高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册2.1 气体的状态练习题

【精编】第1节气体的状态-1优选练习

一．填空题

1．随机事件：在一定条件下可能出现，也可能______的事件。

2．如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-温度（V-t）图上的两条直线I和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0=-273.15℃；a．b为直线I上的一点。由图可知，气体在状态a和b的压强之比=___________；气体在状态b和c的压强之比=___________。

3．一个瓶里装有一定质量的空气，瓶上有孔与外界相通，原来瓶里的气体温度是，现在把瓶加热到。这时瓶中气体的质量是原有质量的_______；

4．不可能事件：在一定条件下______出现的事件。

5．理想气体与实际气体

实际气体在温度不低于______．压强不超过______时，可以当成理想气体来处理．

6．气缸侧立于水平面上，质量为的活塞位于气缸口处，并将一定质量的气体封闭于气缸中，如图甲所示，不计活塞与缸壁间摩擦。将气缸顺时针缓慢旋转至直立位置时，测得气体温度为，如图乙所示，已知气缸在旋转过程中，活塞在气缸中的位置始终不变。则此时气体压强为_________。之后保持温度不变，在活塞上方加________的重物，活塞可以将气体的体积压缩一半。（大气压强为）

7．判断下列说法的正误。

（1）气体的体积等于气体分子体积的总和（____）。

（2）当物体温度升高时，每个分子运动都加快（____）。

（3）密闭容器中气体的压强是由于分子间的相互作用力而产生的（____）。

（4）一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度降低，则压强减小（____）。

8．（1）下列说法中正确的是___________

A．利用氧气的摩尔质量．密度以及阿伏加德罗常数就可以算出氧气分子体积

B．固体很难被压缩是因为其内部的分子之间存在斥力作用

C．只要物体与外界不发生热量交换，其内能就一定保持不变

D．一定质量的理想气体，温度升高，内能可能降低

（2）如图所示，一定量气体放在体积为的容器中，室温为有一光滑导热活塞（不占体积）将容器分成．两室，室的体积是室的两倍，室容器上连接有一形管（形管内气体的体积忽略不计），两边水银柱高度差为，右室容器中连接有一阀门，可与大气相通。（外界大气压等于）求：

（a）将阀门打开后，室的体积变成多少___________？

（b）打开阀门后将容器内的气体从分别加热到和，室的压强各为多少___________？

9．一定质量的某种理想气体的压强为p，温度为27 ℃时，气体的密度为ρ，当气体的压强增为2p，温度升为327 ℃时，气体的密度是________。

10．如图所示，为某同学制作的一个简易温度计。在一个空的玻璃瓶中插入一根透明吸管，并封好瓶口，在吸管内引入一小段油柱（标记刻度时，其长度可忽略）。不计大气压的变化，吸管粗细均匀，则：①吸管上标记温度值时，刻度是否均匀？___________（填“均匀”或“不均匀”）；②若标记温度值时，吸管口是向上的（如图），则吸管水平放置时，测量值将___________，吸管口向下放置时，测量值将___________（后两空选择填入“偏大”．“偏小”或“无影响”）

11．一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其体积V（单位）与热力学温度T（单位K）的关系图像如图所示，已知气体在状态A时的压强，线段与V轴平行，的延长线过原点。

（1）气体在状态B时的压强为_________。

（2）画出气体全过程的图像，标出相应状态的坐标。（______）

（3）气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数是______（选填“>”．“=”或“<”）。

12．历史上，在发现查理定律时尚未建立热力学温标，因此查理定律的原始表述中采用的是摄氏温标，其表达式为，该式中的表示________，该定律的适用条件为________________________。

13．在做“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验时，除需保持气体温度不变外，还需保持气体的_______不变。将实验时记录的p．V数据画在p－V图中，如图所示，要直观的能从图象上得到p与V是反比关系，若保持纵轴p不变，横轴应改为________，则得到的实验图像为一根过原点的直线。

