答案:
D
6.一
定质量的某种理想气体的压强为p,热力学温度为T,单位体积里气体分子数为n,则( )
A.p增大,n一定增大 B.T减小,n一定增大
C.p/T增大时,n一定增大D.p/T增大时,n一定减小
解析:
根据理想气体的状态方程
=C可知,当p增大时,V不一定是增大还是减小,故n无法确定,A错;同理,T减小时,n的变化也无法确定,B错;当
增大时,V减小,故n增大,C对D错.
答案:
C
7.如图所示,一定质量的某种气体的等压线,等压线上的a、b两个状态比较,下列说法正确的是( )
A.在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多
B.在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多
C.在相同时间内撞在相同面积上的分子数两状态一样多
D.单位体积的分子数两状态一样多
解析:
由图可知一定质量的气体a、b两个状态压强相等,而a状态温度低,分子的平均动能小,平均每个分子对器壁的撞击力小,而压强不变,则相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态一定较多,故A、C错,B对;一定质量的气体、分子总数不变,Vb>Va,单位体积的分子数a状态较多,故D错.
答案:
B
8.如图所示,质量为m的活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内,活塞与汽缸壁之间无摩擦.a态是汽缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态,b态是汽缸从容器中移出后,在室温(27℃)中达到的平衡状态.气体从a态变化到b态的过程中大气压强保持不变.若忽略气体分子之间的势能,下列说法中正确的是( )
A.与b态相比,a态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多
B.与a态相比,b态的气体对活塞的冲击力较大
C.a、b两态的气体对活塞的冲击力相等
D.从a态到b态,气体的内能增加,气体的密度增加
解析:
由题知两状态的压强相等,由于Tb>Ta,故
a状态分子碰撞的力较小,则单位时间内撞击的个数一定多,A对;由于压强不变,故气体对活塞的力是相同的,B错C对;从a态到b态温度升高,体积增加大,内能增加,故气体密度减小,D错.
答案:
AC
9.一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da与bc平行,则气体体积在( )
A.ab过程中不断增加B.bc过程中保持不变
C.cd过程中不断增加D.da过程中保持不变
解析:
首先,因为bc的延长线通过原点,所以bc是等容线,即气体体积在bc过程中保持不变,B正确;ab是等温线,压强减小则体积增大,
A正确;cd是等压线,温度降低则体积减小,C错误;如图所示,连接ao交cd于e,则ae是等容线,即Va=Ve,因为Vd<Ve,所以Vd<Va,所以da过程中体积不是保持不变,D错误.
答案:
AB
二、非选择题
10.如图所示,导热的汽缸固定在水平地面上,用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中,汽缸的内壁光滑.现有水平外力F作用于活塞杆,使活塞缓慢地向右移动,由状态①变化到状态②,在此过程中
(1)如果环境保持恒温,下列说法正确的是________.
A.每个气体分子的速率都不变B.气体分子平均动能不变
C.水平外力F逐渐变大D.气体内能减少
(2)如果环境保持恒温,分别用p、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度.气体从状态①变化到状态②,此过程可用下列哪几个图象表示________.
解析:
(1)温度不变,分子的平均动能不变,分子的平均速率不变,但并不是每个分子的速率都不变,B对,A错;由玻意耳定律知,体积增大,压强减小,活塞内外的压强差增大,水平拉力F增大,C对;由于温度不变,内能不变,故D错.
(2)由题意知,从状态①到状态②,温度不变,体积增大,压强减小,所以只有A、D正确.
答案:
(1)BC
(2)AD
11.图为一定质量的某种气体的等温线,设B点温度为300K,求E点温度.若由B点沿直线BF变化到F点,则F点的温度多高?
解析:
由查理定律
=
得TE=600K,
由B→F,根据理想气体状态方程
=
得TF=60
0K.
答案:
600K 600K
12.
如图所示,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管,下部有长l1=66cm的水银柱,中间封有长l2=6.6cm的空气柱,上部有长l3=44cm的水银柱,此时水银面恰好与管口平齐.已知大气压强为p0=76cmHg.如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周,求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度.封入的气体可视为理想气体,在转动过程中没有发生漏气.
解析:
设玻璃管开口向上时,空气柱的压强为
p1=p0+ρgl3①
式中,ρ和g分别表示水银的密度和重力加速度.
