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人教版高中物理选修3-3高二《气体》检测一.4.docx

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高中物理学*材料
(灿若寒星**整理制作)

高二物理《气体》检测一 2016.4

一、选择题

1.某固体物质的摩尔质量为 M ,密度为 ? ,阿伏加德罗常数为 N A ,则每个分子的质量和单位体积

内所含的分子数分别是( )

A. N A M

? NA M

B. M NA

MN A ?

C. N A M

M ? NA

D. M NA

? NA M

2.假如全世界 60 亿人同时不间断地数 1g 水的分子个数,每人每小时可以数 5000 个,则完成任务

所需时间最接*(阿伏加德罗常数 N A ,取 6?1023 mol?1 ,水的摩尔质量 18g/mol)( )

A.10 年

B.1000 年

C.10 万年

D.1000 万年

3.在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)变到很难再靠*的过程中,分子间的作用力的大小将

()

A.先减小,后增大

B.先增大,后减小

C.先增大,后减小,再增大 D.先减小,后增大,再减小

4.甲、乙两个分子相距较远,它们间的分子力为零,当它们逐渐接*到不能再接*的全过程中,分

子力大小的变化和分子势能大小的变化情况正确的是( )

A.分子力先增大,后减小,分子势能一直减少

B.分子力先增大,后减小,分子势能先减小,后增加

C.分子力先增大,再减小,后又增大,分子势能先减小,再增加,后又减小

D.分子力先增大,再减小,后又增大,分子势能先减小,后增加

5.在一端封闭的粗细均匀的玻璃管内,用水银柱封闭一部分空气,玻璃管开口向下,如图所示,当

玻璃管自由下落时,空气柱的长度将( )

A.变长

B.变短

C.不变

D.无法确定

6.如图所示,开口向下插入水银槽玻璃管内封闭着长为 H 的空气柱,管内外水

银高度为 h ,若缓慢向上提起玻璃管(管口未离开槽内水银面),H 和 h 的变化

情况是( )
A. h 和 H 都增大 C. h 增大, H 减小

B. h 和 H 都减小 D. h 减小, H 增大

7.一定质量理想气体的状态经历了如图所示的 ab 、bc 、cd 、da 四个过程, 其中 bc 的延长线通过原点, cd 垂直于 ab 且与水*轴*行, da 与 bc *行,
则气体体积在( )
A. ab 过程中不断增加 B. bc 过程中保持不变 C. cd 过程不断增加 D. da 过程中保持不变
8.某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示,图中
f (v) 表示 v 处单位速率区间内的分子数百分率,所对应的温度分别

为 T1 、 T2 、 T3 ,则( )

A. T1 ? T2 ? T3

B. TⅢ ? TⅡ ? TⅠ

C. TⅡ>TⅠ,TⅡ>TⅢ

D. TⅠ ? TⅡ ? TⅢ

二、计算题 9.为适应太空环境,去太空旅行的航天员都要穿航天服。航天服有一套生命保障系统,为航天员提 供合适的温度、氧气和气压,让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为 1×105Pa,气体体积为 2L,到达太空后由于外部气压低,航天服急剧膨胀,内部气体体积变为 4L, 使航天服达到最大体积。若航天服内气体的温度不变,将航天服视为封闭系统。求:此时航天服内 的气体压强,并从微观角度解释压强变化的原因。

10.如图所示,一圆柱形容器竖直放置,通过活塞封闭着摄氏温度为 t 的理想气体。活塞的质量为 m , 横截面积为 S,与容器底部相距 h 。现通过电热丝给气体加热一段时间,结果活塞缓慢上升了 h , 已知大气压强为 p0 ,重力加速度为 g ,不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦。
(1)求气体的压强;

(2)这段时间内气体的温度升高了多少?
11.气体温度*峁谷缤妓尽2AР馕屡 A 内充有某种气体,通过细玻璃管 B 和水银压强计相连。
开始时 A 处于冰水混合物中,左管 C 中水银面在 O 点处,右管 D 中水银面高出 O 点 h1 ? 14cm ,后 将 A 放入待测恒温槽中,上下移动 D,使 C 中水银面仍在 O 点处,测得 D 中水银面高出 O 点 h2 ? 44cm 。求恒温槽的温度。[已知外界大气压为标准大气压(1.0×105Pa),标准大气压相当于
76cm 汞柱产生的压强,取 T=t+273K]

