高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第二节 气体实验定律（Ⅱ）当堂检测题

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册

2.2气体实验定律（Ⅱ）课时练（解析版）

1．气体的压强的产生和液体不相同：固体液体的压强产生是由于重力而产生的；而气体的压强产生是由于气体分子持续的碰撞容器壁，导致产生了持续的压力。单位面积上的压力就是气体的压强。如图，外界大气压为，固定于水平地面的气缸开口向右，用光滑轻活塞将一定质量的气体封闭在气缸内（汽缸中间位置有小挡板）。开始时，活塞紧压于小挡板右侧。缓慢升高封闭气体温度T，封闭气体压强p随T变化图象可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

2．如图所示，两根粗细不同，两端开口的直玻璃管A和B竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量温度相同的理想气体，气柱长度，水银柱长度，现使封闭空气降低相同的温度（大气压保持不变），则两管中空气柱上方水银柱的移动情况是（　　）

A．均向下移动，A管移动较多

B．均向下移动，B管移动较多

C．均向下移动，两管移动的一样多

D．水银柱的移动距离与管的粗细有关

3．湖底温度为7℃，有一球形气泡从湖底升到水面（气体质量恒定）时，其直径扩大为原的2倍。已知水面温度为27℃，大气压强p0=75cmHg，则湖水深度约为（　　）

A．65m B．55m C．45m D．25m

4．某一定质量理想气体发生等压膨胀、等温压缩一等容降温三个状态变化后回到初始状态，整个过程的p﹣V图象如图所示，则下列也能反映该过程的图象是（　　）

A． B．

C． D．

5．一定质量的理想气体经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在（　　）

A．ab过程中不断减小 B．bc过程中保持不变

C．cd过程中不断增加 D．da过程中保持不变

6．如图，一竖直放置的汽缸内有两个活塞分别用一根硬杆相连，上活塞上放有一小木块，缸内封有一定质量的气体，整个系统处于平衡。活塞与缸壁间无摩擦且不漏气。下列做法中能使两活塞相对汽缸向下移动的是（　　）

A．给气缸内气体缓慢降温 B．上活塞再加一个小木块

C．让整个装置自由下落 D．大气压变大

7．光滑绝热的活塞把密封的圆筒容器分成A、B两部分，这两部分充有温度相同的气体，平衡时，现将A中气体加热到127℃，B中气体降低到27℃，待重新平衡后，这两部分气体体积的比为（　　）

A．1∶1 B．2∶3 C．3∶4 D．2∶1

8．一定质量的理想气体状态变化如图所示，其中AB段与t轴平行，已知在状态A时气体的体积为1.0L，下列说法正确的是（　　）

A．由A到B的过程，气体的体积减小

B．由B到C的过程，气体的体积增大

C．由A到B的过程，气体对外做功200J

D．由B到C的过程，外界对气体做功300J

9．对于一定质量的理想气体，下述状态变化过程中那些是不可能的（　　）

A．压强增大，分子密集程度减小，分子平均动能减小

B．压强增大，分子密集程度增大，分子平均动能减小

C．压强减小，分子密集程度减小，分子平均动能减小

D．压强减小，分子密集程度增大，分子平均动能减小

10．一定质量的气体在等压变化中体积增大了，若气体原来的温度是27 ℃，则温度的变化是（　　）

A．升高到450K B．升高了150 ℃ C．升高到40.5 ℃ D．升高到450 ℃

11．如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着温度相同的空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，今使封闭气柱升高相同的温度（外界大气压保持不变），则两管中气柱上方水银柱的移动情况是（　　）

A．均向上移动，B中水银柱移动较多

B．均向上移动，A中水银柱移动较多

C．均向下移动，B中水银柱移动较多

D．均向上移动，两管中水银柱移动情况相同

12．如图所示，表示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，则该气体压强变化情况是（　　）

A．从状态c到状态d，压强减小

B．从状态d到状态e，压强增大

C．从状态e到状态a，压强减小

D．从状态a到状态b，压强不变

E.从状态b到状态c，压强减小

13．如图所示为A、B两部分理想气体的图像，设两部分气体是质量相同的同种气体，根据图中所给条件，可知（　　）

A．当时，A气体的体积比B气体的体积大

B．当时，

C．当时，

D．A、B两部分气体都发生等压变化，它们的压强之比

14．如图所示，倒悬的导热汽缸中有一个可上下移动且不漏气的光滑活塞A，活塞A的下面吊一沙桶，汽缸中封闭一定质量的理想气体，起初各部分均静止。对于汽缸内的气体，其状态缓慢发生变化时，若大气压强保持不变，下列判断正确的是______。