玻璃管开口向下时,
原来上部的水银有一部分会流出,封闭端会有部分真空.设此时开口端剩下的水银柱长度为x,则
p2=ρgl1,p2+ρgx=p0②
式中,p2为管内空气柱的压强.由玻意耳定律得
p1(Sl2)=p2(Sh)③
式中,h是此时空气柱的长度,S为玻璃管的横截面积,由①②③式和题给条件得
h=12cm④
从开始转动一周后,设空气柱的
压强为p3,则
p3=p0+ρgx⑤
由玻意耳定律得
p1(Sl2)=p3(Sh′)⑥
式中,h′是此时空气柱的长度.
由①②③⑤⑥式得h′≈9.2cm.
答案:
12cm 9.2cm
高中物理选修3-3同步训练试题解析
章综合(B卷)
一、选择题
1.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,气体的密度一定减小
C.压强不变,温度降低时,气体的密度一定减小
D.温度升高,压强和体积都可能不变
解析:
根据气体压强、体积、温度的关系可知:
体积不变,压强增大时,气体分子的平均动能一定增大,选项A正确.温度不变,压强减小时,气体体积增大,气体的密度减小.压强不变,温度降低时,体积减小,气体密度增大.温度升高,压强、体积中至少有一个发生改变.综上所述,正确答案为A、B.
答案:
AB
2.一定质量的某种气体经历等温压缩时,气体的压强增大,从气体分子动理论的观点分析,这是因为( )
A.气体分子每次碰撞器壁的冲力加大B.气体分子对器壁的碰撞更频繁
C.气体分子数增加D.气体分
子密度加大
解析:
温度不变即分子平均动能不变,体积减小即单位体积内分子
数增多,分子碰撞器壁频率增加,可见选项B、D正确.
答案:
BD
3.若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力,则一定质量的该气体内能的大小与气体的体积和温度的关系是( )
A.如果保持其体积不变,温度升高,内能不变
B.如果保持其体积不变,温度升高,内能减小
C.如果保持其温度不变,体积增大,内能增大
D.如果保持其温度不变,体积增大,内能减小
解析:
对一定质量的某种实际气体,分子总数一定.
(1)若保持体积不变,则分子间距离不变,分子势能不变;温度升高,则分子的平均动能增大,而分子总数一定,故所有分子的总动能增大,即内能增大.
(2)若保持温度不变,则所有分子的总动能不变;体积增大,则分子间距离增大,分子引力做负功,分子势能增大,所以气体的内能增大.
答案:
C
4.下列关于布朗运动的说法中正确的是( )
A.大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬,这就是布朗运动
B.布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的,固体小颗粒的体积越大,液体分子对它的撞击越多,布朗运动就越显著
C.布朗运动是分子的运动,用肉眼不能直接观测到
D.温度越高,布朗运动越显著
解析:
布朗运动不是分子的运动,是固体小颗粒的运动,用眼睛不能直接观测到,C错.沙尘的运动基本上属于在气流作用下的定向移动,而布朗运动是无规则运动,A错.布朗运动的确是由于液体(或气体)分子对固体微粒的碰撞引起的,但只有在固体微粒很小,各个方向的液体分子对它
的碰撞不均匀才引起它做布朗运动.颗粒越小,温度越高,布朗运动越显著,D对,B错.
答案:
D
5.一房间内,上午10时的温度为15℃,下午2时的温度为25℃,假设大气压强无变化,则下午2时与上午10时相比较,房间内的( )
A.空气密度增大 B.空气分子的平均动能增大
C.空气分子的速率都增大D.空气质量增大
解析:
温度升高,气体分子的平均动能增大,平均每个分子对器壁的冲力将变大,但气压并未改变,可见单位体积内的分子数一定减小,所以有ρ空减小,m空=ρ空·V随之减小.
答案:
B
6.在大气压为1.0×105Pa(相当于76cm水银柱产生的压强)下做托里拆利实验时,由于管中混入少量空气,水银柱上方有一节空气柱,如图所示,这时管中稀薄气体的压强相当于多少厘米水银柱所产生的压强( )
A.90B.60
C.30D.16
解析:
由平衡条件可知:
p0=p+h,所以p=p0-h=(76-60)cmHg=16cmHg.
