内容正文:
2025-2026学年高二物理(选择性必修3)周周练
第二章 周周练03气体、液体和固体 第1-3节
(时间:75分钟 分数:100分)
1、 选择题(本题共12小题,共48分。其中1~9题为单选题,每小题4分;10--12题为多选题, 每小题4分,漏选得2分,错选得0分)
1.关于理想气体,下列说法中正确的是( )
A.热平衡时,两系统的温度相同,压强、体积也一定相同
B.温度变化1℃,也就是温度变化1K
C.气体温度趋近于绝对零度时其体积为零
D.温度升高时,气体分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比可能不变
2.一定质量的理想气体,状态变化过程如图中ABC图线所示,其中BC为一段双曲线。若将这一状态变化过程表示在下图中的p-T图像或V-T图像上,下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
3.网上热卖的一科普小制作——斯特林发动机如下图甲所示,它是通过汽缸内的气体经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力的,因此又被称为热气机。如图乙所示,在斯特林循环的图像中,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,整个过程由两个等温过程和两个等容过程组成,状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图丙所示。则下列说法正确的是( )
A.状态B→状态C的过程中,单位体积中的气体分子数目增大
B.状态B气体分子的平均动能大于状态D气体分子的平均动能
C.状态A对应的是图丙中的图线①
D.状态C中每个气体分子的动能都比状态A中的大
4.如图所示,在一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管,接口处用蜡密封,吸管中引入一小段油柱(长度可以忽略),如果不计外界大气压的变化,在吸管上标上温度刻度值,就是一个简易的温度计,罐内气体可视为理想气体,则( )
A.温度升高后罐中气体压强增大
B.增大铝罐体积可增加测温范围
C.在空间站中该温度计不可使用
D.吸管上的温度刻度值左小右大
5.如图所示,一定质量的气体从状态a沿图线变化到状态b,则气体可能( )
A.温度升高 B.内能增大
C.温度降低 D.内能不变
6.容积V=20L的钢瓶充满氧气后,压强p=10atm,打开钢瓶阀门,让氧气分装到容积为的小瓶中去,小瓶子已抽成真空。分装完成后,每个小钢瓶的压强=2atm。在分装过程中无漏气现象,且温度保持不变,那么最多可能装的瓶数是( )
A.4瓶 B.10瓶 C.16瓶 D.20瓶
7.如图所示,在倾角的光滑斜面上,放置一个带有活塞A的导热汽缸B,当活塞A用轻弹簧拉住时活塞到汽缸底部的距离为;当让汽缸B开口向下、汽缸底部被轻弹簧拉住时,活塞到汽缸底部的距离为,并测得= 0.8。已知活塞的质量为m,重力加速度为g,大气压强与汽缸横截面积S的乘积S = 8mg,操作过程中环境温度不变,轻弹簧平行于斜面,sin37°=0.6.则汽缸的质量M为( )
A.m B.2.6m C.3.5m D.3.9m
8.如图所示,a、b、c是三根完全相同的玻璃管,一端封闭,管内各用相同长度的一段水银柱封闭了质量相等的空气,a管竖直向下做自由落体运动,b管竖直向上做加速度为g的匀加速运动,c管沿倾角为45°的光滑斜面下滑,若空气温度始终不变,当水银柱相对管壁静止时,a、b、c三管内的空气柱长度La、Lb、Lc间的关系为( )
A.Lb=Lc=La B.Lb<Lc<La
C.Lb>Lc>La D.Lb<Lc=La
9.一根粗细均匀,长度为84cm的导热玻璃管倾斜放置,倾角为θ,管中长度为24cm的水银封闭的理想气体柱的长度为60cm,如图甲所示。现缓慢逆时针转动玻璃管至如图乙所示的竖直状态并固定,已知外界大气压强恒为76cmHg,环境的热力学温度始终为300K,。对图乙中的封闭气体加热,并使水银全部从玻璃管顶端溢出,封闭气体的热力学温度最低需达到( )
A.400K B.410K