A．若环境温度升高，则气体的压强一定增大

B．当活塞向下移动时，气体一定对外界做正功

C．保持环境温度不变，缓慢增加沙子，气体一定会吸热

D．若环境温度降低，缓慢增加沙子，气体体积可能保持不变

E.若环境温度升高，缓慢增加沙子，气体体积可能保持不变

15．一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd、da这四段过程在P—T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，而cd平行于ab，由图可以判断（　　）

A．a b过程中气体体积不断减小 B．bc过程中气体体积不断增大

C．cd过程中气体体积不断增大 D．da过程中气体体积不断增大

16．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？

17．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。

18．如图所示，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，b距缸顶的高度为H；活塞只能在a，b间移动，其上方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；不计活塞和汽缸壁之间的摩擦，开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0，现在设法冷却汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处，求此时汽缸内气体的温度（重力加速度大小为g）

19．如图所示，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0=4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离=12cm，管底水平段的体积可忽略，环境温度为T1=300K，大气压强p0=76cmHg。

（1）将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？

（2）经过足够长时间气体温度恢复到T1=300K，现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？

20．如图所示，两粗细相同的玻璃管竖直放置，底部连通，管中装有水银，左右管中水平液面高度差为。左管中有一活塞，将管内封闭一段长为的气柱。大气压强为，环境温度为400K。玻璃管足够长，现将活塞缓慢向上移，使左右两管中水银液面相平。活塞与玻璃管内壁气密性良好，玻璃管导热性能良好。求：

（i）活塞上移的距离；（小数点后保留两位数字）

（ii）若不移动活塞，缓慢降低环境的温度，当左右两管中水银液面相平时环境的温度。

 参考答案

1．C

【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，图线是过原点的倾斜直线；当缸内气体的压强等于外界的大气压后，气体发生等压膨胀，图线是平行于T轴的直线，故C正确，ABD错误。

