课下巩固训练(8) 理想气体 气体实验定律的微观解释-【正禾一本通】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）

[课下巩固训练(八)]　理想气体　气体实验定律的微观解释 ________________________________________________________________________ (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟)　　　　　　　　　　　　　　　 【基础应用题】 1．(多选)关于理想气体的性质，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．理想气体是人为规定的，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，平均动能增大，则温度一定升高 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 2．(多选)一定质量的气体，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 解析：选ACD。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。 3．一定质量的理想气体，经历了如图所示的状态变化过程，则以下三个状态的温度之比是(　　 ) A．1∶3∶5 B．3∶6∶5 C．3∶2∶1 D．5∶6∶3 解析：选B。由理想气体状态方程＝C(C为常量)，可知pV＝TC，即p、V的乘积与温度T成正比，故B正确。 4．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　 ) A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大 B．温度不变，压强减小时，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多 C．压强不变，温度降低时，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 D．温度升高，压强和体积可能都不变 解析：选A。理想气体的质量一定，分子的总数是一定的，体积不变，分子的数密度不变，故要使压强增大，分子的平均动能一定增大，A正确；当温度不变时，分子的平均动能不变，要使压强减小，则分子的数密度一定减小，即单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少，B错误；当温度降低时，分子的平均动能减小，要保证压强不变，则分子的数密度一定增大，单位时间内撞击单位面积器壁的气体分子数增多，C错误；温度升高，压强和体积至少有一个要发生变化，不可能都不变，D错误。 5．如图所示，一端封闭的粗细均匀的玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时V1＝2V2，现将玻璃管缓慢地均匀加热，则下列说法正确的是(　　 ) A．加热过程中，始终保持V1′＝2V2′ B．加热后V1′ >2V2′ C．加热后V1′< 2V2′ D．条件不足，无法确定 解析：选A。设大气压为p0，由题图可知，封闭气体的压强p1＝p0＋h1，p2＝p0＋h1＋h2，对气体加热过程气体压强不变，即气体发生等压变化，由盖­吕萨克定律知，气体体积的变化量ΔV＝V，由于均匀加热，温度变化相等，所以ΔV1＝2ΔV2，又因为V1＝2V2，所以V1′＝2V2′，故A正确。 6．(2024·山东威海期末)如图所示，两端封闭的U形管竖直放置，管内充有水银将两段空气柱分别封闭在两管内，两空气柱温度相同，若同时让两段空气柱升高或降低相同温度，则两管内水银面的高度差h的变化情况是(　　 ) A．升高相同温度，h变大；降低相同温度，h变小 B．升高相同温度，h变小；降低相同温度，h变大 C．无论升高或降低相同温度，h都变大 D．无论升高或降低相同温度，h都变小 解析：选A。由题图可知p左＝p右＋ph，假设气体体积不变，由查理定律可知，气体压强变化量Δp＝p，初状态时p左>p右，T相等，如果同时使两边空气柱升高相同的温度，则左边增加的压强大于右边增加的压强，水银柱向右边流动，两水银面高度差h增大；如果同时使两边空气柱降低相同的温度，则左边减小的压强大于右边减小的压强，水银柱向左边流动，两水银面高度差h减小，故A正确，B、C、D错误。 【综合提升题】 7．(多选)如图，一内壁光滑、竖直放置的密闭汽缸内，有一个质量为m的活塞将汽缸内气体分为上、下两部分：气体A和B。原来活塞恰好静止，两部分气体的温度相同，现在将两部分气体同时缓慢升高相同温度，则(　　) A．活塞将静止不动 B．活塞将向上移动 C．A气体的压强改变量比B气体的压强改变量大 D．A气体的压强改变量与B气体的压强改变量相同 解析：选BD。假设活塞不动，则两部分气体都发生等容变化。根据查理定律可知Δp＝ΔT，因为两部分气体的初态温度相同，两部分气体同时缓慢升高相同温度，但下面气体初态压强大，则下面气体增加的压强大，故活塞将向上移动，A错误，B正确；初态pA＋＝pB，最终稳定后，pA′＋＝pB′，所以pA′－pA＝pB′－pB，A气体的压强改变量与B气体的压强改变量相同，故C错误，D正确。 8．(2024·云南昆明检测)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 解析：选A。以气泡内的气体为研究对象，初状态p1＝p0＋ρ水gh，V1＝π＝V，T1＝(273＋7) K＝280 K；末状态p2＝p0，V2＝π＝8V，T2＝(273＋27) K＝300 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。 9．如图所示的p ­V图像中，1、2、3三个点代表某容器中一定质量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则N1________N2，T1________T3，N2________N3。(填“大于”“小于”或“等于”) 解析：对一定质量的理想气体，为定值，由p ­V图像可知，＝＝，所以T1＝T3>T2。状态1与状态2气体体积相同，单位体积内分子数相同，但状态1下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击单位面积器壁的平均次数更多，即N1>N2；状态2与状态3气体压强相同，状态3下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击单位面积器壁的平均次数较少，即N2>N3。 答案：大于　等于　大于 10．如图(a)所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为S＝2×10－3 m2、质量为m＝4 kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm，在活塞的右侧12 cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K，大气压强p0＝1.0×105 Pa。现将汽缸竖直放置，如图(b)所示，取g＝10 m/s2。求： (1)活塞与汽缸固定连接卡环之间的距离； (2)加热到630 K时封闭气体的压强。 解析：(1)汽缸水平放置时 p1＝p0＝1.0×105 Pa，T1＝300 K V1＝24 cm×S＝4.8×10－4 m3 当汽缸竖直放置时 p2＝p0＋＝1.2×105 Pa T2＝T1＝300 K，V2＝HS 根据理想气体状态方程有＝ 解得H＝20 cm 所以活塞与汽缸固定连接卡环之间的距离为16 cm。 (2)假设加热到T3时，恰好到达卡环处时 p3＝p2＝p0＋＝1.2×105 Pa V3＝36 cm×S＝7.2×10－4 m3 根据理想气体状态方程有＝ 解得T3＝540 K 所以加热到630 K时，活塞已经到达卡环处，则气体发生等容变化，由查理定律有 ＝ 解得p4＝1.4×105 Pa。 答案：(1)16 cm　(2)1.4×105 Pa 【创新拔高题】 11．(2024·河南信阳期末)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两段水银柱均封闭有长为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。 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研究，根据理想气体状态方程有 ＝ 解得T2＝280.32 K。 (2)气柱a发生等压变化，则＝ 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。 答案：(1)280.32 K　(2)2.24 cm 学科网（北京）股份有限公司 $$