C.420K D.430K
故选A。
10.如图所示,一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内,右管上端开口且足够长,右管内水银面比左管内水银面高h,能使h变大的情形是( )
A.沿管壁向右管内加水银
B.环境温度降低
C.U形玻璃管自由下落
D.大气压强增大
11.如图为一定质量的某种气体的两条p-V图线,两曲线均为双曲线的一部分,则下列关于各状态温度的关系式正确的是(A、B、C、D为四个状态)( )
A.tA=tB B.tB=tC C.tC>tD D.tD>tA
12.如图所示,有一玻璃管长L=100cm,内有一段水银柱h=20cm,封闭着长a=50cm长的空气柱,此时温度t1=27oC,大气压恒为p0=76cmHg,对气体加热使水银柱上升直到水银柱全部溢出的过程中,下列说法正确的是( )
A.当气体温度升高到475K时,水银柱全部溢出
B.当气体温度升高超过480K时,水银柱开始溢出
C.在水银柱没有全部溢出前,气体温度最高不会超过484K
D.为了保持水银柱溢出,必须要持续对气体加热
二、填空题(本题3小题,共16分)
13.(4分)如图,两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为的U型管,左管上端封闭,石管上端开口。右管中有高的水银柱,水银柱上表面离管口的距离。管底水平段的体积可忽略。环境温度为。大气压强。现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙),恰好使水银柱下端到达右管底部。此时封闭气体的压强为 ;要使封闭气体在回到原来的体积,应将气体温度升高到 。
14.(4分)为探究一定质量的气体在温度不变时,压强与体积的关系,设计了如下实验:用注射器封闭一部分气体并连接装置,如图甲所示,用注射器读出封闭气体的体积V,由电子压强计读出压强p,改变气体体积,根据实验数据画出的图像如图乙所示。
(1)图像中有一组数据误差最大,原因可能是实验过程中 。
A.封闭气体有部分漏出
B.用手握住注射器进行实验
C.缓慢推动注射器活塞
(2)若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积导致的,由图乙得大小为 。(结果保留l位有效数字)
15.(8分)用如图所示的实验装置探究“一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系”。将注射器活塞移动到体积最大的位置,接上软管和压强传感器,推动活塞压缩气体,分别记录注射器上的体积刻度V和传感器的示数p作为气体的体积和压强。
(1)为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化,以下说法正确的是______。
A.要尽可能保持环境温度不变
B.实验过程中应缓慢地推动活塞
C.实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞
(2)经过多次测量,将所测数据绘制在坐标图上,可能得到的是______。
A. B.
C. D.
(3)某同学在一次实验过程中,移动活塞并记录前4组数据后,不小心让软管从注射器脱落,把软管重新连接后继续移动活塞并记录后续4组数据,其他操作无误。下列四个图像的横、纵坐标与(2)问中所选图像相同(横、纵坐标未标出),则其中正确的是______。
A. B.
C. D.
(4)用此装置测量大米的体积,将一定量的大米倒入注射器(大米未进入软管),重新进行上述操作,画出(2)中所选图像,测得图像的斜率为k2,纵截距为a2,且原(2)问中图像斜率为k1,纵截距为a1,则大米体积= 。
3、 解答题(本题3小题,共33分)
16.(10分)如图所示,容积的空球有一根有刻度的均匀玻璃细长管,管上共有N=101个刻度,(长管与球连接处为第一个刻度,记为“1”,向上按顺序排列),相邻两刻度间玻璃管的容积为,管中有水银滴将球内空气与大气隔开,当管口向上竖直放置,温度t=5℃时,水银滴a端在刻度N=21的地方;当管口向下竖直放置,温度t=5℃时,水银滴a端在刻度N=22的地方。若外界大气压不变,求:
