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-1-气体(45分钟100分)一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分)1.一定质量的某种气体,在不同温度下的气体热运动速率的统计分布图象如图所示,下列说法正确的是()A.状态①的温度高于状态②的温度B.气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率C.不计分子势能,气体在状态①时具有的内能较大D.温度升高时每个分子运动的动能就增大【解析】选B。温度升高时,速率大的分子所占比重较大,故T1T2。故A错误;由图可知,高温时速率大的分子占比更多,因此气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率;故B正确;由于状态②时的温度高,故不计分子势能时,气体在状态①时具有的内能较小;C错误;温度升高时,分子的平均动能增大,但并不是每个分子的动能都增大;D错误。2.如图所示,一定质量的理想气体分别在温度T1和T2情形下做等温变化的p-V图象,则下列关于T1和T2大小的说法,正确的是()A.T1大于T2B.T1小于T2C.T1等于T2D.无法比较【解析】选A。根据一定质量的理想气体状态方程=C,结合图象的含义可正确解答。由图示图象可知,当体积V相等时,p1p2,由理想气体状态方程:=C可知,T1T2;-2-故选A。3.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()A.向左移动B.向右移动C.静止不动D.条件不足,无法判断【解析】选A。假定两个容器的体积不变,即V1、V2不变,所装气体温度分别为293K和283K,当温度升高ΔT时,左边的压强由p1增至p′1,Δp1=p′1-p1,右边的压强由p2增至p′2,Δp2=p′2-p2。由查理定律得:Δp1=ΔT,Δp2=ΔT,因为p2=p1,所以Δp1Δp2,即水银柱应向左移动。故选A。4.用如图所示的装置可以测量液体的密度。将一个带有阀门的三通U形管倒置在两个装有液体的容器中,用抽气机对U形管向外抽气,再关闭阀门K,已知左边液体的密度为ρ1,左右两边液柱高度分别为h1、h2,下列说法正确的是()A.实验中必须将U形管内抽成真空B.关闭阀门K后,管内气体压强大于管外大气压C.右边液体的密度ρ2=D.右边液体的密度ρ2=-3-【解析】选C。用抽气机对U形管向外抽气后关闭阀门K,管内气体压强(p气)小于管外大气压(p0),在大气压作用下液体进入两管中,待液体静止两管中压强平衡:p气+p液1=p0=p气+p液2,ρ1gh1=ρ2gh2,只要管内压强小于管外大气压,就会有液体进入两管中,没必要将U形管内抽成真空,故A、B错误;关闭阀门K后,管内气体压强小于管外大气压,选项B错误;由ρ1gh1=ρ2gh2,可得ρ2=,故C正确,D错误。5.(2020·海口模拟)不同条件下理想气体的密度ρ随压强p变化的下列五种图线中,属等温变化的是()【解析】选A。理想气体做等温变化,由玻意耳定律pV=C判断出p∝。根据ρ=得到ρ∝,故ρ∝p,即ρ=kp,选项A正确。6.(多选)运用分子动理论的相关知识,判断下列说法正确的是()A.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数仅与单位体积内分子数有关B.某气体的摩尔体积为V,每个分子的体积为V0,则阿伏加德罗常数可表示为NA=C.阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃运动不是布朗运动D.生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成【解析】选C、D。气体分子单位时间与单位面积器壁碰撞的次数,与单位体积内的分子数有关,还与分子平均速率有关,选项A错误;由于分子的无规则运动,气体的体积可以占据很大的空间,故不能用摩尔体积除以分子体积得到阿伏加德罗常数,选项B错误;布朗运动的微粒非常小,肉眼是看不到的,阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃运动是机械运动,不是布朗运动,选项C正确;扩散可以在固体中进行,生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成,选项D正确。