故选C。

2．B

【详解】

对于管内封闭气体的压强可得

对气体2也可以有

因为

故

封闭气柱降低相同的温度，两部分气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律得

解得

同理

又因为

即

所以

故气柱上方水银柱均向下移动，B管移动较多。

故选B。

3．A

【分析】

求出气体的状态参量，应用理想气体状态方程求出湖水的深度。

【详解】

以球内的气体为研究对象，有

初状态

末状态

由理想气体状态方程得

代入数据，解得

故A正确，BCD错误。

故选A。

4．B

【分析】

气体先后经历等压膨胀、等温压缩、等容降温的过程，根据理想气体状态方程

列式分析即可。

【详解】

AB．根据理想气体状态方程

；

等压膨胀过程，温度增加，P﹣T图象与T轴平行；

等温压缩过程，压强增加，P﹣T图象与P轴平行；

等容降温过程，压强减小，P﹣T图象经过坐标原点；

故A错误，B正确；

CD．根据理想气体状态方程

等压膨胀过程，温度增加，V﹣T图象经过坐标原点；

等温压缩过程，压强增加，V﹣T图象与V轴平行；

等容降温过程，压强减小，V﹣T图象与T轴平行；

故C错误，D错误；

故选B。

5．B

【详解】

B．因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确。

A．ab是等温线，压强减小则体积增大，A错误。

C．cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误。

D．连接aO交cd于e，则ae是等容线，即Va＝Ve，因为Vd<Ve，所以Vd<Va，所以da过程中气体体积发生变化，D错误。

故选B。

6．B

【详解】

A．给气缸缓慢降温，气体温度降低，由盖·吕萨克定律知气体体积要减小，从气缸结构上看活塞应向上移动，选项A错误；

B．设缸内气体压强p，外界大气压为p0，大活塞面积S，小活塞面积s，活塞和木块的总重力为G，以活塞和气体整体为研究对象，由物体平衡条件知

上活塞再加一个小木块，整体的重力增大，大气压及活塞面积不变，则容器内气体压强必须减小，由玻意耳定律知气体体积要增大，所以两活塞相对汽缸向下移动，选项B正确．

C．让整个装置自由下落，缸内气体压强增大（原来小于大气压强），由玻意耳定律知气体体积要减小，所以气缸向上移动，选项C错误；

D．大气压变大时，由知缸内气体压强要变大，由玻意耳定律知气体体积要减小，所以气缸要向上移动，选项D错误。

故选B。

7．B

【详解】

对A部分气体有

对B部分气体有

因为

，，

联立解得

则

所以B正确；ACD错误；

故选B。

8．C

【详解】

A．由A到B的过程中，压强不变，根据理想气体状态方程，则有

所以温度升高，体积变大，A错误。

B．由B到C的过程中，先将横轴的温度换算成开式温度，则BC直线过原点，所以体积不变，B错误。

C．由A到B的过程中，压强不变，根据理想气体状态方程，则有

温度从273K变成546K，变大2倍，所以体积也变大2倍，变成2L，根据公式

C正确。

D．由B到C的过程中，体积不发生改变，不做功，D错误。

故选C。

9．A

【详解】

A．由理想气体状态方程

压强增大即p增大，分子密集程度减小即V增大，故T一定变大，温度升高物体的分子平均动能一定增大，故A错误；

B．同理可知，压强增大即p增大，分子密集程度增大即V减小，故T可能减小，所以分子平均动能可能减小，故B正确；

C．同理可知，压强减小即p减小，分子密集程度减小即V增大，故T可能减小，所以分子平均动能可能减小，故C正确；

D．同理可知，压强减小即p减小，分子密集程度增大即V减小，故T一定减小，分子平均动能减小，故D正确。

故选A。

10．B

【详解】

由盖-吕萨克定律

可得

则温度变化了

故ACD错误，B正确。

故选B。

11．B

【详解】

管内封闭气柱的压强恒等于外界大气压与水银柱因自身重力而产生的压强之和，因外界大气压不变，则管内气体做等压变化，并由此推知，封闭气柱下端的水银柱高度不变。根据盖—吕萨克定律可知

整理得

因A、B管中的封闭气体初温相同，温度升高也相同，且，推导出

即A、B管中的封闭气体体积均增大，又因为H1>H2，A管中气体体积较大，所以

即A管中气体长度增加得多一些，故A、B管中的封闭气体均向上移动，A中水银柱移动较多。

故选B。

12．ACE

【详解】

在V ­T图象中等压线是过坐标原点的直线。由理想气体状态方程知

可见，当压强增大，等压线的斜率

变小

由题图可确定，BD错误，ACE正确。

故选ACE。

13．AB

【详解】

A．做出V-T图，如图所示

根据图像可得

当时

A气体的体积比B气体的体积大

A正确；

B．当 时

B正确；

C．当时

则

C错误；

D．根据理想气体的状态方程

可知

代入数据得

D错误。

故选AB。

14．BCD

【详解】

A．若环境温度升高，气体等压膨胀，气体的压强不变，选项A错误；

B．当活塞向下移动时，气体对外界做正功，选项B正确；

C．保持环境温度不变，缓慢增加沙子，气体压强减小，体积增大，对外做功，内能不变，气体一定会吸热，选项C正确；

D．若环境温度降低，气体温度降低，压强减小，缓慢增加沙子，气体体积可能保持不变，选项D正确；

E．若环境温度升高，缓慢增加沙子，气体压强减小，体积一定增大，选项E错误。

故选BCD。

15．CD

【详解】

由理想气体状态方程

整理得

P=T

可以判断P-T图象上的各点与坐标原点连线的斜率，即为，在P-T图象中a到b过程斜率不变，则得气体的体积不变；bc过程中斜率变大，则气体体积不断减小；cd过程中斜率减小，则气体体积不断增大；da过程中，斜率减小，则气体的体积变大。

故选CD。

16．（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

17．（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

18．

【详解】

开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有

根据力的平衡条件有

联立可得

此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖—吕萨克定律有

又

V2=SH

V1=S（H+h）

联立解得

19．（1）；（2）

【详解】

（1）设左、右管的截面积为S。密封气体初始体积为

密封气体等压膨胀过程体积变为

温度变为，由盖—吕萨克定律有

代入数据解得

（2）密封气体经等温压缩过程体积变为

压强变为

初始状态密闭气体压强为

由玻意耳定律有

代入求得水银长度为

20．（i）；（ii）

【详解】

（i）开始时封闭气体的压强为

左右两管中水银液面相平后，气体压强为

气体发生等温变化，则

解得

活塞上移的距离

（ii）开始时环境温度，降温后，根据理想气体状态方程

其中，解得