(1)水银滴所产生的附加压强;(计算结果保留两位有效数字)
(2)当管口向上竖直放置,不计管的热膨胀,用这个装置测量温度,它的测温范围是多少℃。(计算结果保留小数点后一位)
17.(12分)如图所示,一粗细均匀的导热直角细玻璃管,AB段竖直且A端封闭,BC段水平且C端开口,一段长为的水银柱将一定质量的理想气体封闭于管AB段中,此时水银柱左端恰好位于管的B端,已知环境温度为285K,大气压强。若将玻璃管缓慢逆时针旋转90°至AB段水平、BC段竖直,观察到4cm长的水银柱进入AB段中。
(1)求玻璃管AB段的长度;
(2)现缓慢加热气体使水银柱恰好全部回到BC段,求此时气体的温度。
18.(14分)五一假期小李同学一家人自驾外出游玩,小李观察到长时间停放在车库的汽车启动时,仪表盘显示的车轮胎压及当地气温如图甲所示;经过长途跋涉途经某景区时,仪表盘显示车轮胎压如图乙所示。由四个轮胎的气压值可知,右前轮存在漏气问题,将汽车轮胎内气体视为理想气体,忽略汽车轮胎容积的变化,长时间行驶后,汽车两前轮轮胎温度相等并高于当地气温,取0℃为273K,求:
(1)到达该景区时,汽车左前轮胎内气体的温度;
(2)景区条件所限,不能马上为漏气的右前轮胎进行修补,但为了保持汽车行驶的平稳性,可以使用车载充气泵向右前轮胎充入一定量的同种气体,使两前轮胎胎压相等。充气过程中车胎内温度和容积视为不变,求充入气体质量和右前轮胎内现有气体质量之比。
/
学科网(北京)股份有限公司
$
2025-2026学年高二物理(选择性必修3)周周练
第二章 周周练03气体、液体和固体 第1-3节
(时间:75分钟 分数:100分)
1、 选择题(本题共12小题,共48分。其中1~9题为单选题,每小题4分;10--12题为多选题, 每小题4分,漏选得2分,错选得0分)
1.关于理想气体,下列说法中正确的是( )
A.热平衡时,两系统的温度相同,压强、体积也一定相同
B.温度变化1℃,也就是温度变化1K
C.气体温度趋近于绝对零度时其体积为零
D.温度升高时,气体分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比可能不变
【答案】B
【详解】A.根据热平衡的特点可知,两个系统达到热平衡的标志是它们温度相同,但压强、体积不一定相同,故A错误。
B.根据公式T=t+273.15K
可知,热力学温度与摄氏温度的变化量满足
因此温度变化1℃,也就是温度变化1K,故B正确;
C.气体趋近于绝对零度时,已液化,但有体积,故C错误。
D.温度是气体分子平均动能的标志,大量气体分子的速率呈现“中间多,两边少”的规律,温度升高时,分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变大,故D错误;故选B。
2.一定质量的理想气体,状态变化过程如图中ABC图线所示,其中BC为一段双曲线。若将这一状态变化过程表示在下图中的p-T图像或V-T图像上,下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】AB.分析图像可知,为等压膨胀, 是等温压缩(反比例函数图像为双曲线),是等容降温,根据理想气体状态方程,可知p-T图像中为平行横轴的直线, 是平行纵轴的直线,是过原点的直线,选项A正确,B错误;。
CD .V-T图像中为过原点的直线, 是平行纵轴的直线,是平行横轴的直线,图像C的变化方向错误,故选项CD错误。
故选A。
3.网上热卖的一科普小制作——斯特林发动机如下图甲所示,它是通过汽缸内的气体经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力的,因此又被称为热气机。如图乙所示,在斯特林循环的图像中,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,整个过程由两个等温过程和两个等容过程组成,状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图丙所示。则下列说法正确的是( )
A.状态B→状态C的过程中,单位体积中的气体分子数目增大
