2012高中物理 第八章 气体章末综合5 新人教版选修3-3

用心 爱心 专心1 气体单元训练气体单元训练 1 研究热现象时 有意义的是 D A 一个分子的动能 B 速率大的分子的动能 C 速度小的分子的动能 D 所有分子的动能的平均值 2 下列各种说法 错误的是 A A 气体的体积等于各个分子的体积之和 B 气体的压强是由大量分子对器壁的频繁碰撞产生的 C 某种气体温度越高 分子的平均速率越大 D 一定质量的气体 体积不变时 分子平均速率越大 气体压强越大 3 一定质量的气体 处于平衡状态 I 现设法使其温度降低而压强增大 达到平衡状 态 II 则 BC A 状态 I 时气体的密度比状态 II 时的大 B 状态 I 时分子的平均动能比状态 lI 时的大 C 状态 I 时分子间的平均距离比状态 II 时的大 D 状态 I 时每个分子的动能都比状态 II 时的分子的平均动能大 3 下列说法正确的是 A A 一定质量的气体被压缩时 气体的压强不一定增大 B 一定质量的气体温度不变压强增大时 其体积也增大 C 气体压强是由气体分子间的斥力产生的 D 在失重的情况下 密闭在容器中的气体对器壁没有压强 4 根据气体分子理论 气体分子运动的剧烈程度与温度有关 下列表格是研究氧气分 子速率分布规律而采用的 各速率区间的分子数占总分子数的百分率 按速率大小划分区间 m s 0 C100 C 100 以下1 40 7 100 2008 15 4 200 30017 011 9 300 40021 417 4 400 50015 116 7 500 6009 212 9 600 7004 57 9 800 9002 04 6 900 以上0 93 9 根据表格有四位同学总结了规律 ACD A 不论温度有多大 速率很大和很小的分子总是少数分子 B 温度变化 表现出 中间多两头少 的分布规律要改变 C 某一温度下 速率都在某一数值附近 离开这个数值越远 分子越少 D 温度增加时 速率小的分子数减小了 用心 爱心 专心2 5 从气体分子热运动的观点分析判断 下列现象中不可能发生的是 D A 一定质量的气体 保持气体的温度不变 体积越大 压强越小 B 一定质量的气体 保持气体的体积不变 温度越高 压强越大 C 一定质量的气体 保持气体的压强不变 温度越高 体积越大 D 一定质量的气体 气体的温度升高 体积减小 压强减小 6 一定质量的理想气体其状态变化过程的 p 与 V 的关系如图所示 该过程p T图应 是 C 7 如图所示 一个粗细均匀的圆筒 B 端用塞子塞紧 需要 12N 的压力才能被顶出 A 处有一小孔 距 B 端 30cm 圆筒截面积 S 0 8cm2 外界大气压 p0 105Pa 当推压活塞距 B 端多远时塞子将被推出 设温度保持不变 A A 距 B 端 12cm B 距 B 端 18cm C 距 B 端 20cm D 距 B 端 10cm 8 如图所示 甲 乙两玻管两端封闭 竖直放置 室温时空气柱长度l甲 上 2l甲下甲下 1乙上 乙上 l乙下 现将两玻管全都浸没在 0 的冰水中 则甲 乙两 2 1 管中水银柱移动方向是 D A 甲向上 乙向下 B 甲向下 乙向上 C 甲 乙均向上 D 甲 乙均向下 9 一定质量的某种理想气体 若它的热力学温度降低为原来的 1 2 倍 体积减小为原 来的 1 4 倍时 则理想气体的内能变为原来的 倍 分子的密集度 单位体积的分子 数 变为原来的 倍 压强变为原来的 倍 1 2 4 2 10 如图所示 用线挂着的下方开口的玻璃管和管中长 h 的水银柱 质量均 为 m 水银的密度为 被封闭着的空气柱长 L 若大气压强为 p0 当烧断线的 瞬间 玻璃管的加速度为 下落过程中空气柱的最后长度为 设整个过程温度不变 20m s2 L 0 1 P gh 11 如图所示 气缸质量是 M 活塞质量是 m 不计缸内气体的质量 气缸置于光滑水 平面上 当用一水平外力 F 拉动活塞时 活塞和气缸能保持相对静止向右加速 求此时 缸内气体的压强有多大 活塞横截面积为 S 大气压强为 P0 