开阀门K,直到药液不能喷出,忽略喷管中药液产生的压强,则A容器内的气体压强应等于外界大气压强,以A中气体为研究对象p1V=p0V',

V'=(p_1 V)/p_0 =(4×10^5)/(10^5 )×1.5 L=6 L,

因此A容器中剩余药液的体积为7.5 L-6 L=1.5 L。

7.答案　4天

解析　设开始时氧气的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2个大气压)时,体积为V2。根据玻意耳定律得

p1V1=p2V2①

重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为V3=V2-V1②

设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有

p2V3=p0V0③

设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV,则氧气可用的天数为N=V_0/ΔV④

联立①②③④式,并代入数据得N=4(天)。⑤

8.答案　(1)1.125×105 Pa　(2)22次

解析　(1)取打气筒内气体和储水器内气体为研究对象,发生等温变化,则:p0(V1+V0)=p1V1

解得:p1=1.125×105 Pa;

(2)设储水器内水即将完全排出前的压强为p2,p2=p0+ρgh

气体体积为:V2=10 L

设需要打气筒打n次,以n次所打气体和储水器内开始的气体为研究对象,根据等温变化规律有:

p0(V1+nV0)=p2V2

解得:n=22

9.答案　3p0　600 K

解析　A中气体做等压变化,其压强始终为pA=p0+Mg/S,VA1=0.5Sh,T1=300 K,VA2=Sh

设活塞到达卡环处时气体温度为T2,根据盖—吕萨克定律有V_A1/T_1 =V_A2/T_2

解得T2=600 K

B中气体做等容变化,pB1=1.5p0,T1=300 K,T2=600 K

设加热后B中气体压强为〖p_B〗_2

根据查理定律p_B1/T_1 =p_B2/T_2

得pB2=3p0。

思想方法练

1.A　因为水银的摩尔体积为V=M/ρ,所以水银分子的体积V'=V/N_A =M/(ρN_A ),如果我们把水银分子看成球形,根据V'=1/6πD3,可得M/(ρN_A )=1/6πD3,故水银分子的直径D=∛(6M/(πρN_A )),A正确。

2.答案　见解析

解析　(1)因为在标准状况下水和水蒸气温度相同,所以分子热运动的平均动能相同。

(2)体积为V的水,质量为m=ρV

分子个数为N1=m/M_A NA=ρV/M_A NA

对体积为V的水蒸气,分子个数为N2=V/V_A NA。

(3)设水中相邻的两个水分子之间的平均距离为d,将水分子视为球形,每个水分子的体积为V0=V/N_1 =M_A/(ρN_A )

水分子间距等于水分子直径,又4/3π(d/2)3=V0,则d=∛((6M_A)/(ρN_A π))

设水蒸气中相邻的两个水分子之间的距离为d',将水分子占据的空间视为正方体,则d'=∛(V_A/N_A )。

3.D　根据p-1/V图像可知,从状态1到状态2,压强减小,1/V减小,体积V增大,根据ρ=m/V知,密度减小,故A、B、C错误;根据理想气体状态方程pV/T=C,知p=1/VCT,故p-1/V图线的斜率为CT,斜率不变,则温度不变,故D正确。

4.ABC　由于密闭气体与外界温度相同,保持不变,气体做等温变化,选项A的图像表示等容过程,A与题述不符合;B表示等压变化,B与题述不符合;C表示温度发生变化,C与题述不符合;D表示等温变化,故D与题述过程相符合。此处选不相符合的,故选A、B、C。

5.D　图中横坐标表示的是摄氏温度t,若BA的延长线与t轴相交在-273.15 ℃,则表示A到B过程中体积是不变的;若BA的延长线与t轴交点的坐标值小于-273.15 ℃,则VA<VB;若BA的延长线与t轴交点的坐标值大于-273.15 ℃,则VA>VB。所以,应选D。

6.答案　p1>p2

解析　如图所示,让气体从压强为p1的某一状态开始做一等容变化,末状态的压强为p2。

由图像可知T1>T2,根据查理定律p_1/T_1 =p_2/T_2 可得p1>p2。

7.A　题目没说压力多大,可以采用极限法分析,不妨设其为无穷大,这时空气柱的体积几乎被压缩为零。显然,活塞移动的距离要比水银柱移动的距离多出A部分空气柱的长度,即L比H大,故选项A正确。

8.答案　(1)②称出活塞和钩码框架的总质量M　⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住

(2)Lg/V_m  (m_2 V_2 "-" m_1 V_1)/(V_1 "-" V_2 )-M

解析　(1)实验步骤:①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L。②称出活塞和钩码框架的总质量M。③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上,将活塞插入注射器针筒中,上下拉动活塞,使活塞和针筒内壁都均匀地涂上润滑油。④将活塞插到适当的位置。⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住。⑥在钩码框架两侧挂上钩码,记下挂上的钩码的质量m1,稳定后,记下注射器中空气柱的体积V1,在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变。⑦增加钩码的个数,使钩码的质量增大为m2,稳定后,记下空气柱的体积V2。

(2)活塞的横截面积为:S=V_m/L

由力学平衡条件得:p1=p+(M+m_1)/Sg

p2=p+(M+m_2)/Sg

由玻意耳定律得:p1V1=p2V2

联立解得大气压强p=Lg/V_m  (m_2 V_2 "-" m_1 V_1)/(V_1 "-" V_2 )-M