物理选择性必修 第三册第二节 气体实验定律（Ⅱ）课时练习

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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）课后练习（解析版）1．一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，温度为0℃时，其体积为，当温度升高为时，体积为V，那么每升高1℃增大的体积等于（　　）A． B． C． D．2．一个敞口的容器，在℃时所盛空气的密度为，温度变为27℃时，所盛空气的密度变为，设大气压强不变，则2为（　　）A． B． C． D．3．如图所示，水平放置的封闭绝热气缸被一锁定的绝热活塞分为a、b两部分，且a部分体积是b部分体积的2倍。已知a部分装有2.5mol的氧气，b部分装有1mol的氧气，两部分气体温度相同，均可视为理想气体。现解除锁定，活塞移动一段距离静止后，a、b两部分的体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb。下列说法正确的是（　　）A．Va>2Vb，Ta>Tb B．Va>2Vb，Ta<TbC．Va<2Vb，Ta>Tb D．Va<2Vb，Ta<Tb4．某不封闭的房间容积为20m3，在温度为7℃、大气压强为9.8×104Pa时，室内空气质量为25kg当温度升高到27℃、大气压强为1.0×105Pa时，室内空气的质量是（　　）A．13.8kg B．23.8kg C．20.6kg D．34.8kg5．如图所示，A，B两个容器中装有同种气体，容器间用一根细玻璃管连接，管中有一水银滴D作为活塞，当A容器的温度为℃，B容器的温度为10℃时，水银滴刚好在玻璃管的中央保持平衡，两个容器的温度都升高20℃时，下列判断正确的（　　）A．水银滴将不移动 B．水银滴将向A移动C．水银滴将向B移动 D．水银滴将向哪个方向移动无法判断6．如图是一定质量的理想气体状态变化的一系列过程，以下四种说法正确的是（　　）A．的过程气体体积增大 B．的过程气体体积减小C．的过程气体体积增大 D．的过程气体体积增大7．如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度和的关系，正确的是（　　）A． B．C． D．8．一定质量的理想气体由状态A沿平行T轴的直线变化到状态B，然后沿直线由状态B变化到状态C，P-T图象如图所示。关于该理想气体在状态A、状态B和状态C时的体积VA、VB、VC的关系正确的是A． B．C． D．9．如图所示用压强传感器探究气体等温变化的规律，分别记录空气柱的压强P和均匀玻璃管内空气的体积V，实验数据如下表所示。数据中P和V的乘积越来越小，造成这一现象的原因可能是（　　）序号V/ mlP/105PaP•V/105Pa·ml120．01．00120．020218．01．09519．710316．01．23119．696414．01．40319．642512．01．63519．620A．实验环境温度升高B．外界大气压强变小C．注射器内的气体向外发生了泄漏D．注射器活塞与筒壁间的摩擦力变大10．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为 p1、V1、T1，在另 一平衡状态下的压强、体积和温度分别为 p2、V2、T2，下列关系可能正确的是（  ）A．p1= p2、V1=2V2、T1=B．p1= p2、V1=、T1=C．p1=2 p2、V1=2V2、T1=2T2D．p1=2 p2、V1=2V2、T1=11．如图所示，气球恰好悬浮于水中，并拧紧瓶盖。设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相同。当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时，下列说法正确的是（　　）A．快速挤压时，瓶内气体压强变大B．快速挤压时，瓶内气体温度升高C．快速挤压时，瓶内气体体积不变D．缓慢挤压时，气球下降12．如图所示，一定质量的理想气体，从A状态开始，经历了B、C状态，最后达到D状态，下列判断正确的是（　　）A．过程温度升高，压强不变 B．过程体积不变，压强变小C．过程体积不变，压强不变 D．过程体积变小，压强变大13．如图，一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环，ABCD位于矩形的四个顶点上。下列说法正确的是（　　）A．状态C的温度为T0B．从A→B，分子的平均动能减小C．