7.(多选)热学中有很多图象,对图中一定质量的理想气体图象的分析,正确的是-4-()A.甲图中理想气体的体积一定不变B.乙图中理想气体的温度一定不变C.丙图中理想气体的压强一定不变D.丁图中理想气体从P到Q,可能经过了温度先降低后升高的过程【解析】选A、C。由理想气体状态方程=C可知,选项A、C正确;若温度不变,p-V图象应该是双曲线的一支,题图乙不一定是双曲线的一支,选项B错误;题图丁中理想气体从P到Q,经过了温度先升高后降低的过程,选项D错误。8.(2020年山东新高考模拟)如图所示,水平放置的封闭绝热汽缸,被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分。已知a部分气体为1mol氧气,b部分气体为2mol氧气,两部分气体温度相等,均可视为理想气体。解除锁定,活塞滑动一段距离后,两部分气体各自再次达到平衡态时,它们的体积分别为Va、Vb,温度分别为Ta、Tb。下列说法正确的是()A.VaVb,TaTbB.VaVb,TaTbC.VaVb,TaTbD.VaVb,TaTb【解析】选D。解除锁定前,两部分气体温度相同,体积相同,由pV=nRT可知b部分压强大,故活塞左移,平衡时VaVb,pa=pb。活塞左移过程中,a气体被压缩内能增大,温度升高,b气体向外做功,内能减小,温度降低,平衡时TaTb。9.(多选)对于一定质量的理想气体,下列论述正确的是()A.若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强一定增大B.若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强可能不变C.若气体的压强不变而温度降低,则单位体积内分子个数一定增加D.若气体的压强不变而温度降低,则单位体积内分子个数可能不变-5-【解析】选A、C。单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大,因此这时气体压强一定增大,故选项A正确,B错误;若气体的压强不变而温度降低,则气体的体积减小,则单位体积内分子个数一定增加,故选项C正确,D错误。二、实验题(16分)10.如图所示为“研究一定质量气体在压强不变的条件下,体积变化与温度变化关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶,B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接,C管开口向上,一定质量的气体被封闭于烧瓶内。开始时B、C内的水银面等高。(1)若气体温度升高,为使烧瓶内气体的压强不变,应将C管________(选填“向上”或“向下”)移动,直至______________________________。(2)实验中多次改变气体温度,用Δt表示气体升高的温度,用Δh表示B管内水银面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是图中的()【解析】(1)气体温度升高,封闭气体压强变大,为使封闭气体压强不变,应将C管向下移动,直至B、C两管内水银面等高。(2)由于气体压强不变,则=k,故有=k,k、S为定值,故选项A正确。答案:(1)向下B、C两管内水银面等高(2)A11.(8分)如图为某同学制作的简易气温计。他向一个空的铝制易拉罐中插入一根粗细均匀的透明吸管,接口用蜡密封,在吸管内引入一小段油柱。外界大气压p0=1.0×105Pa,温度t1=29℃时油柱与接口的距离l1=10cm,温度t2=30℃时油柱与接口的距离l2=15cm,他在吸管上相应的位置标上相应的温度刻度值。已知吸管内部的横截面积S=0.2cm2。-6-(1)求易拉罐的容积V。(2)由于外界大气压发生变化,实际温度t=27℃时该气温计读数为29℃,求此时的大气压p(保留2位有效数字)。