2020-2021物理3-3章末综合测评2气体

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年人教版物理选修3-3章末综合测评2气体章末综合测评（二)气体(时间：90分钟分值：100分）一、选择题（本题包括10小题，每小题4分，共40分．第1～6题为单选，7～10题为多选,每小题有3项符合题目要求，选对1个得1分，选对2个得2分，选对3个得4分,每选错1个扣2分，最低得分为0分)1．关于理想气体的下列说法正确的是（)A．气体对容器的压强是由气体的重力产生的B．气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的C．一定质量的气体，分子的平均动能越大，气体压强也越大D．压缩理想气体时要用力，是因为分子之间有斥力B［气体对容器的压强是由气体分子对器壁的碰撞产生的,选项A错误，B正确；气体的压强与分子密集程度及分子的平均动能大小有关，平均动能越大则温度越高,但如果体积变为很大，压强可能减小,故选项C错误；压缩理想气体要用力,克服的是气体的压力(压强),而不是分子间的斥力，选项D错误．]2．已知离地面越高大气压强越小，温度也越低．现有一气球由地面向上缓慢升起，则大气压强与温度对此气球体积的影响如何（）A．大气压强减小有助于气球体积变大，温度降低有助于气球体积增大B．大气压强减小有助于气球体积变小，温度降低有助于气球体积减小C．大气压强减小有助于气球体积变大，温度降低有助于气球体积减小D．大气压强减小有助于气球体积变小,温度降低有助于气球体积增大C［若温度不变，大气压强减小时，内部气体压强不变,则气体将要膨胀,体积增大，故大气压强减小有助于气球体积增大；若压强不变，温度降低时，根据理想气体状态方程eq\f（pV,T）＝C得知，气体的体积将要减小，故温度降低有助于气球体积减小．选项A、B、D均错误，C正确．］3．如图是竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔为A、B两部分，初始温度相同，使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为ΔVA、ΔVB，压强变化量为ΔpA、ΔpB,对液面压力的变化量为ΔFA、ΔFB,则（)A．水银柱向下移动了一段距离B．ΔVA＜ΔVBC．ΔpA＞ΔpBD．ΔFA＝ΔFBC[假定水银柱不动，升高相同的温度，对气体A：eq\f（pA，T1）＝eq\f（pA′,T2)得eq\f(pA′－pA，T2－T1）＝eq\f（pA,T1），同理知eq\f(pB′－pB,T2－T1)＝eq\f(pB，T1），又因pA＞pB，所以pA′－pA＞pB′－pB，即ΔpA′＞ΔpB′，水银柱向上移动．向上移动后，水银柱上下液面高度差更大，pA－pB＜pA2－pB2，最终ΔpA＞ΔpB，且有ΔFA＞ΔFB,因此选项C正确，A、D错误;因为水银不可压缩，所以ΔVA＝ΔVB，选项B错误．］4．如图所示,玻璃管A和B同样粗细，A的上端封闭，两管下端用橡皮管连通，两管中水银柱高度差为h,若将B管慢慢地提起，则()A．A管内空气柱将变长B．A管内空气柱将变短C．两管内水银柱高度差不变D．两管内水银柱高度差将减小B［将B管慢慢提起，可以认为气体温度不变．在气体的压强增大时，体积减小,所以气柱将变短，而pA＝p0＋ph，所以高度差增大．故选B。］5．如图所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体,这时管下端开口处内外水银面高度差为h2，若保持环境温度不变,当外界压强增大时,下列分析正确的是()A．h2变长 B．h2变短C．h1上升 D．h1下降D[被封闭气体的压强为p＝p0＋ph1，或p＝p0＋ph2，则始终有h1＝h2;当p0增大时，被封闭气体的压强增大，由玻意耳定律知，封闭气体的体积应减小，故水银柱h1下降．]6．如图所示，质量为M、导热性能良好的汽缸由一根平行于斜面的细线系在光滑斜面上．汽缸内有一个质量为m的活塞，活塞与汽缸壁之间无摩擦且不漏气．汽缸内密封有一定质量的理想气体．如果大气压强增大（温度不变），则(）A．气体的体积增大B．细线的张力增大C．气体的压强增大D．斜面对汽缸的支持力增大C[设大气压强为p0，封闭气体压强为p，活塞面积为S，斜面倾角为θ，对活塞列受力平衡方程得pS＝p0S－mgsinθ,故当p0增大时，p增大，由玻意耳定律得，气体体积减小，故选项A错误，C正确；由封闭气体和汽缸及活塞整体受力平衡,则细线拉力、斜面对汽缸的支持力与大气压强的改变没有关系,即细线的张力、斜面对汽缸的支持力不变，故选项B、D错误．]7．如图所示是一定质量的某种气体的等压线，比较等压线上的a、b两个状态,下列说法正确的是(）A．在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多B．在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多C．a状态对应的分子平均动能小D．单位体积的分子数a状态较多E．单位体积的分子数b状态较多BCD［由题图可知一定质量的气体a、b两个状态的压强相等,而a状态温度低，分子平均动能小，平均每个分子对器壁的撞击力小，而压强不变,则相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态一定较多,故A错，B、C对；一定质量的气体，分子总数不变，Vb〉Va，单位体积的分子数a状态较多,故D对．］8．如图所示,内径均匀、两端开口的V形管,B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止,下列说法中不正确的是()A．B管内水银面比管外水银面高hB．B管内水银面比管外水银面高hcosθC．B管内水银面比管外水银面低hcosθD．管内封闭气体的压强比大气压强小hcosθ高汞柱E．管内封闭气体的压强比大气压强大hcosθ高汞柱ACE［以A管中的水银为研究对象,则有pS＋hcosθ·S＝p0S，B管内压强p＝p0－hcosθ，显然p<p0，且B管内水银面要比槽内水银面高出hcosθ.故B、D正确．]9．一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．AB过程中气体体积不断减小B．AB过程中气体体积不变C．BC过程中气体体积不断增大D．CD过程中气体体积不断增大E．DA过程中气体体积不断增大BDE[AB的延长线通过坐标原点O,即AB位于同一等容线，所以VA＝VB,A错误，B正确；连线CO与DO，则C和O、D和O分别位于同一等容线,比较斜率可知VA＝VB＞VD＞VC，D、E正确,C错误．]10．用如图所示的实验装置来研究气体等容变化的规律．A、B管下端由软管相连,注入一定量的水银，烧瓶中封有一定量的某种气体，开始时A、B两管中水银面一样高，那么为了保持瓶中气体体积不变(）A．将烧瓶浸入热水中，应将A管向上移B．将烧瓶浸入热水中，应将A管向下移动C．将烧瓶浸入冰水中，应将A管向上移动D．将烧瓶浸入冰水中，应将A管向下移动E．