1、1第八章 气体测评(时间:60 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 10小题,每小题 5分,共 50分。在每小题给出的四个选项中,第 15题只有一项符合题目要求,第 610题有多项符合题目要求。全部选对的得 5分,选对但不全的得 3分,有选错的得 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解析 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
2、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。答案 B2.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解析 若温度不变,大气压强减小时,内部气体
3、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 =C得知,气体的体积将要减pVT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。答案 C3.如图所示,元宵佳节,室外经常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛,若忽略空气分子间的作用力,大气压强不变,当点燃灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后,灯笼内的空气( )A.分子总数减少B.分子的平均动能不变C.压强不变,体积增大D.单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增大2解析 蜡烛燃烧后,灯笼内温度升高,部分气体分子将从灯笼内部跑到外部,所以灯笼内分子总数减少,故A正确;灯笼内温度升高,分
4、子的平均动能增大,故 B错误;灯笼始终与大气连通,压强不变,灯笼内气体体积也不变,故 C错误;温度升高,气体分子的平均动能增大,每次与器壁碰撞的分子平均作用力增大,而气体压强不变,所以单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数减少,故 D错误。答案 A4.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解析 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
5、差增大。答案 B5.中学物理课上有一种演示气体定律的有趣仪器哈勃瓶,它是一个底部开有圆孔,瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球,气球的吹气口反扣在瓶口上,瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中,瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体,在对气球缓慢吹气过程中,当瓶内气体体积减小 V时,压强增大 20%。若使瓶内气体体积减小 2 V,则其压强增大( )A.20% B.30% C.40% D.50%解析 此过程可以看作等温过程,设原来气体压强为 p,1.2p(V- V)=pV,p2(V-2 V)=pV,解得:p2=1.5p,所以选 D。答案 D6.下列各图中, p表示压强, V表示体积, T表示热
6、力学温度, t表示摄氏温度,各图中正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是( )3解析 气体做等压变化,A 图象中压强不变,B、D 图象中的压强变化,故 A正确,B、D 错误;根据查理定律,则 =C(常数),有 V=CT,因此 V-T图象为过原点的直线,故 C正确。VT答案 AC7.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不变C.h1上升 D.h1下降解析 被封闭气体的压强为 p=p0+ph1,或 p=p0+ph2,则始终
7、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。答案 BD8.压力锅示意图有一压力锅,锅盖上的排气孔截面积约为 7.010-6 m2,限压阀重为 0.7 N。使用该压力锅煮水杀菌,根据下列水的沸点与气压关系的表格,分析可知压力锅内的最高压强和最高水温分别约为(大气压强为 1.01105 Pa)( )p/105 Pa1.011.431.541.631.731.821.912.012.122.21t/ 100 110 112 114 116 118 120 122 124 126A.1.01105 Pa B.2.01105 PaC.122 D.124 解
8、析 限压阀产生的压强 p1= Pa=105 Pa,锅内压强为 p=p1+p0=2.01105 Pa,选项 B正FS= 0.77.010-6确。由表中对应的温度,可知选项 C正确。4答案 BC9.如图所示,表示一定质量的理想气体沿箭头所示的方向发生状态变化的过程,则该气体压强变化情况是( )A.从状态 c到状态 d,压强减小B.从状态 d到状态 e,压强增大C.从状态 e到状态 a,压强减小D.从状态 a到状态 b,压强不变解析 在 V-T图象中等压线是过坐标原点的直线。由理想气体状态方程知 。可见,当压强增大,VT=Cp等压线的斜率 k= 变小。由题图可确定 pap0。综合比较: pAp0pB
