鲁科版高二下学期物理（选择性必修3）《第一章分子动理论与气体实验定律》单元测试卷及答案

第页鲁科版高二下学期物理（选择性必修3）《第一章分子动理论与气体实验定律》单元测试卷及答案一、单选题（本题共8小题，每小题5分，共40分）1．如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B.该过程中(

)A.气体分子的数密度增大B.气体分子的平均动能增大C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小2．两端封闭的玻璃管水平放置，一段水银柱将管中的气体a、b隔开，水银柱处于静止状态，图中标明了气体a、b的体积和温度的关系.如果气体a、b均升高相同的温度，水银柱向左移动的是(

)A. B. C. D.3．一定质量的理想气体从状态A缓慢经过B、C、D再回到状态A，其热力学温度T和体积V的关系图像如图所示。BA和CD的延长线均过原点O，气体在状态A时的压强为，下列说法正确的是(

)A.过程中，气体发生等容变化 B.过程中，气体的压强变大C.过程中，外界对气体做功 D.整个过程，外界对气体做的功为4．“自热火锅”加热时既不用火也不插电，利用加热层中的发热包遇水反应释放热量为其中的食物加热，其简化图如图所示。加热过程中(

)A.能闻到米饭的香味是因为气体分子的布朗运动B.若不慎堵住透气孔，则食材层内气体压强增大C.食材层内所有气体分子的速率均增大D.食材层内气体分子热运动的平均动能保持不变5．空气炸锅是利用高温空气循环技术加热食物。图乙为某型号空气炸锅简化模型图，其内部有一气密性良好的内胆，封闭了质量、体积均不变可视为理想气体的空气，已知初始气体压强为，温度为，加热一段时间后气体温度升高到，此过程中气体吸收的热量为，则(

)A.升温后所有气体分子的动能都增大B.升温后胆中气体的压强为C.此过程胆中气体的内能增加量为D.此过程中由于气体对外界做功大于气体吸收的热量，则气体内能减小6．容器内装有的一定质量理想气体的压强、体积、温度满足，内能，其中R为常量，T为热力学温度。理想气体从状态A经状态B、C再回到状态A过程的图像如图所示，由状态A到状态B过程满足，其中为常量。则(

)A.从A到B过程，气体内能变化量为B.从B到C过程，气体吸收的热量为C.从C到A过程，气体放出的热量为D.从A到B过程，气体对外做的功为7．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成。开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体(

)A.对外做正功，分子的平均动能减小 B.对外做正功，内能增大C.对外做负功，分子的平均动能增大 D.对外做负功，内能减小8．如图，一定质量的理想气体，原来处于A态，现经过如下两个过程变化到C态。过程一：先等容变化到B态再等压变化到C态。过程二：先等压变化到D态，再等容变化到C态。图中两条虚线代表两条等温线，则下列说法正确的是(

)A.两个过程气体对外做功相等B.两个过程气体吸收的热量相等C.两个过程气体增大的内能相等D.若C态的压强、体积分别是A态的2倍，则C态的热力学温度是A态的2倍二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分）9．气压传动是工业中常见的传动方式。导热良好、气密性良好、不计摩擦的气缸中有横截面积为2S的轻活塞A和横截面积为S的轻活塞B，活塞重力均可忽略不计。初始状态如图甲所示，活塞A与气缸右端相距，处于平衡状态。现用力缓慢向右移动活塞A，最终如图乙所示，活塞B和液体上升。已知大气压强为，液体密度为ρ、高度为h，弯管中的气体体积可忽略，下列说法正确的是(

)A.初始时封闭气体压强大于B.图中液体浸润竖直管道C.最终活塞上升的高度为D.该过程中外界对封闭气体做功W，则10．对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是(

)A.等温增压后再等温膨胀B.等压膨胀后再等温压缩C.等容减压后再等压膨胀D.等容增压后再等压压缩E.等容增压后再等温膨胀11．如图，水平放置的密闭绝热气缸被导热活塞分成左、右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与气缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。气缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在气缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后(

)A.弹簧恢复至自然长度B.活塞两侧气体质量相等C.与初始时相比，气缸内气体的内能增加D.与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少12．如图，一封闭着理想气体的绝热气缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将气缸分为f、g、h三部分，活塞与气缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后(

