高中物理选修3-3：《理想气体状态方程》含解析.pdf

1 第四单元理想气体状态方程(时间：90 分钟，满分：100 分)一、选择题(本题共 12 小题，每小题5 分，共 60 分在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求全部选对的得5 分，选对但不全的得3 分，有选错或不答的得0 分)1某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A外界对胎内气体做功，气体内能减小B外界对胎内气体做功，气体内能增大C胎内气体对外界做功，内能减小D胎内气体对外界做功，内能增大2如图所示是理想气体经历的两个状态的pT 图象，对应的pV 图象应是()3一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体的压强增大，从分子微观角度来分析，这是因为()A气体分子的平均动能增大B单位时间内器壁单位面积上分子碰撞的次数增多C气体分子数增加D气体分子对器壁的碰撞力变大4一定质量的某种理想气体的压强为p，热力学温度为T，单位体积内的气体分子数为 n，则()Ap 增大，n 一定增大BT 减小，n 一定增大C.pT增大时，n 一定增大D.pT增大时，n 一定减小5.一定质量的某种理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd 和da 这四个过程在pT 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，cd 平行于 ab，由图可以判断()Aab 过程中气体体积不断减小Bbc 过程中气体体积不断减小Ccd 过程中气体体积不断增大Dda 过程中气体体积不断增大名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 7 页 -2 6.一定质量的理想气体做等压变化时，其 Vt 图象如图所示，若保持气体质量不变，使气体的压强增大后，再让气体做等压变化，则其等压线与原来相比，下列可能正确的是()A等压线与t 轴之间夹角变大B等压线与t 轴之间夹角变小C等压线与t 轴交点的位置不变D等压线与t 轴交点的位置一定改变7一绝热容器内封闭着一些气体，容器在高速运输途中突然停下来，则下列说法正确的是()A因气体温度与机械运动的速度无关，故容器中温度不变B因容器是绝热的，故容器中气体温度不变C因容器突然停止运动，气体分子运动的速度亦随之减小，故容器中温度降低D容器停止运动时，由于分子和容器壁的碰撞，机械运动的动能转化为分子热运动的动能，故容器中气体温度将升高8一钢筒内装有压缩空气，当打开阀门后气体迅速从筒内逸出，很快筒内气体的压强与大气压强p0相同，然后立即关闭阀门如果钢瓶外部环境保持温度不变，经较长的时间后筒内的气体压强()A等于 p0B大于 p0C小于 p0D无法判定9.如图中 A、B 两点代表一定质量的理想气体的两个不同的状态，状态 A 的温度为TA，状态 B 的温度为TB；由图可知()ATB2TABTB4TACTB6TADTB8TA10已知湖水深度为20 m，湖底水温为4，水面温度为17，大气压强为1.0105Pa.当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g10 m/s2，1.0103kg/m3)()A12.8 倍B8.5 倍C3.1 倍D2.1 倍11教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10 时的温度为15，下午2 时的温度为25，假设大气压强无变化，则下午 2 时与上午10 时相比较，房间内的()A空气分子密集程度增大B空气分子的平均动能增大C空气分子的速率都增大D空气质量增大12.如图所示，一定质量的理想气体由状态A 沿平行于纵轴的直线变化到状态 B，则它的状态变化过程是()名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 7 页 -3 A气体的温度不变B气体的内能增加C气体分子的平均速率减小D气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数不变题号123456789101112 答案二、非选择题(本题共 4 小题，共 40 分按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，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，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5103m2，一定质量的理想气体被质量为2.0 kg 的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为_Pa(大气压强取1.01 105 Pa，g 取 10 m/s2)若从初温27 开始加热气体，使活塞离汽缸底部的高度由0.50 m 缓慢地变为0.51 m，则此时气体的温度为 _(取 Tt 273 K)14(10 分)一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图所示，pT 和 VT图各记录了其部分变化过程(1)试求温度600 K 时气体的压强；(2)在 pT 图象上将温度从400 K 升高到 600 K 的变化过程补充完整名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 7 页 -4 15.(10 分)有一空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中液面与A 点齐平现缓慢将其压到更深处，筒中液面与B 点齐平，此时筒中气体长度减为原来的23.