将该装置移到高山上做实验，应将A管向上移ADE［将烧瓶浸入热水中，气体温度升高,压强增大，要维持体积不变，应将A管向上移动，增大A、B管中的水银面的高度差，故选项A正确，选项B错误；将烧瓶浸入冰水中，气体温度降低，压强减小,要维持体积不变，应将A管向下移动,增大A、B管中的水银面的高度差,故选项D正确，选项C错误;将该装置移到高山上做实验，大气压减小,气体压强大于外界大气压，要维持体积不变，应将A管向上移动，E正确．]二、非选择题(本题共6小题，共60分,按题目要求作答）11．（6分）如图是医院用于静脉滴注的示意图,倒置的输液瓶上方有一段气体A，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管,其中a管与大气相通,b管为输液软管,中间又有一气室B,而其c端则通过针头接入人体静脉．(1）若气室A、B中的压强分别为pA、pB，则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为________．(2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的速度________(选填“越滴越慢"“越滴越快”或“恒定”）．［解析］（1)由于a管与大气相通,气室A中的气体压强pA加上输液瓶中液体的压强等于大气压强，故pA＜p0。由于a管与大气相通,a管上端所处的高度上,液体内部压强等于大气压强，所以B中气体压强pB等于大气压强加上B气室上面输液软管中液体产生的压强，故pB＞p0。综合比较:pA＜p0＜pB。（2)只要瓶中有液体,b管上端压强恒定不变，B气室中气体压强pB也恒定不变,那么药液滴注的速度就恒定．[答案］(1)pA＜p0＜pB（2）恒定12．(8分）用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接．②移动活塞,记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p.③用V­eq\f(1，p）图象处理实验数据，得出如图乙所示的图线．(1）为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是___________．(2）为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是________和________．[解析]（1)为了保证气体的质量不变,要用润滑油涂活塞达到封闭效果．(2）气体的体积变化，外界对气体做正功或负功，要让气体与外界进行足够的热交换，一要时间长，也就是抽动油塞缓慢，二要活塞导热性能好．[答案］(1)用润滑油涂活塞（2）慢慢地抽动活塞活塞导热13．(10分）一氧气瓶的容积为0.08m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36m3。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．［解析］设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2（2个大气压)时，体积为V2.根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2 ①重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为V3＝V2－V1 ②设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有p2V3＝p0V0 ③设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV,则氧气可用的天数为N＝V0/ΔV ④联立①②③④式，并代入数据得N＝4天． ⑤［答案]4天14．（12分)如图所示，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27℃，汽缸导热．(1)打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；（2)接着打开K3，求稳定时活塞的位置；（3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强．[解析］（1）设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1.依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程．由玻意耳定律得p0V＝p1V1 ①(3p0)V＝p1(2V－V1) ②联立①②式得V1＝eq\f（V，2） ③p1＝2p0。 ④（2）打开K3后,由④式知，活塞必定上升．设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2（V2≤2V）时，活塞下气体压强为p2.由玻意耳定律得(3p0)V＝p2V2 ⑤由⑤式得p2＝eq\f（3V,V2)p0 ⑥由⑥式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为p′2＝eq\f(3，2)p0。(3)设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1＝300K升高到T2＝320K的等容过程中,由查理定律得eq\f（p′2,T1)＝eq\f（p3,T2） ⑦将有关数据代入⑦式得p3＝1.6p0。 ⑧[答案](1）eq\f(V,2)2p0(2)上升直到B的顶部(3）1.6p015．(10分）在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0cm和l2＝12。0cm，左边气体的压强为12。0cmHg.现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．[解析]设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2.U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气柱长度分别变为l′1和l′2.由力的平衡条件有p1＝p2＋ρg（l1－l2） ①式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小．由玻意耳定律有p1l1＝pl1′ ②p2l2＝pl2′ ③两边气柱长度的变化量大小相等l1′－l1＝l2－l2′ ④由①②③④式和题给条件得l1′＝22.5cm ⑤l2′＝7。5cm。 ⑥[答案］22.5cm7。5cm16．（14分)如图所示，两汽缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两汽缸除A顶部导热外，其余部分均绝热．两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气．当大气压为p0、外界和汽缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离汽缸顶的距离是汽缸高度的eq\f（1,4)，活塞b在汽缸正中间．(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气