答案:
D
7.
如图所示为A、B两部分理想气体的V-t图象,设两部分
气体是质量相同的同种气体,根据图中所给条件,可知( )
A.当t=273.15℃时,气体的体积A比B大0.2m3
B.当tA=tB时,VA∶VB=3∶1
C.当tA=tB时,VA∶VB=1∶3
D.A、B两部分气体都作等压变化,它
们的压强之比pA∶pB=3∶1
解析:
由图象可知,A、B两部分气体都发生等压变化,由
=C知它们在相同温度下体积之比不变.选择0℃读数,由y轴可知VA∶VB=3∶1,所以pA∶pB=VB∶VA=1∶3.
答案:
B
8.一定质量的理想气体,初状态是(p0,V0,T0),经过一个等压过程,温度升高到3T0/2,再经过一个等容变化,压强减小到p0/2,则气体最后的状态是( )
A.3p0/4,3V0/2,3T0/2B.p0/2,3V0/2,3T0/4
C.p0/2,V0,T0/2D.以上答案均不对
解析:
根据理想气体状态方程
=C来进行判断,当一定质量的理想气体经过一个等压过程后,温度升高到
T0,则由盖—吕萨克定律可知,其体积变为
V0,再经过一个等容变化,体积为
V0不变,最后的压强为
,由
=
得T=
T0,对比选项中的内容,可知B项正确.
答案:
B
9.大气压强p0=1.0×105Pa.某容器容积为20L,装有压强为20×105Pa的理想气体,如果保持气体温度不变,把容器的开关打开,待气体达到新的平衡时,容器中剩下的气体质量与原来质量之比为( )
A.1∶19 B.1∶20
C.2∶39D.1∶18
解析:
设容器内的气体在打开开关后体积变为V′,
则由玻意耳定律得:
pV=p0V′
所以V′=
=
L=400L
所以
=
=
=
,应选B.
答案:
B
二、非选择题
10.
如图所示为一简易火灾报警装置,其原理是:
竖直放置的试管中装有水银,当温度升高时,水银柱上升,使电路导通,峰鸣器发出报警的响声.27℃时,被封闭的理想气体气柱长L1为20cm.水银上表面与导线下端的距离L2为5cm.
(1)当温度达到多少℃时,报警器会报警?
(2)如果大气压降低,试分析说明该报警器的报警温度会受到怎样的影响?
解析:
(1)温度升高时,下端气体做等压变化:
=
解得T2=375K,即t2=102℃.
(2)同样温度下,大气压降低则下端气柱变长,即V1变大.而刚好报警时V2不变,由
=
可知,T2变小,即报警温度降低.
答案:
(1)102℃
(2)报警温度降低
11.某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前,查阅数据手册得知:
油酸的摩尔质量M=0.283kg·mol-1,密度ρ=0.895×103kg·m-3.若100滴油酸的体积为1mL,则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少?
(取NA=6.02×1023mol-1,球的体积V与直径D的关系为V=
πD3,结果保留一位有效数字)
解析:
一个油酸分子的体积
V=
由球的体积与直径的关系得分子直径D=
最大面积S=
,解得S=10m2.
答案:
10
12.如图所示,圆柱形汽缸倒置在水平粗糙地面上,汽缸内被活塞封闭有一定质量的空气.汽缸质量为M=10kg,缸壁厚度不计,活塞质量m=5.0kg,其圆面积S=50cm2,与缸壁摩擦不计.在缸内气体温度为27℃时,活塞刚好与地面接触并对地面恰好无压力.现设法使缸内气体温度升高,问当缸内气体温度升高到多少摄氏度时,汽缸对地面恰好无压力?
(大气压强p0=105Pa,g取10m/s2)
解析:
当温度T1=273K+27K=300K时,活塞对地面无压力,列平衡方程:
p1S+mg=p0S,
解得p1=p0-
=105Pa-
Pa=0.9×105Pa.
若温度升高,气体压强增大,汽缸恰对地面无压力时,列平衡方程:
p2S=p0S+Mg,
解得p2=p0+Mg/S=105Pa+
Pa=1.2×105Pa.
根据查理定律:
=
,
=
,解得t=127℃.
答案:
127℃