课时测评9 理想气体和气体实验定律的微观解释-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（人教版2019）

课时测评9　理想气体和气体实验定律的微观解释 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－10题，每题4分，共40分) 1．(多选)关于理想气体，下列说法正确的是(　　 ) A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在 B．理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体 C．一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高 D．氦气是液化温度最低的气体，任何情况下均可当作理想气体 答案：ABC 解析：理想气体是物理学上为了简化问题而引入的一个理想化模型，在现实生活中不存在；严格遵从气体实验定律的气体是理想气体，实际中只要气体的压强不太大，温度不太低，都可以近似看成理想气体，A、B正确，D错误；温度是分子平均动能的标志，一定质量的理想气体忽略了分子势能，所以它的内能增大，则分子平均动能增大，温度一定升高，C正确。 2．(多选)对于一定质量的理想气体，下列过程可能发生的是(　　) A．气体的温度变化，但压强、体积保持不变 B．气体的温度、压强保持不变，而体积发生变化 C．气体的温度保持不变，而压强、体积发生变化 D．气体的温度、压强、体积都发生变化 答案：CD 解析：根据理想气体状态方程＝C，可知气体的温度变化，压强和体积至少有一个物理量变化，故A错误；气体的温度、压强保持不变，则体积也保持不变，故B错误；气体的温度保持不变，而压强、体积发生变化，但压强和体积的乘积不变，故C正确；气体的温度、压强、体积可以同时都发生变化，故D正确。 3．关于气体的状态变化，下列说法正确的是(　　) A．一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍 B．任何气体由状态1变化到状态2时，一定满足方程＝ C．一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，则气体可能压强减半，热力学温度加倍 D．一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍，则气体可能体积加倍，热力学温度减半 答案：C 解析：一定质量的理想气体压强不变，体积与热力学温度成正比，温度由100 ℃上升到200 ℃时，体积V2＝V1＝V1≈1.27V1，故A错误；理想气体状态方程成立的条件为气体可看作理想气体且质量不变，故B错误；由理想气体状态方程＝C可知，C正确，D错误。 4．在一定的温度下，一定质量的气体体积减小时，气体的压强增大，这是由于(　　) A．单位体积内的分子数增多，单位时间内、单位面积上分子对器壁碰撞的次数增多 B．气体分子的数密度变大，分子对器壁的吸引力变大 C．每个气体分子对器壁的撞击力都变大 D．气体密度增大，单位体积内分子质量变大 答案：A 解析：气体的压强是由于大量的气体分子做无规则运动碰撞器壁而产生的，不是气体分子与器壁吸引引起的，故B错误；由于温度不变，因此气体分子的平均动能不变，对器壁的平均撞击力不变，但对于单个分子而言，其对器壁的撞击力可能变大，因此并不是每个气体分子对器壁的撞击力都变大而使压强变大的，而是因为温度一定时，体积减小，单位体积内的分子数增多，单位时间内、单位面积上分子对器壁碰撞的次数增多而使压强增大的，故A正确，C错误；气体密度增大，单位体积内分子质量变大，但单位体积内的分子质量变大并不是压强增大的原因，故D错误。故选A。 5.(2024·江苏盐城市高二期末)密闭的容器中一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示。下列说法中正确的是(　　) A．a→b过程中，气体分子的平均动能增大 B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大 C．c→a过程中，单位体积分子数增大 D．c→a过程中，器壁在单位面积上、单位时间内所受气体分子碰撞的次数增多 答案：D 解析：a→b过程中，温度不变，所以气体分子的平均动能不变，A错误；b→c过程中，气体压强不变，温度降低，根据＝C可知，体积减小，B错误；c→a过程中，根据＝C可知，气体体积不变，而气体的总数不变，所以单位体积分子数不变，由于压强变大，温度升高，分子热运动剧烈，器壁在单位面积上、单位时间内所受气体分子碰撞的次数增多，C错误，D正确。故选D。 6．湖底温度为7 ℃，有一球形气泡从湖底升到水面时(气体质量恒定)，其直径扩大为原来的2倍。已知水面温度为27 ℃，大气压强p0＝1×105 Pa，水的密度ρ水＝1×103 kg/m3，重力加速度g＝10 m/s2，气泡内气体为理想气体，则湖水深度约为(　　) A．65 m　　　　　　　 B．55 m C．45 m D．25 m 答案：A 解析：以气泡内的气体为研究对象，初状态p1＝p0＋ρ水gh，V1＝π，T1＝(7＋273.15) K＝280.15 K，末状态p2＝p0，V2＝π＝8V1，T2＝(27＋273.15) K＝300.15 K，由理想气体状态方程得＝，代入数据解得h≈65 m，故A正确，B、C、D错误。 