从C→D，气体密度增大D．经历A→B→C→D→A一个循环，气体吸收的热量大于释放的热量14．对一定质量的理想气体（　　）A．若保持气体的温度不变，则气体的压强减小时，气体的体积一定会增大B．若保持气体的压强不变，则气体的温度减小时，气体的体积一定会增大C．若保持气体的体积不变，则气体的温度减小时，气体的压强一定会增大D．若保持气体的温度和压强都不变，则气体的体积一定不变15．如图所示竖直圆筒是固定不动的，在粗筒中用轻质活塞密闭了一定质量的理想气体，活塞与筒壁间的摩擦不计。在t1=27℃时，活塞上方的水银深H=20cm，水银上表面与粗筒上端的距离y=5cm，气柱长L=15cm不计活塞的质量和厚度，已知大气压强p0=75cmHg（设绝对零度为-273摄氏度）求∶（1）被封理想气体的压强p1为多大？（用水银柱高表示）（2）现对理想气体缓慢加热，当水银上表面与粗筒上端相平时，求气体的摄氏温度t2为多大？   16．如图所示，有一圆柱形导热良好的气缸静止在水平地面上，内有一质量kg，截面积、厚度不计的活塞，封闭有高度为、温度为的理想气体。已知气缸质量为，其深度为，活塞不漏气且与缸壁无摩擦。外界大气压强为，重力加速度。（1）求开始时气缸内封闭气体的压强；（2）如果使气缸内气体温度缓慢升高到，求缸内气体的高度；（3）在温度为的初始状态下，用一竖直向上的拉力缓慢提拉活塞，请判断能否将气缸提离地面，并说明理由？
    17．如图为某种步枪子弹的结构示意图，容积为的火药仓装满火药，击发子弹时火药瞬间完成完全燃烧，产生的燃气有，此时燃气绝对温度为（为0℃时的绝对温度），燃气可视为理想气体，若的任何气体在温度为、压强为（为标准大气压）时体积均为。求：（1）击发子弹时燃气产生的压强为多少？（用为单位，下同）（2）击发后弹头进入枪管，最后从枪口射出时燃气的温度为，若枪管容积为11V，枪管有膛线造成一点漏气，弹头射出枪口时弹仓和枪管中只保留了刚击发时90%的燃气分子，求弹头射出枪口时燃气产生的压强为多少？（用为单位） 18．如图所示，高为，横截面积为S的圆柱形气缸竖直放置，内有一定质量的理想气体。气缸内有一导热性能良好的活塞将气体分成上下两部分，活塞位于气缸正中间，上部分气体压强为，下部分气体压强为，两部分气体的温度均为。已知重力加速度为，活塞与气缸之间摩擦不计，求：（1）活塞的质量；（2）对气体缓慢加热使活塞上升，此时气体的温度。 19．如图所示，固定的绝热汽缸内有一质量为m的“T”型绝热活塞（体积可忽略），距汽缸底部h0处连接一U形管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离汽缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差，已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为g，求：①初始时，水银柱两液面高度差；②通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两水银面相平。20．高空气象探测要用热气球，热气球下端开口与大气相通，加热球内气体的加热源在开口处。某一次气象探测时，气球外面大气温度为t0=27∘C，大气压强为p0=1.013×105Pa，大气密度ρ0=1.2kg/m3。用加热源对球内气体缓慢加热直至气球开始上浮，加热过程中气球体积恒为V=1m3。热气球的质量m=0.2kg，重力加速度取g=10m/s2。求（1）热气球开始上浮时内部气体的密度为多大？（2）热气球开始上浮时内部气体温度为多少∘C？ 参考答案1．A【详解】由等压变化可得则每升高1℃增大的体积故选A。2．C【详解】根据题意可知气体做等压变化又有联立可得代入数据可得故选C。3．B【详解】两部分气体温度相同，根据公式，可知，初状态时，a部分压强大于b部分压强，所以解除锁定后，向右移动，a部分气体对外做功，内能减小，温度降低，故平衡时，有Va>2Vb，Ta<Tb，B正确ACD错误。故选B。4．B【详解】根据气体克拉珀龙方程，对房间内的气体进行分析如下：初态末态联立解得故选B。【点睛】对于变质量问题，可以用克拉珀龙方程进行求解。5．C【详解】假定先让两个容器的体积不变，即、不变，A、B中所装气体温度分别为263K和283K，当温度升高时，容器A的压强由增至，，容器B的压强由增至，由查理定律得因为所以即水银柱应向B容器移动，故ABD错误，C正确。故选C。6．C【详解】根据可知，，则某点与绝对零度连线的斜率的倒数表示体积的大小，则A．因b点与绝对零度连线的斜率比a点大，可知b状态的体积较小，的过程气体体积减小，选项A错误；B．