第2章 第3节 第2课时 理想气体状态方程及微观解释 课后达标检测(Word练习)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

1．(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 解析：选AD。由＝C知，质量一定的气体，压强和体积都增大时，T将增大，则分子平均动能增大；压强增大，体积减小时，温度可能变化，则分子平均动能可能改变；压强减小，体积增大时，温度可能增大，则分子的平均动能可能增大，A、D正确，B、C错误。 2．(多选)一定质量的气体，在温度不变的情况下，其体积增大、压强减小，或体积减小、压强增大，其原因是(　　) A．体积增大后，气体分子的速率变小了 B．体积减小后，气体分子的速率变大了 C．体积增大后，单位体积的分子数变少了 D．体积减小后，单位时间内撞击到单位面积上的分子数变多了 解析：选CD。温度不变，因此分子平均速率不变。体积增大后，单位体积的分子数变少，单位时间内器壁单位面积上所受的分子的碰撞数变少，气体压强减小；体积减小时，正好相反，即压强增大，C、D正确，A、B错误。 3.(多选)一定质量的理想气体的p－V图线如图所示。若其状态为A→B→C→A，且A→B为等容变化，B→C为等压变化，C→A为等温变化，则气体在A、B、C三个状态时(　　) A．单位体积内气体的分子数nA＝nB＝nC B．气体分子的平均速率vA>vB>vC C．气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力FA>FB＝FC D．气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数NA>NB，NA>NC 解析：选CD。由题图可知，B→C过程，气体的体积增大，密度减小，A错误；C→A为等温变化，分子平均速率vA＝vC，B错误；B→C为等压变化，pB＝pC，FB＝FC，由题图知，pA>pB，则FA>FB，C正确；A→B为等容降压过程，密度不变，温度降低，NA>NB，C→A为等温压缩过程，温度不变，密度增大，应有NA>NC，D正确。 4．从气体分子热运动的观点分析判断，下列现象不可能发生的是(　　) A．一定质量的理想气体，保持气体的温度不变，体积越大，压强越小 B．一定质量的理想气体，保持气体的体积不变，温度越高，压强越大 C．一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大 D．一定质量的理想气体，气体的温度升高，体积减小，压强减小 解析：选D。理想气体的状态方程为＝C，当保持气体的温度不变，体积越大，压强越小，有可能保持C不变，所以这种现象可能发生，故A正确，与题意不符；当保持气体的体积不变，温度越高，压强越大，有可能保持C不变，所以这种现象可能发生，故B正确，与题意不符；当保持气体的压强不变，温度越高，体积越大，有可能保持C不变，所以这种现象可能发生，故C正确，与题意不符；当气体的温度升高，体积减小，压强不能减小，只有增大才有可能保持C不变，故D错误，与题意相符。 5．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是(　　) A.TA＝TB，TB＝TC　 B．TA<TB，TB<TC C．TA＝TC，TB>TC D．TA＝TC，TB<TC 解析：选C。由题图可知，从状态A到状态B是一个等压变化过程，有＝，因为VB>VA，则有TB>TA。而从状态B到状态C是一个等容变化过程，则有＝，因为pB>pC，则有TB>TC。对状态A和C，根据理想气体状态方程，有＝，解得TA＝TC，C正确，A、B、D错误。 6．(2024·四川雅安开学考)如图所示，汽缸开口向上放在水平地面上，缸内用一质量和厚度均不计、面积为S的活塞封闭一定质量的理想气体。绕过定滑轮的细线一端连接活塞，另一端连接质量为m的物块，开始时，系统处于静止状态，活塞到缸底的距离为h，到缸口的距离也为h，重力加速度大小为g，物块与地面接触，但对地面的压力大小为0，汽缸内气体初始的热力学温度为T1，大气压强恒为，不计一切摩擦。 (1)求汽缸内气体的压强。 (2)通过电阻丝(体积不计)对汽缸内气体缓慢加热，当活塞刚好到缸口时，求汽缸内气体的热力学温度。 解析：(1)初始时，细线对物块的拉力大小F＝mg 设汽缸内气体的压强为p1，对活塞有p1S＝p0S－F 解得p1＝。 (2)对汽缸内气体，由理想气体状态方程有 ＝ 解得T2＝3T1。 答案：(1)　(2)3T1 7．(2024·河南信阳阶段练)如图所示，粗细均匀的L形导热细玻璃管固定在竖直面内，竖直部分AB上端封闭，长为50 cm，通过水银柱在管内封闭一段长为25 cm的理想气体，水平部分BC左端开口，管内的水银柱总长为30 cm，水银柱左侧面到C端的距离为20 cm，已知大气压强为75 cmHg，环境温度为300 K。 (1)若保持环境温度300 K不变，将玻璃管C端用活塞封闭，并缓慢向右推动活塞，当水银全部进入竖直管时，求此时竖直管内气体的压强。 (2)若环境温度缓慢升高到396 K，求水银柱左侧面向左移动的距离。 解析：(1)设玻璃管的横截面积为S，开始时，管内理想气体的状态为 p1＝p0－ph＝(75－25)cmHg＝50 cmHg， V1＝25 cm×S 当水银全部进入竖直管时，竖直管内理想气体的体积V2＝(25－5)cm×S 气体发生等温变化，根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2 代入数据解得p2＝62.5 cmHg。 (2)当环境温度升高后，设水银柱左侧面向左移动的距离为x，则管内理想气体的状态为p3＝(50＋x)cmHg，V3＝(25 cm＋x)×S，T3＝396 K 根据理想气体状态方程有＝ 代入数据解得x＝5 cm(另一解不符合实际，舍去)。 答案：(1)62.5 cmHg　(2)5 cm 8．某实验小组受酒店烟雾报警器原理启发，设计了如图所示的温度报警装置。在竖直放置的圆柱形容器内用面积S＝5 cm2、质量m＝0.5 kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，整个装置倒贴在水平天花板上，开始时房间的热力学温度T0＝300 K，活塞与容器顶部的距离l0＝20 cm，在活塞下方d＝4 cm处有一压力传感器制成的卡口，环境温度缓慢升高时容器内气体温度也随之升高，当传感器受到的压力大于5 N时，就会启动报警装置。已知大气压强恒为p0＝1.0×105 Pa，重力加速度大小g取10 m/s2，求： (1)封闭气体开始时的压强p1； (2)触发报警装置的热力学温度T。 解析：(1)对活塞受力分析，由平衡条件有 p1S＝p0S－mg得p1＝9×104 Pa。 (2)设恰好报警时的压强为p2，对活塞受力分析，由平衡条件有p2S＋mg＝p0S＋F 得p2＝1.0×105 Pa 由理想气体状态方程得＝得T＝400 K。 答案：(1)9×104 Pa　(2)400 K 学科网（北京）股份有限公司 $