【解析】(1)由气体实验定律得=①式中V1=V+l1S,T1=(t1+273)K②V2=V+l2S,T2=(t2+273)K③由①②③式代入数据得V=300cm3④(2)气压变化后,实际温度t=27℃时油柱的位置在29℃刻度处,此时被封闭的气体体积与大气压p0=1.0×105Pa、温度t1=29℃时相等。可得=⑤式中p1=p0,T1=(t1+273)K⑥T=(t+273)K⑦由⑤⑥⑦式代入数据得p=9.9×104Pa⑧答案:(1)300cm3(2)9.9×104Pa【加固训练】(2019·烟台模拟)有人设计了一种测温装置,其结构如图所示,玻璃瓶A内封有一定量气体,与瓶A相连的B管插在水银槽中,管内水银面的高度x即可反映瓶内气体的温度,即环境温度,并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A瓶的体积相比可略去不计。-7-(1)B管刻度线是在1个标准大气压下制作的(1个标准大气压相当于76cm水银柱的压强)。已知当温度t=27℃时的刻度线在x=16cm处,问t=0℃的刻度线在x为多少厘米处?(2)若大气压已变为相当于75cm水银柱的压强,利用该测温装置测量温度时所得读数仍为27℃,问此时实际温度为多少?【解析】(1)p1=76cmHg-16cmHg=60cmHg,T1=(273+27)K=300K,T2=(273+0)K=273K,气体发生等容变化,由查理定律可得:=,即=,解得:p2=54.6cmHg,则x=76cm-54.6cm=21.4cm。(2)此时A瓶内气体压强为:p3=75cmHg-16cmHg=59cmHg,气体发生等容变化,由查理定律:=,即:=解得:T3=295K,t3=22℃。答案:(1)21.4厘米处(2)22℃12.(10分)(2019·长沙模拟)如图,在固定的汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体,活塞面积之比为SA∶SB=1∶2。两活塞以穿过B底部的刚性细杆相连,可沿水平方向无摩擦滑动。两个汽缸都不漏气。初始时,A、B中气体的体积皆为V0,温度皆为T0=300K,A中气体压强pA=1.5p0,p0是汽缸外的大气压强。现对A加热,使其中气体的压强升到pA′=2.0p0,同时保持B中气体的温度不变。求此时A中气体的温度TA′。-8-【解析】活塞平衡时,由平衡条件得:pASA+pBSB=p0(SA+SB)pA′SA+pB′SB=p0(SA+SB)已知SB=2SAB中气体初、末态温度相等,设末态体积为VB,由玻意耳定律得:pB′VB=pBV0设A中气体末态的体积为VA,因为两活塞移动的距离相等,故有=对A中气体由理想气体状态方程得:=解得:TA′==500K。答案:500K【加固训练】如图所示,竖直圆筒是固定不动的,粗筒横截面积是细筒的3倍,细筒足够长。粗筒中A、B两轻质活塞间封有一定质量的空气(可视为理想气体),气柱长L=20cm。活塞A上方的水银深H=15cm,两活塞的重力及与筒壁间的摩擦不计,用外力向上托住活塞B使之处于平衡状态,水银面与粗筒上端相平。现使活塞B缓慢上移,直至水银的被推入细筒中,求活塞B上移的距离。(设在整个过程中气柱的温度不变,大气压强p0相当于75cm的水银柱产生的压强。)-9-【解析】初态封闭气体压强:p1=pH+p0当的水银上升到细筒中时,设粗筒横截面积为S,则HS=h1·,HS=h2S此时封闭气体压强:p2=++p0V1=LS,V2=L′S由玻意耳定律得p1V1=p2V2解得L′=18cm活塞B上升的距离为:d=H+L-L′-H=7cm。答案:7cm13.(12分)如图所示,圆柱形喷雾器高为h,内有高度为的水,上部封闭有压强为p0、温度为T0的空气。将喷雾器移到室内,一段时间后打开喷雾阀门K,恰好有水流出。已知水的密度为ρ,大气压强恒为p0,喷雾口与喷雾器等高。忽略喷雾管的体积,将空气看作理想气体。(室内温度不变)-10-(1)求室内温度。(2)在室内用打气筒缓慢向喷雾器内充入空气,直到水完全流出,求充入空气与原有空气的质量比。【解析】(1)设喷雾器的横截面积为S,室内温度为T1,喷雾器移到室内一段时间后,封闭气体的压强p1=p0+ρg·,V0=S·气体做等容变化:=解得:T1=(1+)T0(2)以充气结束后喷雾器内空气为研究对象,排完水后,压强为p2,体积为V2=hS。此气体经等温变化,压强为p