14．（1）一定质量的气体做等容变化，温度为200 K时的压强为0.8 atm，压强增大到2 atm时的温度为________K。

（2）一定质量的气体，在压强不变时，温度为200 K，体积为V0，当温度升高100 K时，体积变为原来的________倍。

15．如图所示，左边的体积是右边的4倍，两边充以同种气体，温度分别为20 ℃和10 ℃，此时连接两容器的细玻璃管的水银柱保持静止，如果容器两边的气体温度各升高10 ℃，忽略水银柱及容器的膨胀，则水银柱将______（向左．向右）移动。

16．用活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，气体从状态A经状态B变化到状态C，再从状C回到状态A,其压强与体积的倒数的变化关系图像如图所示,图中AB与横轴平行，BC纵轴平行，AC连线的延长线过坐标原点。从状态A到状态B的过程中当中,气体 ______（填“吸热”．“放热”或“绝热”），从状态B到状态C的过程当中，气体分子的平均动能______（填“增大”．“减小”或“不变”），从状态C到状态A的过程中,气体的内能______（填“增大”．“减小”或“不变”）

17．如图所示，气缸固定于水平面，用截面积为20cm2的活塞封闭一定量的气体，活塞与缸壁间摩擦不计。当气体温度为27℃时，活塞在F=40N．方向向右的外力作用下保持静止，封闭气体的压强为___________Pa；若保持活塞不动，将气体温度升至87℃，则此时F的大小变为___________N。（大气压强为1.0×105Pa）