B.状态B气体分子的平均动能大于状态D气体分子的平均动能
C.状态A对应的是图丙中的图线①
D.状态C中每个气体分子的动能都比状态A中的大
【答案】C
【详解】A.由题图知状态B→状态C的过程中气体的体积不变,所以密度不变,即单位体积中的气体分子数目不变,故A错误;
B.由状态B→状态C的过程为等容变化,状态C的气体压强大于状态B的气体压强,根据
可得
又
则有
可知状态B气体分子的平均动能小于状态D气体分子的平均动能,故B错误;
C.因当温度升高、分子热运动加剧时,速率较大的分子所占百分比增高,分布曲线的峰值向速率大的方动移动即向高速区扩展,峰值变低,曲线变宽、变平坦,由题图知状态A的温度低,所以对应的是图线①,故C正确;
D.温度是分子平均动能的标志,不代表每个分子的动能,故D错误。
故选C。
4.如图所示,在一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管,接口处用蜡密封,吸管中引入一小段油柱(长度可以忽略),如果不计外界大气压的变化,在吸管上标上温度刻度值,就是一个简易的温度计,罐内气体可视为理想气体,则( )
A.温度升高后罐中气体压强增大
B.增大铝罐体积可增加测温范围
C.在空间站中该温度计不可使用
D.吸管上的温度刻度值左小右大
【答案】D
【详解】A.由于外界大气压不变,对油柱,根据平衡条件可知罐内压强不变,故A错误;
B.由于气体压强不变,根据盖吕萨克定律有
则有
可以得到与成正比关系,所以吸管上所标温度的刻度是均匀的,测量范围跟吸管长度有关,与铝罐体积无关,故B错误;
C.温度计是利用微观的分子热运动形成等压过程的原理制成,与宏观的超失重现象无关,故在空间站中完全失重的环境下,这个温度计仍可使用,故C错误;
D.由于封闭的理想气体发生等压变化,若温度升高,气体体积变大,油柱向右移动,则吸管上的温度刻度值左小右大,故D正确。
故选D。
5.如图所示,一定质量的气体从状态a沿图线变化到状态b,则气体可能( )
A.温度升高 B.内能增大
C.温度降低 D.内能不变
【答案】C
【详解】根据理想气体状态方程
可知
所以图像上各点与原点连线的斜率与温度成正比,则一定质量的气体从状态a沿图线变化到状态b过程中图像上各点与原点连线的斜率逐渐减小,故气体温度逐渐降低,内能减小。
故选C。
6.容积V=20L的钢瓶充满氧气后,压强p=10atm,打开钢瓶阀门,让氧气分装到容积为的小瓶中去,小瓶子已抽成真空。分装完成后,每个小钢瓶的压强=2atm。在分装过程中无漏气现象,且温度保持不变,那么最多可能装的瓶数是( )
A.4瓶 B.10瓶 C.16瓶 D.20瓶
【答案】C
【详解】初态
,
末态
, (为瓶数)
根据玻意耳定律可得
代入数据解得
故C正确,A、B、D错误;
故选C。
7.如图所示,在倾角的光滑斜面上,放置一个带有活塞A的导热汽缸B,当活塞A用轻弹簧拉住时活塞到汽缸底部的距离为;当让汽缸B开口向下、汽缸底部被轻弹簧拉住时,活塞到汽缸底部的距离为,并测得= 0.8。已知活塞的质量为m,重力加速度为g,大气压强与汽缸横截面积S的乘积S = 8mg,操作过程中环境温度不变,轻弹簧平行于斜面,sin37°=0.6.则汽缸的质量M为( )
A.m B.2.6m C.3.5m D.3.9m
【答案】C
【详解】当活塞被轻弹簧拉住时,汽缸内气体的压强为,对汽缸根据平衡条件有
当汽缸被轻弹簧拉住时,汽缸内气体的压强为,对活塞根据平衡条件有
缸内气体做等温变化,根据玻意耳定律有
解得
所以C正确;ABD错误;
故选C。
8.如图所示,a、b、c是三根完全相同的玻璃管,一端封闭,管内各用相同长度的一段水银柱封闭了质量相等的空气,a管竖直向下做自由落体运动,b管竖直向上做加速度为g的匀加速运动,c管沿倾角为45°的光滑斜面下滑,若空气温度始终不变,当水银柱相对管壁静止时,a、b、c三管内的空气柱长度La、Lb、Lc间的关系为( )
A.Lb=Lc=La B.Lb<Lc<La
C.Lb>Lc>La D.Lb<Lc=La
【答案】D
【详解】设大气压为p0。
对a管:a管竖直向下做自由落体运动,处于完全失重状态,封闭气体的压强等于大气压,即;
对b管:以水银为研究对象,根据牛顿第二定律得
可知