若测得 A 点压强为 1.2105Pa，不计气体分子间相互作用，且筒内气体无泄漏(1)求液体中 B 点的压强；(2)从微观上解释气体压强变化的原因16.(10 分)如图所示为一均匀薄壁U 形管，左管上端封闭，右管开口且足够长，管的横截面积为S，内装有密度为 的液体 右管内有一质量为m 的活塞搁在固定卡口上，卡口与左管上端等高，活塞与管壁间无摩擦且不漏气温度为T0时，左、右管内液面等高，两管内空气柱(可视为理想气体)长度均为L，压强均为大气压强p0，重力加速度为g，现使左、右两管温度同时缓慢升高，在活塞离开卡口上升前，左右两管液面保持不动求：(1)温度升高到T1为多少时，右管活塞开始离开卡口上升；(2)温度升高到T2为多少时，两管液面高度差为L.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 7 页 -5 参考答案与解析149解析：选 D.中午，车胎内气体温度升高，内能增大，车胎体积增大，气体对外做功选项D 正确250解析：选 C.由 pT 图象可知，气体先经历等容变化，后经历等温变化，所以对应的 pV 图象是 C，所以 C 正确，A、B、D 错误351解析：选 B.温度不发生变化，分子的平均动能不变，分子对器壁的碰撞力不变，故 A、D 错；质量不变，分子总数不变，C 错误；体积减小，气体分子密集程度增大，单位时间内器壁单位面积上分子碰撞次数增多，故B 正确452解析：选 C.只有 p 或 T 变化时，不能得出体积的变化情况，A、B 错误；pT增大，V 一定减小，单位体积内的分子数一定增大，C 正确，D 错误553解析：选 BCD.四条直线段只有ab 是等容过程，A 错误；连接Ob、Oc 和 Od，则 Ob、Oc、Od 都是一定质量的理想气体的等容线，依据pT 图中等容线的特点(斜率越大，气体体积越小)，比较这几条图线的斜率，即可得出 VaVbVdVc，故 B、C、D 都正确654解析：选 BC.对于一定质量气体的等压线，其Vt 图线的延长线一定过t 轴上 273.15 的点，故C 项正确，D 项错误；气体压强增大后，温度还是0 时，由理想气体状态方程pVT C 可知，V0减小，等压线与t 轴夹角减小，A 项错误，B 项正确755解析：选 D.只有与分子微观热运动所对应的动能才能包括在气体的内能之中，而与气体宏观运动所对应的动能，应属于气体的机械能中的动能当容器在高速运输途中突然停下来时，气体分子与器壁撞击，使气体分子的定向运动转化为分子的无规则运动，于是气体整体的宏观运动的动能就转化成气体分子微观热运动的动能，即机械能转化为内能，使气体的温度升高856解析：选 B.气体迅速膨胀时温度降低，刚关闭阀门时，筒内温度低，当和环境温度达到热平衡后，筒内压强变大957解析：选 C.对于 A、B 两个状态应用理想气体状态方程pAVATApBVBTB可得：TBTApBVBpAVA3p04V02p0V06，即 TB 6TA，C 项正确1058解析：选 C.对气泡内气体：在湖底处p1p0gh，V1，T1277 K；在水面时，p2p0，V2，T2290 K.由理想气体状态方程：p1V1T1p2V2T2，代入数据得V2V1p1T2p2T13.1，故 C 对名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 7 页 -6 1159解析：选 B.温度升高，气体分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数一定减少，故A、D 项错误，B 项正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C 项错误1260解析：选 B.从 pV 图象中的AB 图线知，气体状态由A 变到 B 为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比选项A 中温度不变是不正确的，应该是压强增大，温度升高气体的温度升高，内能增加，选项B 正确气体的温度升高，分子平均速率增加，故选项C 错误气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加，故选项D 是错误的1361解析：活塞的受力情况如图，由平衡条件得，pSp0S mg，则 pp0S mgSp0mgS1.01105 Pa2.0 105103Pa1.05105Pa.由盖 吕萨克定律V1T1V2T2得 T2V2T1V1h2T1h10.513000.5K306 K t2T2 273 K 33.答案：1.0510533 1462解析：(1)p11.0105Pa，V12.5 m3，T1400 K，p2？，V23 m3，T2600 K，p1V1T1p2V2T2p2p1V1T2T1V21.25105 Pa.(也可以利用图象来解，但要有必要的说明)(2)图象如图所示答案：(1)1.25 105 Pa(2)见解析图1563解析：(1)由题意知气体做等温变化则有 pAVpB23V代入数据得pB1.8105Pa.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 7 页 -7(2)在缓慢下压过程中，温度不变，气体分子的平均动能不变；但单位体积内的气体分子数增多，单位时间内气体分子碰撞器壁的次数增多，气体的压强变大答案：(1)1.8105Pa(2)见解析1664解析：(1)活塞刚离开卡口时，对活塞mgp0Sp1S得：p1p0mgS两侧气体体积不变，对右管气体p0T0p1T1得：T1T01mgp0S.(2)左管内气体，V23L2S，p2p0mgSgL应用理想气体状态方程：p0LST0p2V2T2得 T23T02p0p23T02p0p0mgSgL.答案：(1)T01mgp0S(2)3T02p0p0mgSgL名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 7 页 -。