18．判断下列说法的正误：

（1）一定质量的某种气体，在压强不变时，若温度升高，则体积减小。（____）

（2）“拔火罐”时，火罐冷却，罐内气体的压强小于大气的压强，火罐就被“吸”在皮肤上。（____）

（3）一定质量的气体，等容变化时，气体的压强和温度不一定成正比。（____）

（4）查理定律的数学表达式＝C，其中C是一个与气体的质量．压强．温度．体积均无关的恒量。（____）

参考答案与试题解析

1．【答案】不出现

【解析】

略

2．【答案】1       

【解析】

[1]根据盖吕萨克定律有

整理得

由于体积-温度（V-t）图像可知，直线I为等压线，则a．b两点压强相等，则有

[2]设时，当气体体积为 其压强为 ，当气体体积为 其压强为，根据等温变化，则有

由于直线I和Ⅱ各为两条等压线，则有

，

联立解得

3．【答案】

【解析】

【详解】[1]加热时，空气会从瓶子中逸出，瓶子中气体的质量变小，但是容器中气体的压强不变。以瓶子中原来的气体为研究对象，由盖—吕萨克定律可得

代入数据解得

由于在相同状态下气体的质量比等于体积比，所以瓶子中剩下的空气质量是原来质量的

4．【答案】不可能

【解析】

略

5．【答案】零下几十摄氏度    大气压的几倍   

【解析】

略

6．【答案】；    3   

【解析】【分析】

气体先经历等容变化，后经历等温变化，根据查理定律和玻意耳定律列式求解。

[1]气体等容变化，初状态压强．温度，则

末状态压强．温度

根据查理定律得

解得

[2]气体等温变化，设活塞面积为，则

解得

初状态体积为．末状态压强为．体积为，则

根据玻意耳定律得

联立上述式子解得

7．【答案】错误    正确    错误    正确   

【解析】

略

8．【答案】B        ，   

【解析】【来源】2021届重庆市九龙坡区杨家坪中学高三（下）第二次月考物理试题

（1）[1]A．已知氧气的摩尔质量．密度以及阿伏加德罗常数，可以求出氧气分子所占的空间体积以及氧分子之间的距离，但不能计算出氧气分子体积，A错误；

B．固体很难被压缩是因为其内部的分子之间存在斥力作用，B正确；

C．做功和热传递都可以改变物体的内能，物体与外界不发生热量交换，但做功可以改变其内能，C错误；

D．一定质量的理想气体，温度升高，内能一定升高，D错误。

故选B。

（2）[2]阀门未打开时

，

阀门打开后

根据玻意耳定律得

解得

[3]打开阀门后，将容器内的气体温度升高时，A室气体先发生等压变化，设等压变化过程，最终活塞C到最右边时的温度为T。

由于400 K小于450 K，所以加热到400 K时活塞不会到最右端，所以A室气体的压强为。

加热到540 K，C滑到最右端，从450 K到540 K，A室气体发生等容变化

解得

9．【答案】ρ

【解析】

略

10．【答案】均匀    偏大    偏大   

【解析】【来源】2021届东北三省三校高三（下）4月第二次联合考试理综物理试题

[1]根据盖-吕萨克定律，则有

设吸管内部的横截面积为S，内部在初始时的热力学温度为T1，体积为V1，当温度变化△t时油柱移动的距离为△l，则有

即

由上式可以看出，△t与△l成正比关系，所以吸管上标刻温度值时，刻度是均匀的；

(2)[2]若标记温度值时，吸管口是向上的，则压强相对水平放置时偏大，水平测量时相同温度下的体积偏大，由于温度与体积成正比，则水平测量时测量值将偏大；

[3]若标记温度值时，吸管口是向上的，则压强相对吸管口向下放置时偏大，吸管口向下放置时相同温度下的体积偏大，由于温度与体积成正比，则吸管口向下放置测量值将偏大。

11．【答案】        >   

【解析】

(1)[1] 气体从状态A到状态B，温度不变，由玻意耳定律有

解得气体在状态B时的压强为。

(2)[2] 气体从状态A到状态B，温度不变，B到C是等压变化，故全过程的图像

(3) [3]A到状态B，压强减小，温度不变，分子平均动能不变，则气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数降低。

12．【答案】0℃的气体压强    温度不太低．压强不太大的理想气体   

【解析】

[1]根据查理定律可知，p0表示0℃的气体压强。

[2]温度不太低．压强不太大的理想气体。

13．【答案】质量       

【解析】

[1]实验研究一定质量的气体压强与体积的关系，所以实验时除了保持温度不变外，还要保持气体的质量不变；

[2]因为压强与体积成反比，即pV值保持不变，根据数学关系知压强与体积的倒数成正比，而正比函数图象是一条过原点的直线，故可将横轨改为。

14．【答案】500       

【解析】

略

15．【答案】向左

【解析】

设左边的容器体积为，初始的压强为，右边容器的体积为，初始的压强为，所装气体的温度分别为293K和283K，当温度升高时，左边的压强由增至，则

左边的压强由增至，则

由查理定律得

因为，所以，即水银柱向左移。

16．【答案】    ①. 吸热    ②. 减小    ③. 不变

【解析】

【详解】[1]由题图可知，气体从状态A到状态B为气体等压增容变化，由气态方程可知，气体的温度升高，内能变大，气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知气体吸热。

[2] 从状态B到状态C，气体做降压等容变化，由气态方程可知，气体的温度降低，气体分子的平均动能减小。

[3] 从状态C到状态A，其图线延长线经坐标原点，说明压强p与成正比，即pV一定，由气态方程可知，气体产生等温变化，气体内能不变。

17．【答案】0.8×105    8   

【解析】

[1]设大气压强为p0=1.0×105Pa，被封闭气体的压强为p1，横截面积为S=20cm2=2.0×10-3m2，活塞保持静止，活塞受力平衡，则

p1S=p0S-F

代入数据解得

[2]保持活塞不动，故为等容变化，初态压强：p1=0.8×105Pa，初态温度：T1=（27+273）K=300K，末态压强：p2；末态温度：T2=（87+273）K=360K，根据查理定律可得

根据平衡可得

p2S=p0S-F1

联立以上解得

F=8N

18．【答案】错误    正确    正确    错误   

【解析】

略