高中物理人教版 (新课标)选修3第八章 气体综合与测试课时作业

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3第八章 气体综合与测试课时作业，共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

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＜ΔVB
C．ΔpA＞ΔpB
D．ΔFA＝ΔFB
C [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－mgsin θ，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h
B．B管内水银面比管外水银面高hcs θ
C．B管内水银面比管外水银面低hcs θ
D．管内封闭气体的压强比大气压强小hcs θ高汞柱
E．管内封闭气体的压强比大气压强大hcs θ高汞柱
ACE [以A管中的水银为研究对象，则有pS＋hcs θ·S＝p0S，B管内压强p＝p0－hcs θ，显然p9．一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0.08 m3，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0.36 m3.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＝p2V2①
重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为
V3＝V2－V1②
设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0，则有
p2V3＝p0V0③
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/ΔV④
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＝p1V1①
(3p0)V＝p1(2V－V1)②
联立①②式得
V1＝eq \f(V,2)③
p1＝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＝p2V2⑤
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＝300 K升高到T2＝320 K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)1.6 p0
15．(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＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg.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′ ②
p2l2＝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′＝22.5 cm ⑤
l2′＝7.5 cm. ⑥
[答案] 22.5 cm 7.5 cm
16．(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，求氮气的温度；
(2)继续缓慢加热，使活塞a上升．当活塞a上升的距离是汽缸高度的eq \f(1,16)时，求氧气的压强．
[解析] (1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气做等压变化，设汽缸A的容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，汽缸B的容积为eq \f(V0,4)，由题中数据和盖—吕萨克定律得
V1＝eq \f(3,4)V0＋eq \f(1,2)×eq \f(V0,4)＝eq \f(7,8)V0①
V2＝eq \f(3,4)V0＋eq \f(1,4)V0＝V0②
eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)③
由①②③式和题中数据得T2＝320 K.
(2)活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是汽缸高度的eq \f(1,16)时，活塞a上方的氧气做等温变化，设氧气初态体积为V′1，压强为p′1，末态体积为V′2，压强为p′2，由题中数据和玻意耳定律得
V′1＝eq \f(1,4)V0，p′1＝p0，V′2＝eq \f(3,16)V0④
p′1V′1＝p′2V′2⑤
由④⑤式得p′2＝eq \f(4,3)p0.
[答案] (1)320 K (2)eq \f(4,3)p0