)A.h中的气体内能增加 B.f与g中的气体温度相等C.f与h中的气体温度相等 D.f与h中的气体压强相等三、实验题（共18分）13．（9分）某同学在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每溶液中有油酸。用注射器测得上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状如图所示。(1)该实验中的理想化假设是____________。A.将油膜看成单分子层油膜B.考虑了各油酸分子间的间隙C.将油酸分子看成球形(2)坐标纸中每个小正方形方格的边长为，该同学测出油酸分子的直径是_________m（结果保留一位有效数字）。(3)该学生完成实验后，查阅资料发现计算出的油酸分子直径偏大，可能的原因是____________。A.在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些B.在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的大C.在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，导致计算的面积比实际面积大一些14．（9分）某实验小组用如图甲所示装置探究气体等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。从压力表上读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺上读取空气柱的长度。（1）实验中，为找到体积与压强的关系________________（选填“需要”或“不需要”）测气柱的横截面积。（2）关于该实验，下列说法正确的是______________。A.为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油B.实验中应快速推拉柱塞，以免气体进入或漏出注射器C.为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞（3）测得注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、为横轴，作出图像如图乙所示，图像向下弯曲的可能原因有______________。A.实验过程中有进气现象 B.实验过程中有漏气现象C.实验过程中气体温度降低 D.实验过程中气体温度升高四、计算题（共22分）15．（8分）某同学用如图所示装置研究气体的等温变化，导热良好的汽缸固定，轻质细绳一端固定，另一端与活塞相连，定滑轮下面挂一只小桶，改变小桶中沙子质量来改变细绳对活塞的拉力，已知活塞质量为，横截面积为S，小桶质量为，大气压强为，不计滑轮质量和各处摩擦，环境温度保持不变，小桶中没有盛放沙子时测出活塞与汽缸底部之间距离为h，现缓慢给小桶中加入质量为m的沙子，问此过程活塞移动的距离是多少？16．（14分）空气悬挂减震（气体弹簧）正在广泛应用于各类车辆悬挂减震，不断提升汽车乘坐舒适性。某新型国产轿车上的气体弹簧减震装置简化结构如图所示。直立圆柱形密闭气缸导热良好，缸内气体温度与环境温度保持一致，横截面积为S的活塞通过连杆与车轮轴连接。初始时气缸内密闭一段长度为、压强为的理想气体。气缸与活塞间的摩擦忽略不计。某次汽车检测时，车辆载重，相当于在气缸顶部加一个重物（图中未画出），活塞固定不动，稳定时气缸下降了。已知环境温度保持不变，重力加速度大小为g。（1）气缸下降过程中，缸内气体是吸热还是放热，请说明你的判断依据；（2）求重物的质量；（3）为使气缸升到原位置，需向缸内充入与缸内气体温度相同、压强为、体积为多少的空气？（此过程气体温度保持不变）参考答案与解析1．答案：B解析：根据理想气体状态方程，可得，图像延长线过原点，则A点到B点图线为等容线，从状态A到状态B气体体积不变，故气体分子的数密度不变，A错误；从状态A到状态B气体温度升高，则气体分子的平均动能变大，B正确；从状态A到状态B气体压强变大，即单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力变大，C错误；气体分子的数密度不变，从状态A到状态B气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增多，D错误.2．答案：A解析：初状态，假设水银柱不动，则气体体积不变，根据查理定律，有.对A选项，因，升高相同温度，则，故水银柱向左移动，A正确.对B选项，因，升高相同温度，则，故水银柱不移动，B错误.对C、D选项，因，升高相同温度，则，水银柱向右移动，C、D错误.3．答案：C解析：气体由状态A到状态B的过程中，图像的斜率不变，则该过程中T与V成正比，又由理想气体状态方程（C为常量）得，则该过程中气体的压强不变，即气体做等压变化，A错误；由题图可知气体由状态B到状态C的过程中，气体的温度不变，则气体做等温变化，又气体的体积变大，则由玻意耳定律（为常量）可知，气体的压强变小，B错误；气体由状态C到状态D的过程中，气体的体积变小，外界对气体做功，C正确；气体由状态B到状态C的过程，由玻意耳定律得，解得，由A项分析知，气体由状态C到状态D的过程，气体做等压变化，由题图可知气体由状态D到状态A的过程，气体做等容变化，作出整个过程相对应的图像如题图剖析所示，由于图像与横坐标轴所围成图形的面积表示气体对外界（或外界对气体）做的功，因此整个过程气体对外界做的功等于图像中阴影部分的面积，而阴影部分的面积小于ABCD所围成的梯形的面积，梯形对应的面积为，所以整个过程气体对外界做的功小于，D错误。4．答案：B解析：A（×）能闻到米饭的香味是因为气体分子的扩散。B（√）若不慎堵住透气孔，体积不变，根据查理定律，可知温度升高，气体压强增大。C（×）D（×）加热过程，温度升高，食材层内气体分子的平均速率增大，平均动能也增大，但不是所有分子速率均增大。5．