对c管:以水银为研究对象,根据牛顿第二定律得
又对管子和水银整体,有
得
解得
所以可得
根据玻意耳定律
可得
故D正确,ABC错误。
故选D。
9.一根粗细均匀,长度为84cm的导热玻璃管倾斜放置,倾角为θ,管中长度为24cm的水银封闭的理想气体柱的长度为60cm,如图甲所示。现缓慢逆时针转动玻璃管至如图乙所示的竖直状态并固定,已知外界大气压强恒为76cmHg,环境的热力学温度始终为300K,。对图乙中的封闭气体加热,并使水银全部从玻璃管顶端溢出,封闭气体的热力学温度最低需达到( )
A.400K B.410K
C.420K D.430K
【答案】A
【详解】甲图中封闭气体的压强为
竖直放置且液体未溢出时
当液体上表面到达管口时,根据
解得
继续加热则有液体溢出,气柱与液柱长度之和为,设此时液柱长为,由
代入数据可得
可知温度的最小值
故选A。
10.如图所示,一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内,右管上端开口且足够长,右管内水银面比左管内水银面高h,能使h变大的情形是( )
A.沿管壁向右管内加水银
B.环境温度降低
C.U形玻璃管自由下落
D.大气压强增大
【答案】AC
【详解】A.以液柱h为研究对象,由受力平衡可知:
p=p0+h
则有:向右管加入水银时,左侧液面上升使左侧气体压强增大,大气压强不变,故重新平衡后,由上式可得h变大,故A正确;
B.环境温度降低时,根据气态方程可知封闭气体压强减小,大气压强不变,则重新达平衡后h减小,故B错误;
C.U型管自由下落时,液柱失重故对气体没有压力,内外压强相等,而此时左侧气体压强大于p0,故在自由下落中体积要增大,故液柱右移,高度差h增大,故C正确;
D.大气压强增大时,液柱将左移使左侧液面上移,故重新平衡后高端的高度差减小,故D错误。
故选AC。
11.如图为一定质量的某种气体的两条p-V图线,两曲线均为双曲线的一部分,则下列关于各状态温度的关系式正确的是(A、B、C、D为四个状态)( )
A.tA=tB B.tB=tC C.tC>tD D.tD>tA
【答案】AD
【详解】AC.由题意知,p-V图像等温线为双曲线的一支,图像上任意一点横、纵坐标的乘积为一定值,温度越高,压强与体积的乘积就越大,等温线离原点越远。比较可得A、B两个状态在同一条等温线上,所以这两个状态的温度相同
tA=tB
同理可得
tC=tD
故A正确,C错误;
B.B和C两个状态分别在两条等温线上,所以B和C的温度不相等,故B错误;
D.同一p-V图像中的等温线,越靠近坐标原点表示的温度越低,故有
tA=tB<tC=tD
故D正确。
故选AD。
12.如图所示,有一玻璃管长L=100cm,内有一段水银柱h=20cm,封闭着长a=50cm长的空气柱,此时温度t1=27oC,大气压恒为p0=76cmHg,对气体加热使水银柱上升直到水银柱全部溢出的过程中,下列说法正确的是( )
A.当气体温度升高到475K时,水银柱全部溢出
B.当气体温度升高超过480K时,水银柱开始溢出
C.在水银柱没有全部溢出前,气体温度最高不会超过484K
D.为了保持水银柱溢出,必须要持续对气体加热
【答案】BC
【详解】开始温度升高时,气体压强不变,气体体积膨胀,水银柱上升.当水银柱上升至管口时,温度再升高,水银就会开始溢出,这时的气体压强随水银的溢出而减小,气体的体积在不断增大,温度不需要继续升高,设温度为T2时,剩余的水银柱的高度为x,玻璃管的横截面积为S,则:
气体的初始状态为:P1=P0+h ;V1=aS ;T1=300K
气体的末状态为:P2=P0+x ;V2=(100-x)S ;T2=?
根据理想气体状态方程有:,即:
B.当水银将要逸出时,x=h=20cm,解得T2=480K,即当气体温度升高超过480K时,水银柱开始溢出,选项B正确;
ACD.要使剩余水银全部溢出的温度T2最高,则(76+x)(100-x)必为最大.
又因为76+x+100-x=176为常数,所以当76+x=100-x,即x=12cm时,(76+x)(100-x)有最大值.据,解得:T2=484K,水银全部溢出.即在水银柱没有全部溢出前,气体温度最高不会超过484K,选项AD错误,C正确.