不计一切摩擦 21 解 取向右为正方向 以气缸 活塞整体为研究对象 根据牛顿第二定律 有 F M m a 以活塞为研究对象 由于活塞和气缸保持相对静止 它们 用心 爱心 专心3 有相同的加速度 则 F PS P0S ma 由 两式可得气缸内气体的压强 P P0 SmM MF 12 如图所示 可沿缸壁自由滑动的活塞 将圆筒形气缸分隔成 A B 两部分 气缸底 部通过装有阀门 K 的细管与一密闭容器 C 相连 活塞与气缸的顶部间有一弹 簧相连 当活塞位于气缸底部时 弹簧恰好无形变 开始时 B 内充有一定 量气体 A C 为真空 B 部分高l1 0 1m B 与 C 的容积正好相等 此时弹簧 对活塞的作用力大小正好等于活塞重 今将阀门打开 并使整个装置倒置 当达到新平衡时 B 部分高l2为多少 4 解 倒置前 SlV sklsklmgp 11 111 2 倒置后 212 222 SllV sllksmgklp 由玻意耳定律有 P1V1 P2V2 即 Sll S llk Sl S kl 21 2 1 1 2 解得 l2 l1 0 173m3 13 己知自行车轮子的负荷F 350N 轮胎容积为V0 2dm3 轮胎原有空气压强为p0 今用一个每次吸取空气V 40cm3的打气筒 给轮胎打气 当要求轮胎与地接触面积为 S 60cm2 求打气筒需要打气的次数 设轮胎在打气时的容积不变 p0 1 01 105Pa 解 设经n次打气后车胎中的气体为系统 研究对象 初态 cm3 p1 p0 F S 末态 V2 nV V0 p2 p0 33 01 1022 dmVV 由玻意耳定律有 p1V1 p2V2 即 p0 F S V1 p0 nV V1 代入数据解得 n 29 次 要另算 14 一根内径均匀 一端封闭 另一端开口的直玻璃管 长 l 100cm 用一段长 h 25cm 的水银柱将一部分空气封在管内 将其开口朝上竖直放置 被封住的 气柱长 l0 62 5cm 这时外部的大气压 p0 75cmHg 环境温度 t0 23 见右 图 现在使气柱温度缓慢地逐渐升高 外界大气压保持不变 试分析为保持 管内被封气体具有稳定的气柱长 温度能升高的最大值 并求出这个温度下 气柱的长 解析 这是一个关于气体在状态变化过程中 状态参量存在极值的问题 首先 对 过程进行分析 当管内气体温度逐渐升高时 管内气体体积要逐渐增大 气体压强不变 pV 值在增大 当上水银面升到管口时 水银开始从管内排出 因为 C 当管内水TPV 银开始排出后 空气柱体积增大 而压强减小 若 pV 值增大 则温度 T 继续升高 当 pV 用心 爱心 专心4 值最大时温度最高 如果温度再升高不再满足 C 管内气体将不能保持稳定长度 TPV 选取封闭气体为研究对象 在温度升高过程中 可分成两个过程研究 第一过程 从气体开始升温到水银升到管口 此时气体温度为 T 管的横截面积为 S 此过程为等压过程 根据盖 吕萨定律有 所以 T T0 0 0 T Sl T Sl 0 l l 其中 T0 t0 273 250K l 75cm l0 62 5cm 代入数据解得 T 300 K 第二过程 温度达到 300K 时 若继续升温 水银开始溢出 设当温度升高到 T 时 因水银溢出使水银减短了 x 此过程气体的三个状态参量 p V T 均发生了变化 p1 p0 h 75 25 100 cmHg V1 l s 7 5S T1 300K p2 p0 h x 100 x cmHg V2 75 x S T2 根据状态方程 则有 1 11 T Vp 2 22 T Vp 300 75100S 2 75 100 T Sxx 所以 T2 100 x 75 x x2 x 300 25 1 25 1 根据数学知识得 当 x 12 5m 时 T2取得最大值 且最大值 T2max 306 25K 即当管内气 体温度升高到 T2max 33 25 时 管内气柱长为 87 5c 15 容器 A 和气缸 B 都是透热的 A 放在 127 的恒温箱中 而 B 放置在 27 1atm 的空气中 开始时阀门 K