课时梯级训练(9) 理想气体 气体实验定律的微观解释（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

课时梯级训练(9)　理想气体　气体实验定律的微观解释 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．理想气体是理想化模型，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 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，理想气体严格遵从气体实验定律，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；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，分子平均动能增大，则温度一定升高，C正确；只有当压强不太大，温度不太低时，才可以将氦气当作理想气体，D错误。 2．对于一定质量的理想气体，下列状态变化可能实现的是(　　) A．保持压强和体积不变，只改变它的温度 B．保持压强不变，同时降低温度并增大体积 C．保持温度不变，同时增大体积和压强 D．保持体积不变，同时增大压强并升高温度 D　解析：由理想气体的状态方程＝C(常量)可知，保持压强和体积不变，则温度不变，A错误；保持压强不变，同时降低温度，则体积减小，B错误；保持温度不变，增大体积时压强减小，C错误；保持体积不变，增大压强时，温度升高，D正确。 3．(多选)关于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，气体分子的数密度一定减小 C．压强不变，温度降低时，气体分子的数密度一定减小 D．温度升高，压强和体积可能都不变 AB　解析：体积不变，分子的数密度就保持不变，压强增大，说明分子对器壁的平均撞击力变大了，即分子的平均动能增大了，A正确；温度不变，分子平均动能不变，压强减小，说明单位时间内撞击器壁单位面积的分子数在减小，表明气体分子的数密度减小了，B正确；温度降低，分子平均动能减小，分子撞击器壁的平均作用力减小，要保持压强不变，则要增大单位时间内撞击器壁单位面积的分子数，即气体分子的数密度要增大，C错误；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D错误。 4．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分别为T1、T2、T3，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 B　解析：以活塞为研究对象，对T1、T2状态下的气体有p1S＝Mg＋p0S，p0S＋Mg＝p2S，对T3状态下的气体有p0S＋Mg＋mg＝p3S，可以得出p1＝p2<p3；根据理想气体状态方程＝＝，因V1<V2，p1＝p2，则T1<T2，因V2＝V3，p2<p3，则T2<T3，即T1<T2<T3，B正确。 5．如图所示，U形管左端封闭，右端开口，左管横截面积为右管横截面积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为26 cm、温度为280 K的空气柱，左右两管水银面高度差为36 cm，外界大气压为76 cmHg。若给左管的封闭气体加热，使管内空气柱长度变为30 cm，(忽略温度对水银体积的影响)则此时左管内气体的温度为多少？ 答案：420 K 解析：以封闭气体为研究对象，设左管横截面积为S，当左管封闭的空气柱长度变为30 cm时，左管水银柱下降4 cm，右管水银柱上升8 cm，两端水银柱高度差为h′＝24 cm，由题意得V1＝L1S＝26S，p1＝p0－ph＝76 cmHg－36 cmHg＝40 cmHg，T1＝280 K，p2＝p0－ph′＝52 cmHg，V2＝L2S＝30S。由理想气体状态方程＝，解得T2＝420 K。 6．(多选)对于一定质量的气体，当它们的压强和体积发生变化时，以下说法正确的是(　　) A．压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变 B．压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小 C．压强增大，体积减小时，其分子平均动能一定不变 D．压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大 AD　解析：质量一定的气体，压强和体积增大，由＝C知T将增大，则分子平均动能增大；压强增大体积减小时，由＝C知，温度可能变化；压强减小，体积增大时，由＝C知，温度可能增大，A、D正确，B、C错误。 7．(多选)(2024·河北石家庄高二检测)如图所示为一定质量的理想气体由状态A到状态B再到状态C的p－T图像，下列说法正确的是(　　) A．状态A到状态B过程，气体密度变大 B．状态A到状态B过程，气体密度变小 C．A、C两状态气体分子单位时间内撞击单位面积的次数相等 D．A、C两状态气体分子对容器壁上单位面积的平均撞击力相等 BD　解析：根据＝C可知状态A到状态B过程中，压强减小，温度升高，则体积变大，气体密度变小，A错误，B正确；A、C两状态压强相等，气体分子对容器壁上单位面积的平均撞击力相等，但是温度和体积不等，则气体分子单位时间内撞击单位面积的次数不相等，C错误，D正确。 8．(2024·河北石家庄模拟)如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置在水平地面上，一竖直弹簧一端固定，另一端连接一个横截面积为20 cm2的活塞，活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60 cm处固定有卡环(大小不计)，活塞只能在卡环上方滑动。开始时活塞处在卡环上，弹簧处于原长，缸内气体的压强等于大气压强p0＝1.0×105 Pa，温度T0＝300 K。现缓慢加热汽缸内气体，当温度升高到T1＝330 K时，活塞恰好离开卡环，当温度升高到T2时，弹簧被压缩了x＝20 cm。已知弹簧的劲度系数k＝100 N/m，重力加速度g取10 m/s2，弹簧始终处于弹性限度内。求： (1)活塞的质量； (2)T2的值。 (1)2 kg　(2)480 K 解析：(1)活塞恰好离开卡环时，封闭气体的压强为p1＝p0＋ 气体进行等容变化，则由查理定理 ＝ 代入数据解得m＝2 kg。 (2)当温度升高到T2时，弹簧被压缩了x＝20 cm。封闭气体的压强为 p2＝p0＋＝1.2×105 Pa 由理想气体状态方程＝ 解得T2＝480 K。 9．(2024·甘肃兰州模拟)某同学设计一装置来探究容器内气体状态受外界环境变化的影响。如图所示，在容器上插入一根两端开口足够长的玻璃管，接口用蜡密封。玻璃管内部横截面积S＝0.5 cm2，管内一长h＝11 cm的静止水银柱封闭着长度 l1＝20 cm的空气柱，此时外界环境的温度 t1＝27 ℃。现把容器浸没在水中，水银柱静止时下方的空气柱长度变为l2＝10 cm，已知容器的容积V＝290 cm3。求： (1)水的温度T； (2)若容器未浸入水中，向玻璃管加注水银，使水银柱的长度增加Δh＝1.5 cm，仍使水银柱静止时下方的空气柱长度为10 cm，求外界大气压p0。 答案：(1)295 K　(2)77.5 cmHg 解析：(1)以封闭气体为研究对象，由盖­吕萨克定律可得＝ 代入数据解得T＝295 K。 (2)根据题意，加注水银的过程中气体做等温变化，根据玻意耳定律可得 (p0＋h)(V＋Sl1)＝(p0＋h＋Δh)(V＋Sl2) 代入数据解得p0＝77.5 cmHg。 学科网（北京）股份有限公司 $$