12.如图所示,有一圆柱形汽缸,上部有一固定挡板,汽缸内壁的高度是 2L,一个很薄且质量不计 的活塞封闭一定质量的理想气体,开始时活塞处在离底部 L 高处,外界大气压为 1.0×105Pa,温 度为 27℃,现对气体加热,求: (1)当加热到 127℃时活塞离底部的高度; (2)当加热到 427℃时,气体的压强。
13.用钉子固定的活塞把容器分成 A、B 两部分,其容积之比 VA:VB=2:1,如图所示,起初 A 中 空气温度为 127℃、压强为 1.8×105Pa,B 中空气温度为 27℃、压强为 1.2×105Pa。拨去钉子, 使活塞可以无摩擦地移动但不漏气,由于容器壁缓慢导热,最后都变成室温 27℃,活塞也停住,求 最后 A、B 中气体的压强。

《气体》检测一参考答案

1.D 解析:由阿伏加德罗常数的意义知,每个分子的质量为 M ; M 表示摩尔体积; M 表示

NA ?

?NA

每个分子的体积,它的倒数 ? N A 就表示单位体积的分子个数,选项 D 正确。 M

2.C

解析:由题意可知完成任务所需的时间 ?

1g水中所包含的水分子个数 60亿人一年内所数的水分子个数

,因为

1g



的分子个数为

1 18

N

A

,故

t=

60

1 ? 6?1023 18 ?108 ?5000? 24

?

365



?

1?105

年,即选项

C

正确。

3.C 解析:当两分子之间的距离大于10?9 m 时,相当于 r ? 10r0 ,此时分子之间的作用力可以视为

零。当两分子从很大的间距靠*时,分子之间的作用力表现为引力且逐渐变大;由于斥力增大得更

快,在 r0 附*向 r0 靠*时,分子力又逐渐减小;当靠*时 r ? r0 ,分子之间的作用力为零;继续靠

*时 r ? r0 ,分子之间的作用力表现为斥力且逐渐增大。故两个分子间的作用力先增大后减小,然后
再反向增大,故选项 C 正确。 4.D 解析:分子间距离较远时,分子力为零。当分子间距离减小时,分子间的分子力表现为引力,
当 r 减小到 r ? r0 时,分子力又为零,这一过程中分子力经历了由零增大后又减小到零的过程。当

r ? r0 时,分子力表现为斥力,且斥力随分子间距离的减小而一直增大,所以当 r 一直减小时,分子

力的变化过程是先增大,再减小,后又增大,由于分子力先表现为引力,后表现为斥力,所以在 r 一

直减小的过程中,分子力(引力)先做正功,分子势能减少;后为斥力做负功,分子势能增加。

5.B 解析:在这个问题中,水银柱原来是*衡的,后来因为自由下落有加

速度而失

去*衡,发生移动。开始时被封闭气体压强 p1 ? p0 ? ? gL ,气体体积

V1 ? l1S 。

自由下落时,水银柱受管内气体向下的压力 p2S 、重力 G 和大气向上的压

力 p0S ,如

图所示,根据牛顿第二定律可得 p0S ? G ? p0S ? mg ,因为 G ? mg ,所



p2S ? p0S ? 0 ,解得 p2 ? p0 ,即 p2 ? p1 。再由玻意耳定律得 p1V1 ? p2V2 ,即 p1l1S ? p2l2S ,因

为 p2 ? p1 ,所以 l2 ? l1 ,即空气柱长度将变短。
6.A 解析:假设上提时水银柱不动,则封闭气体压强减小,在大气压的作用下水银柱上升,而封闭 气体由于压强减小,体积增大。
7.AB 解析:首先,因为 bc 的延长线通过原点,所以 bc 是等容线,即气体体积在 bc 过程中保持不 变,选项 B 正确; ab 是等温线,压强减小则体积增大,选项 A 正确;cd 是等压线,温度降低则体