因b点与绝对零度连线的斜率比c点大，可知b状态的体积较小，的过程气体体积变大，选项B错误； C．因c点与绝对零度连线的斜率比d点大，可知c状态的体积较小，的过程气体体积变大，选项C正确； D．因a点与绝对零度连线的斜率比b点大，可知a状态的体积较小，的过程气体体积减小，选项D错误。故选C。7．C【详解】由图可知状态A到状态B是一个等压过程，根据因为VB>VA，故TB>TA；而状态B到状态C是一个等容过程，有因为pB>pC，故TB>TC；对状态A和C有可得TA=TC；综上分析可知C正确，ABD错误；故选C。8．C【详解】从A到B为等压变化，根据可知，随着温度的升高，体积增大，故从B到C为不过坐标原点的直线，根据可知，B点和C点与坐标原点连线的斜率为，如图C点与坐标原点连线的斜率较小，故体积较大，故有所以故C正确，ABD错误。故选C。9．C【详解】ABCD．根据理想气态方程式其中n为一定质量的气体的物质的量，R为常量。因为探究过程为等温变化，实验数据中P和V的乘积越来越小，由等式可知n在减小，造成这一现象的原因可能是注射器内的气体向外发生了泄漏，ABD错误，C正确。故选C。10．B【详解】根据理想气体状态方程得A．p1=p2、V1=2V2，则故A错误；B．p1=p2、V1=，则故B正确；CD．p1=2p2、V1=2V2，则故CD错误。故选B。11．ABD【详解】ABC．快速挤压时，瓶内气体的体积减小而温度升高，由理想气体状态方程知压强变大，AB正确，C错误；D．缓慢挤压时，瓶内气体、气球内气体压强增大，由于挤压缓慢，气球内温度始终与外界一致，即温度不变，对气球内气体，由理想气体状态方程可知，体积减小，气体的浮力减小，变成小于重力mg，故气球下降，D正确。故选ABD。12．ABD【详解】A．图像中，A与B的连线是一条过原点的倾斜直线，为等压线，所以温度升高选项A正确；BC．由图像可知，B到C的过程中，体积不变，即而温度降低，即由查理定律可知压强变小，选项B正确，C错误；D．由图像可知，由C到D的过程中，温度不变，即而体积变小，即由玻意耳定律可知选项D正确。故选ABD。13．ACD【详解】A．A→B过程为等压过程，则有即有解得C→D过程也为等压过程，则有即解得故A正确；B．从A→B，温度升高，分子平均动能增大，故B错误；C．C→D过程为等压变化过程，气体体积减小，气体质量不变，则气体密度增大，故C正确；D．经历A→B→C→D→A一个循环，气体内能不变；在p-V图像中，图像与坐标轴围成面积表示功的大小，所以WAB>WDC，即整个过程，气体对外界做功，所以气体吸收的热量大于释放的热量，故D正确。故选ACD。14．AD【详解】A．根据可知，若保持气体的温度不变，则气体的压强减小时，气体的体积一定会增大，选项A正确；B．根据可知，若保持气体的压强不变，则气体的温度减小时，气体的体积一定会减小，选项B错误；C．根据可知，若保持气体的体积不变，则气体的温度减小时，气体的压强一定会减小，选项C错误；D．根据可知，若保持气体的温度和压强都不变，则气体的体积一定不变，选项D正确。故选AD。15．（1）95cmHg；（2）127℃【详解】（1）被封理想气体的压强p1为p1=p0+pH=(75+20)cmHg=95cmHg（2）初态温度为T1=(27+273)K=300K该过程为等压变化，由查理定律得解得因此t2=T2-273℃=127℃16．（1）；（2）32.3cm；（3）不能，见解析【详解】（1）对活塞分析，设开始时气缸内气体压强为，由平衡条件得代入数据解得Pa（2）设温度升高到时的高度为，活塞平衡未发生改变，故压强不变，则有代入数据得cm（3）以气缸为研究对象，设当气体压强为时，能被提上去，由平衡条件得解得Pa气缸导热性良好，则由玻意耳定律得解得cm由于所以无法将气缸提离地面。17．（1）；（2）【详解】（1）初始状态，，击发瞬间，根据解得（2）从初始状态，，变化到击发瞬间，根据解得18．（1）；（2）【详解】（1）活塞静止在气缸正中间时，由平衡条件可得可求得，活塞质量为（2）对气体缓慢加热使活塞上升，稳定时，对于上部分气体由理想气体状态方程，有对于下部分气体有又因为联立以上式子，求得气体的温度19．①；②【详解】①对活塞平衡得封闭气体压强设初始时水银柱液面高度差为h，则气体压强得②降低温度直至两液面相平的过程中，封闭气体先等压变化，后等容变化，则初状态有，，末状态有，，根据理想气体状态方程得20．（2）；（2）87℃【详解】（1）时球内气体密度为，竖直方向受力平衡有解得①（2）底部开口，则加热过程中球内原有气体外溢，取全部气体为研究对象，压强不变。初态：温度体积；开始上浮时状态：温度T，体积由盖—吕萨克定律得②球内原有全部气体质量不变，有③解①②③式得