答案：C解析：A（×）升温后气体分子的平均动能增大，并不是所有气体分子的动能都增大。B（×）第一步：找不变量。气体的体积不变第二步：分析气体。列方程，体积不变，直接约去，则代入数据可得。C（√）D（×）由于气体的体积不变，外界对气体做功，气体吸收的热量为，根据热力学第一定律有。6．答案：B解析：A（×）依题意，由状态A到状态B过程满足，可得，解得，则气体在A状态时的温度，在B状态时的温度，则从A到B过程，气体内能的变化量。B（√）已知体积变化，先分析气体对外界做功，从B到C气体发生等容变化，气体对外界做的功等于零，由热力学第一定律可得，气体内能的变化量等于气体从外界吸收的热量，结合上述分析和题述可知，气体在C状态的温度。从B到C过程，气体内能的变化量。C（×）已知体积、压强变化，先分析外界对气体做功：C到A过程，气体发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做的功。从C到A过程，气体内能的变化量。再分析放出的热量：根据热力学第一定律有，可得气体向外界放出的热量为。D（×）若A到B过程的图像是一条直线，则气体对外做的功等于。但实际图线在直线下方，则A到B过程气体对外做的功小于。7．答案：A解析：密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而，缸内气体与外界无热交换说明，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和。根据热力学第一定律，可知内能增加量，故内能减小，分子平均动能减小，温度降低。故选项A正确。8．答案：C解析：A（×）B（×）C（√）两个过程的初、末状态相同，则温度的增加量相等，内能的增加量相等。根据两个过程的图像与横坐标轴围成的面积代表做功可知，过程一气体对外做功较多，则吸收的热量较多。D（×）若C状态的压强、体积均为A状态的2倍，则压强与体积的乘积为A状态的4倍，根据理想气体状态方程可知，热力学温度为A状态的4倍。9．答案：BC解析：A（×）初始时，活塞A静止，封闭气体的压强为。B（√）液面呈凹形，题图中液体浸润竖直管道。C（√）第一步：找不变量。活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变第二步：分析气体。最终封闭气体的压强大小为列方程，温度不变，直接约去，则解得。D（×）该过程中，气体发生等温变化，图如图所示，外界对气体做正功，且功的大小等于图中阴影部分面积，则。10．答案：ACD解析：A（√）对于一定质量的理想气体，内能由温度决定，故等温增压和等温膨胀过程温度保持不变，内能不变。B（×）根据理想气体状态方程，可知等压膨胀后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状态与初状态相比内能增加。C（√）根据理想气体状态方程，可知等容减压过程温度降低，内能减小；等压膨胀过程温度升高，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等。D（√）根据理想气体状态方程，可知等容增压过程温度升高，等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等。E（×）根据理想气体状态方程，可知等容增压过程温度升高，等温膨胀过程温度不变，故末状态的内能大于初状态的内能。11．答案：ACD解析：A（√）初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力处于平衡状态，弹簧处于压缩状态。因活塞密封不严，可知左侧气体向右侧漏出，左侧气体压强变小，右侧出现气体，对活塞有向左的压力，最终左、右两侧气体压强相等，且弹簧恢复原长。B（×）由题知活塞初始时静止在气缸正中间，但由于活塞向左移动，最终左侧气体体积小于右侧气体体积，则左侧气体质量小于右侧气体质量。C（√）密闭的气缸绝热，与外界没有能量交换，但弹簧弹性势能减少，可知气体内能增加。D（√）初始时气体在左侧，最终气体充满整个气缸，则初始左侧单位体积内气体分子数应该是最终左侧的两倍。12．答案：AD解析：A（√）当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，则弹簧被压缩。与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动右边活塞。故活塞对h中的气体做正功，且是绝热过程，由热力学第一定律可知，h中的气体内能增加。B（×）未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，可知弹簧处于压缩状态，对左边活塞分析：，则，分别对f、g内的气体分析，根据理想气体状态方程有，由题意可知，因弹簧被压缩，则，联立可得。C（×）D（√）在达到稳定过程中h中的气体体积变小，压强变大，f中的气体体积变大。由于稳定时弹簧保持平衡状态，故稳定时f、h中的气体压强相等，根据理想气体状态方程对h气体分析可知，联立可得。13．答案：(1)AC(2)（提示：格子数为61左右）(3)A解析：（1）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子层分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间空隙不计。故选AC。（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为按照超过半格的算一个，不足半格的舍去原则，可得共有61格，则油酸膜的面积为估测出油酸分子的直径为代入得（3）A.在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸浓度比计算值小了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大，由可得d变大，A符合题意