积减小,选项 C 错误;连接 aO 交 cd 于 e ,则 ae 是等容线,即Va ? Ve ,因为Vd ? Ve ,所以Vd ? Va ,
所以 da 过程中体积不是保持不变,选项 D 错误。
8.B 解析:气体分子运动的特点;在某一温度下,气体分子速率都呈“中间多,两头少”的规律分 布,即中等速率的分子数多,速率很大和很小的分子数少;当气体温度升高时,气体分子运动的*
均速率变大,但中等速率的分子数减少。则题图中三条曲线所对应的温度关系是TⅢ ? TⅡ>TⅠ,因此
选项 B 正确。
9.解析:对航天服内气体,开始时压强为 p1 ? 1?105 Pa ,体积为V1 ? 2L ,到达太空后压强为 p2 气

体体积为V2 ? 4L 。由等温变化的玻意耳定律得 p1V1 ? p2V2 ,解得 p2 ? 5?104 Pa 。航天服内,温

度不变,气体分子*均动能不变,体积膨胀,单位体积内的分子数减少,单位时间撞击到单位面积 上的分子数减少,故压强减小。 10.解析:(1)以活塞为研究对象,受力分析得

pS ? p0S ? mg

解得气体的压强为

p

?

p0

?

mg S

(2)以被封闭气体为研究对象,气体经历等压变化:

初状态:V1 ? hS T1 ? 273K ? t

末状态:V2 ? 2hS T2 ? 273K ? t?

由盖—吕萨克定律 V1 ? V2 T1 T2

得 hS ? 2hS 273K ? t 273K ? t?
解得 t? ? 273K ? 2t

?t ? t? ?t ? 273K ? t

答案:(1)

p0

?

mg S

(2) 273K ? t

11.解析:设恒温槽的温度为 T2 ,由题意知T1 ? 273K

A 内气体发生等容变化,根据查理定律得

p1 ? p2



T1 T2

p1 ? p0 ? ph1



p2 ? p0 ? ph2



联立①②③式,代入数据得
T2 ? 364K (或 91℃) 12.解析:开始加热活塞上升的过程封闭气体做等压变化。设汽缸横截面积为 S ,活塞恰上升到汽缸 上部挡板处时气体温度为 t ,则对于封闭气体, 状态一:T1 ? (27 ? 273) K ,V1 ? LS ;
状态二:T ? (t ? 273)K,V ? 2LS 。

由 V ? T ,可得 t ? 273 ? 2LS ,解得 t ? 327℃。

V1 T1

300 LS

(1)当加热到127℃时,活塞没有上升到汽缸上部挡板处,设此时活塞离底部高度为 h ,对于封闭
气体:

初状态:T1 ? 300K ,V1 ? LS ;

末状态:T2 ? 400K ,V2 ? hS 。

由 V2 ? T2 ,可得 hS ? 400 ,解得 h ? 4 L

V1 T1

LS 300

3

(2)设当加热到 427℃时气体的压强变为 p3 ,在此之前活塞已上升到汽缸上部挡板处,对于封闭
气体,
初状态:T1 ? 300K ,V1 ? LS , p1 ? 1.0 ?105 Pa ;

末状态:T3 ? 700K ,V3 ? 2LS



p3V3 T3

?

p1V1 T1

,可得

p3

? V1T3 V3T1

p1 ? 1.17 ?105 Pa

答案:(1) 4 L 3

(2)1.17?105 Pa

13.解析:对 A 部分气体:

初态: pA ? 1.8?105 Pa ,VA ? 2V ,TA ? 400K

末态: pA?,VA?,TA? ? 300K

由状态方程得 pAVA ? pA?VA?

TA

TA?

即 1.8?105 ? 2V ? pA?VA?



400

300

对 B 部分气体:
初态: pB ? 1.2 ?105 Pa ,VB ? V ,TB ? 300K

末态: pB?,VB?,TB? ? 300K

由状态方程得 pBVB ? pB?VB?

TB

TB?

即 1.2?105 ?V ? pB?VB?



300

300

又对 A、B 两部分气体: pA? ? pB? ③

VA? ?VB? ? 3V



由①②③④联立得 pA? ? pB? ? 1.3?105

答案: pA? ? pB? ? 1.3?105 Pa




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