7.如图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气(视为理想气体)。若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是(　　) A．温度降低，压强增大 B．温度升高，压强不变 C．温度升高，压强减小 D．温度不变，压强减小 答案：A 解析：对于一定质量的理想气体有＝C，则当温度降低，压强增大时，体积减小，故A正确；当温度升高，压强不变时，体积增大，故B错误；当温度升高，压强减小时，体积增大，故C错误；当温度不变，压强减小时，体积增大 ，故D错误。 8．(多选)一定质量的理想气体，处于某一初态，现要使它经过一些状态变化后回到初始温度，下列过程可能实现上述要求的是(　　) A．先等压压缩，后等容增压 B．先等容增压，后等压膨胀 C．先等压膨胀，后等容减压 D．先等容减压，后等压膨胀 答案：ACD 解析：根据理想气体状态方程＝C可知，等压压缩过程中温度降低，等容增压过程中温度升高，可能回到初始温度，A正确；等容增压过程中温度升高，等压膨胀过程中温度升高，不可能回到初始温度，B错误；等压膨胀过程中温度升高，等容减压过程中温度降低，可能回到初始温度，C正确；等容减压过程中温度降低，等压膨胀过程中温度升高，可能回到初始温度，D正确。 9．如图所示，一定质量的理想气体用质量为M的活塞封闭在容器中，活塞与容器间光滑接触，在图中三种稳定状态下的温度和体积分别为T1、T2、T3和V1、V2、V3，已知V1＜V2＝V3，则T1、T2、T3的大小关系为(　　 ) A．T1＝T2＝T3 B．T1<T2<T3 C．T1>T2>T3 D．T1<T2＝T3 答案：B 解析：以活塞为研究对象，对T1、T2状态下的活塞有p0S＋Mg＝p1S，p0S＋Mg＝p2S，对T3状态下的活塞和小物块整体有p0S＋Mg＋mg＝p3S，可得p1＝p2<p3；根据理想气体状态方程有＝＝，因V1<V2，p1＝p2，则T1<T2，因V2＝V3，p2<p3，则T2<T3，即T1<T2<T3，B正确。 10.(多选)一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在p-T图像中都是直线段，ab和dc的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，ad平行于纵轴。由图可以判断(　　 ) A．ab过程中气体体积不断减小 B．bc过程中气体体积不断减小 C．cd过程中气体体积不断增大 D．da过程中气体体积不断增大 答案：BD 解析：由＝C即p＝T可知，ab、cd都是等容变化，且图像斜率越大，气体体积越小，结合题图可知，bc过程中气体体积不断减小，da过程中气体体积不断增大，故B、D正确，A、C错误。 11．(10分)负压救护车的核心是负压舱，如图所示，它是一个负压隔离单元，其内部空间对应的尺寸为2 500 mm×1 500 mm×2 000 mm(长、宽、高)。它不工作时为开放状态，工作时通过顶部循环过滤的进、排气高效净化系统保证隔离单元内为负压环境及内部空气流通。已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，环境温度T0＝280 K，负压隔离单元正常工作时温度为T＝300 K，此时内部压强比外界低Δp＝20 Pa，空气可视为理想气体。求负压隔离单元从开放状态转为正常工作状态需向外界排出的空气占原空气的百分比(计算结果保留2位有效数字)。 答案：6.7% 解析：以负压隔离单元内部气体为研究对象，初状态T0＝280 K，p0＝1.0×105 Pa，V0＝2 500 mm×1 500 mm×2 000 mm＝7.5 m3 末状态T＝300 K，p＝p0－Δp＝99 980 Pa 设此时全部气体的体积为V，根据理想气体状态方程得＝ 在末状态排出气体的体积ΔV＝V－V0 向外排出的空气占原空气的百分比η＝×100% 联立并代入数据解得η≈6.7 %。 12.(10分)如图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，右管口封闭，左管开口，管内A、B两段水银柱将管内封闭有长均为10 cm的a、b两段气体，水银柱A长为5 cm，水银柱B在右管中的液面比在左管中的液面高5 cm，大气压强为75 cmHg，环境温度为320 K，现将环境温度降低，使气柱b长度变为9 cm，求： (1)降低后的环境温度； (2)水银柱A下降的高度。 答案：(1)280.32 K　(2)2.24 cm 解析：(1)开始时，左管中气柱a的压强为 p1＝75 cmHg＋5 cmHg＝80 cmHg 右管中气柱b的压强为 p2＝p1－5 cmHg＝75 cmHg 温度降低后，气柱a的压强不变，气柱b的压强为 p2′＝p1－7 cmHg＝73 cmHg 对气柱b，根据理想气体状态方程得 ＝ 解得T2＝280.32 K。 (2)气柱a发生等压变化，则有＝ 解得L1′＝8.76 cm 则水银柱A下降的高度为 h＝1 cm＋10 cm－8.76 cm＝2.24 cm。 学生用书第49页 学科网（北京）股份有限公司 $$