9、。(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)pAp0pB (2)恒定12.(9分)如图所示为一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出气体的体积)的装置, A为开口薄壁圆筒,排尽其中的空气,倒扣在水中。测量时,被测者尽力吸进空气,再通过 B管用力将气体吹入 A中,使 A浮起。设整个过程中呼出气体的温度保持不变。(1)呼出气体的分子热运动的平均动能 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)设圆筒 A的横截面积为 S,大气压强为 p0,水的密度为 ,桶底浮出水面的高度为 h,桶内外水面的高度差为 h,被测者的“肺活量”
10、,即 V0= 。 解析 (1)由于温度是分子平均动能大小的标志,因为气体温度不变,所以分子平均动能不变。(2)设 A中气体压强为 p,该部分气体在标准大气压下的体积为 V0,由于整个过程中温度不变,由玻意耳定律可得: p0V0=pV,即 p0V0=(p0+g h)(h+ h)S被测者的肺活量 V0=(p0+g h)(h+ h)Sp0答案 (1)不变 (2)(p0+g h)(h+ h)Sp0三、解答题(本题共 3小题,共 34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图所示,用 U形管和细管连接的玻璃烧瓶 A和橡胶气囊
11、B内都充有理想气体, A浸泡在温度为 27 的水槽中,U 形管右侧水银柱比左侧高 h=40 cm。现挤压气囊 B,使其体积变为原来的 ,236此时 U形管两侧的水银柱等高。已知挤压过程中气囊 B温度保持不变,U 形管和细管的体积远小于A、 B的容积,变化过程中烧瓶 A中气体体积可认为不变。(大气压强相当于 75 cm高水银柱产生的压强,即 100 kPa)(1)求烧瓶 A中气体压强;(2)将橡胶气囊 B恢复原状,再将水槽缓慢加热至 47 ,求 U形管两侧水银柱的高度差。解析 (1)由题意知: A中气体压强 pA不变,且与 B中气体末态压强 pB相等,即 pA=pB,初态压强满足pB=pA-ph
12、,对 B中气体由玻意耳定律可知 pBVB=pB VB,代入数据解得烧瓶 A中气体的压强 pA=160 23kPa。(2)A中的气体发生等容变化,由查理定律得 ,代入数据解得 pA= kPa,pAT1=pAT2 5123橡胶气囊 B恢复原状,其压强为 pB=pA-ph= kPa,U形管两侧水银柱的高度差为 p h,3203则 pA=p h+pB,解得 p h=64 kPa解得 h= 75 cm=48 cm。64100答案 (1)160 kPa (2)48 cm14.(10分)一 U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推
13、活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强相当于 75.0 cm高水银柱产生的压强,即 100 kPa。环境温度不变。解析 设初始时,右管中空气柱的压强为 p1,长度为 l1;左管中空气柱的压强为 p2=p0,长度为 l2。活塞被下推 h后,右管中空气柱的压强为 p1,长度为 l1;左管中空气柱的压强为 p2,长度为 l2。由题给条件得p1=p0+ 100 kPa20.0-5.0075.0l1= 20.0- cm20.0-5.0027由玻意耳定律得 p1l1=p1l1 联立
14、 式和题给条件得 p1= 100 kPa=192 kPa14475依题意 p2=p1 l2=4.00 cm+ cm-h 20.0-5.002由玻意耳定律得 p2l2=p2l2 联立 式和题给条件得 h=9.42 cm。 答案 192 kPa 9.42 cm15.(14分)(2017 全国卷 )一热气球体积为 V,内部充有温度为 Ta的热空气,气球外冷空气的温度为 Tb。已知空气在 1个大气压、温度 T0时的密度为 0,该气球内、外的气压始终都为 1个大气压,重力加速度大小为 g。(1)求该热气球所受浮力的大小;(2)求该热气球内空气所受的重力;(3)设充气前热气球的质量为 m0,求充气后它还能
15、托起的最大质量。解析 (1)设 1个大气压下质量为 m的空气在温度为 T0时的体积为 V0,密度为 0= mV0在温度为 T时的体积为 VT,密度为 (T)= mVT由盖吕萨克定律得 V0T0=VTT联立 式得 (T)= 0 T0T气球所受到的浮力为 f= (Tb)gV 联立 式得 f=Vg 0 T0Tb(2)气球内热空气所受的重力为 G= (Ta)Vg 联立 式得 G=Vg 0 T0Ta(3)设该气球还能托起的最大质量为 m,由力的平衡条件得 mg=f-G-m0g 联立 式得 m=V 0T0 -m0(1Tb-1Ta)答案 (1)Vg 0 (2)Vg 0T0Tb T0Ta(3)V 0T0 -m0(1Tb-1Ta)8