二、填空题(本题3小题,共16分)
13.(4分)如图,两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为的U型管,左管上端封闭,石管上端开口。右管中有高的水银柱,水银柱上表面离管口的距离。管底水平段的体积可忽略。环境温度为。大气压强。现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙),恰好使水银柱下端到达右管底部。此时封闭气体的压强为 ;要使封闭气体在回到原来的体积,应将气体温度升高到 。
【答案】 88.9 320
【详解】[1]对于左端密封气体,状体1的体积为
状态1的压强为
状态2的体积为
根据气体实验定律得
解得
[2]升温过程是等压变化,根据气体实验定律得
将带入得
14.(4分)为探究一定质量的气体在温度不变时,压强与体积的关系,设计了如下实验:用注射器封闭一部分气体并连接装置,如图甲所示,用注射器读出封闭气体的体积V,由电子压强计读出压强p,改变气体体积,根据实验数据画出的图像如图乙所示。
(1)图像中有一组数据误差最大,原因可能是实验过程中 。
A.封闭气体有部分漏出
B.用手握住注射器进行实验
C.缓慢推动注射器活塞
(2)若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积导致的,由图乙得大小为 。(结果保留l位有效数字)
【答案】 B 1
【详解】(1)[1] 根据图象可知,各点都在同一条直线上,有一组不在直线上,说明误差较大;且该组数据pV乘积变大,说明温度升高,故造成该结果的原因是用手握住注射器进行实验,故B正确AC错误。
(2)[2] 据图知体积读数值比实际值小V0.根据p(V+V0)=C,C为定值,则有:
如果实验操作规范正确,但如图所示的图线不过原点,纵轴截距即为V0,且V0代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。由图象可知V0=1ml。
15.(8分)用如图所示的实验装置探究“一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系”。将注射器活塞移动到体积最大的位置,接上软管和压强传感器,推动活塞压缩气体,分别记录注射器上的体积刻度V和传感器的示数p作为气体的体积和压强。
(1)为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化,以下说法正确的是______。
A.要尽可能保持环境温度不变
B.实验过程中应缓慢地推动活塞
C.实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞
(2)经过多次测量,将所测数据绘制在坐标图上,可能得到的是______。
A. B.
C. D.
(3)某同学在一次实验过程中,移动活塞并记录前4组数据后,不小心让软管从注射器脱落,把软管重新连接后继续移动活塞并记录后续4组数据,其他操作无误。下列四个图像的横、纵坐标与(2)问中所选图像相同(横、纵坐标未标出),则其中正确的是______。
A. B.
C. D.
(4)用此装置测量大米的体积,将一定量的大米倒入注射器(大米未进入软管),重新进行上述操作,画出(2)中所选图像,测得图像的斜率为k2,纵截距为a2,且原(2)问中图像斜率为k1,纵截距为a1,则大米体积= 。
【答案】(1)AB (2)D (3)B (4)
【详解】(1)A.保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化,环境温度不变,故A正确;
B.实验过程中应缓慢地推动活塞,使气体温度始终与环境温度相同,故B正确;
C.实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞,气体温度将升高,故C错误;
故选AB。
(2)AB.若考虑连接注射器与压强传感器的软管内的气体体积为V0,根据玻意耳定律有
可得
则图像过原点,但随着的增大,气体压强会趋于定值,故A、B错误;
CD.由表达式
可得
故C错误,D正确。
故选D。
(3)由(2)的分析可知
实验时软管从注射器脱落,软管重新连接后,则封闭气体的质量变小,则有
,
可知,后续4组数据对应的图像斜率较小;由上述表达式可知,前4组、后4组数据对应的图像纵截距同为。
故选B。
(4)由前面的分析可知,未放大米时,V与满足的关系为
放入大米后,V与满足的关系为
可得
,
则大米体积为
3、 解答题(本题3小题,共33分)
16.(10分)如图所示,容积的空球有一根有刻度的均匀玻璃细长管,管上共有N=101个刻度,(长管与球连接处为第一个刻度,记为“1”,向上按顺序排列),相邻两刻度间玻璃管的容积为,管中有水银滴将球内空气与大气隔开,当管口向上竖直放置,温度t=5℃时,水银滴a端在刻度N=21的地方;当管口向下竖直放置,温度t=5℃时,水银滴a端在刻度N=22的地方。若外界大气压不变,求:
(1)水银滴所产生的附加压强;(计算结果保留两位有效数字)
(2)当管口向上竖直放置,不计管的热膨胀,用这个装置测量温度,它的测温范围是多少℃。(计算结果保留小数点后一位)
【答案】(1);(2)-5.7℃~47.8℃
【详解】(1)当管口向上竖直放置时,空球内的气体压强为
当管口向下竖直放置时,空球内的气体压强为
根据玻意耳定律
解得
(2)根据盖-吕萨克定律
解得
同理
解得
根据
温度测量的范围为-5.7℃~47.8℃
17.(12分)如图所示,一粗细均匀的导热直角细玻璃管,AB段竖直且A端封闭,BC段水平且C端开口,一段长为的水银柱将一定质量的理想气体封闭于管AB段中,此时水银柱左端恰好位于管的B端,已知环境温度为285K,大气压强。若将玻璃管缓慢逆时针旋转90°至AB段水平、BC段竖直,观察到4cm长的水银柱进入AB段中。
(1)求玻璃管AB段的长度;
(2)现缓慢加热气体使水银柱恰好全部回到BC段,求此时气体的温度。
【答案】(1)80cm;(2)315K
【详解】(1)设玻璃管AB段的长度为l1,横街面积为S,旋转前玻璃管AB内的压强为p1,旋转后玻璃管AB内的压强为p2,管内水银对管AB的压强为pl,由题意可得,初始时有
旋转后,温度不发生变化,旋转后AB段内的压强为
由于AB段内是理想气体,气体温度不变,由理想气体状态方程可知
由题意可知
解得
l1=80cm
(2)当水银柱全部回到BC段后,AB段的气体压强为
由题意及理想气体状态方程可得
即
18.(14分)五一假期小李同学一家人自驾外出游玩,小李观察到长时间停放在车库的汽车启动时,仪表盘显示的车轮胎压及当地气温如图甲所示;经过长途跋涉途经某景区时,仪表盘显示车轮胎压如图乙所示。由四个轮胎的气压值可知,右前轮存在漏气问题,将汽车轮胎内气体视为理想气体,忽略汽车轮胎容积的变化,长时间行驶后,汽车两前轮轮胎温度相等并高于当地气温,取0℃为273K,求:
(1)到达该景区时,汽车左前轮胎内气体的温度;
(2)景区条件所限,不能马上为漏气的右前轮胎进行修补,但为了保持汽车行驶的平稳性,可以使用车载充气泵向右前轮胎充入一定量的同种气体,使两前轮胎胎压相等。充气过程中车胎内温度和容积视为不变,求充入气体质量和右前轮胎内现有气体质量之比。
【答案】(1)324K;(2)
【详解】(1)由图甲可知,汽车左前轮胎内气体的初状态
末状态
轮胎内气体做等容变化。由查理定律得
可得汽车左前轮胎内气体的温度
(2)设右前轮胎体积为V,充气过程可理解为,压强为
体积为的气体,一次性压缩为
体积为V的气体,且过程中温度不变根据玻意耳定律有
解得
代入数据可得
需充入气体质量与右前轮胎内现有气体质量之比
可得
/
学科网(北京)股份有限公司
$
2025-2026学年高二物理(选择性必修3)周周练
第二章 周周练03气体、液体和固体 第1-3节
(时间:75分钟 分数:100分)
1、 选择题(本题共12小题,共48分。其中1~9题为单选题,每小题4分;10--12题为多选题, 每小题4分,漏选得2分,错选得0分)
1.B
2.A
3.C
4.D
5.C
6.C
7.C
8.D
9.A
10.AC
11.AD
12.BC
二、填空题(本题3小题,共16分)
13.(4分) 88.9 320
14.(4分)(1)B (2)1
15.(8分) (1)AB (2)D (3)B (4)
3、 解答题(本题3小题,共33分)
16.(10分)(1);(2)-5.7℃~47.8℃
【详解】(1)当管口向上竖直放置时,空球内的气体压强为
当管口向下竖直放置时,空球内的气体压强为
根据玻意耳定律
解得
(2)根据盖-吕萨克定律
解得
同理
解得
根据
温度测量的范围为-5.7℃~47.8℃
17.(12分)(1)80cm;(2)315K
【详解】(1)设玻璃管AB段的长度为l1,横街面积为S,旋转前玻璃管AB内的压强为p1,旋转后玻璃管AB内的压强为p2,管内水银对管AB的压强为pl,由题意可得,初始时有
旋转后,温度不发生变化,旋转后AB段内的压强为
由于AB段内是理想气体,气体温度不变,由理想气体状态方程可知
由题意可知
解得
l1=80cm
(2)当水银柱全部回到BC段后,AB段的气体压强为
由题意及理想气体状态方程可得
即
18.(14分)(1)324K;(2)
【详解】(1)由图甲可知,汽车左前轮胎内气体的初状态
末状态
轮胎内气体做等容变化。由查理定律得
可得汽车左前轮胎内气体的温度
(2)设右前轮胎体积为V,充气过程可理解为,压强为
体积为的气体,一次性压缩为
体积为V的气体,且过程中温度不变根据玻意耳定律有
解得
代入数据可得
需充入气体质量与右前轮胎内现有气体质量之比
可得
/
学科网(北京)股份有限公司
$