2024-2025學年高中物理第八章氣體綜合評估含解析新人教版選修3-3

PAGEPAGE10氣體限時：90分鐘總分：100分一、選擇題(1－7為單選題，每小題5分；8－10為多選題，每小題6分，共53分)1．如圖所示，兩端開口的彎折的玻璃管豎直放置，兩段豎直管內(nèi)各有一段水銀柱，兩段空氣封閉在三段水銀柱之間，若左、右兩管內(nèi)水銀柱長度分別為h1、h2，且水銀柱均靜止，則中間管內(nèi)水銀柱的長度為(D)A．h1－h(huán)2B.eq\f(h1＋h2,2)C.eq\f(h1－h(huán)2,2)D．h1＋h2解析：設(shè)大氣壓強為p0，左邊空氣的壓強p左＝p0－h(huán)1，右邊空氣的壓強p右＝p0＋h2＝p左＋h，則h＝h1＋h2，故D正確．2．肯定質(zhì)量的某種氣體，在不同溫度下的氣體分子熱運動速率的統(tǒng)計分布圖象如圖所示，下列說法正確的是(B)A．狀態(tài)①的溫度高于狀態(tài)②的溫度B．氣體分子在高溫狀態(tài)時的平均速率大于低溫狀態(tài)時的平均速率C．不計分子勢能，氣體在狀態(tài)①時具有的內(nèi)能較大D．溫度上升時每個分子運動的動能都增大解析：從圖中可看出狀態(tài)②的溫度大于狀態(tài)①的溫度，A錯誤；溫度是分子平均動能的標記，選項B正確，C錯誤；溫度上升時，個別分子的動能可能減小，D錯誤．3．如圖所示，由導熱材料制成的汽缸和活塞將肯定質(zhì)量的志向氣體封閉在汽缸內(nèi)，活塞與汽缸壁之間無摩擦，活塞上方存有少量液體．將一細管插入液體，由于虹吸現(xiàn)象，活塞上方液體緩慢流出，在此過程中，大氣壓強與外界的溫度保持不變．下列各個描述志向氣體狀態(tài)改變的圖象中與上述過程相符合的是(D)解析：封閉氣體做的是等溫改變，只有D圖線是等溫線，故D正確．4．如圖所示為充氣泵氣室的工作原理圖．設(shè)大氣壓強為p0，氣室中的氣體壓強為p，氣室通過閥門S1、S2與空氣導管相連接．以下選項中正確的是(C)A．當橡皮碗被拉伸時，p>p0，S1關(guān)閉，S2開通B．當橡皮碗被拉伸時，p<p0，S1關(guān)閉，S2開通C．當橡皮碗被壓縮時，p>p0，S1關(guān)閉，S2開通D．當橡皮碗被壓縮時，p<p0，S1關(guān)閉，S2開通解析：當橡皮碗被拉伸時，氣室內(nèi)空氣體積增大，氣室內(nèi)氣體壓強減小，p<p0，S1打開，S2關(guān)閉；當橡皮碗被壓縮時，氣室內(nèi)空氣體積減小，氣室內(nèi)氣體壓強增大，p>p0，S1關(guān)閉，S2打開，C選項正確．5.如圖所示，元宵佳節(jié)，室外常常懸掛紅燈籠烘托喜慶的氣氛，若忽視空氣分子間的作用力，大氣壓強不變，當點燃燈籠里的蠟燭燃燒一段時間后，燈籠內(nèi)的空氣(A)A．分子總數(shù)削減B．分子的平均動能不變C．壓強不變，體積增大D．單位時間與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)增大解析：蠟燭燃燒后，燈籠內(nèi)溫度上升，部分氣體分子將從燈籠內(nèi)部跑到外部，所以燈籠內(nèi)分子總數(shù)削減，故A正確；燈籠內(nèi)溫度上升，分子的平均動能增大，故B錯誤；燈籠始終與大氣連通，壓強不變，燈籠內(nèi)氣體體積也不變，故C錯誤；溫度上升，氣體分子的平均動能增大，單位時間與單位面積分子對器壁碰撞的平均作用力增大，而氣體壓強不變，所以單位時間與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)削減，故D錯誤．6．已知兩端開口的“”形管，且水平部分足夠長，一起先如圖所示，若將玻璃管略微上提一點，或略微下降一點時，被封閉的空氣柱的長度分別會如何改變(D)A．變大；變小B．變大；不變C．不變；不變D．不變；變大解析：上提時空氣柱壓強不變，空氣柱的長度不變；下降時空氣柱壓強變小，空氣柱長度變大，所以D選項正確．7．中學物理課上有一種演示氣體定律的好玩儀器——哈勃瓶，它是一個底部開有圓孔，瓶頸很短的平底大燒瓶．在瓶內(nèi)塞有一氣球，氣球的吹氣口反扣在瓶口上，瓶底的圓孔上配有一個橡皮塞．在一次試驗中，瓶內(nèi)由氣球和橡皮塞封閉肯定質(zhì)量的氣體，在對氣球緩慢吹氣過程中，當瓶內(nèi)氣體體積減小ΔV時，壓強增大20%.若使瓶內(nèi)氣體體積減小2ΔV，則其壓強增大(D)A．20%B．30%C．40%D．50%解析：此過程可以看作等溫過程，設(shè)原來氣體壓強為p，p1V1＝p2V2,1.2p(V－ΔV)＝p2(V－2ΔV)＝pV，解得：p2＝1.5p，所以選D.8．肯定質(zhì)量的志向氣體經(jīng)過一系列改變過程，如圖所示，下列說法中正確的是(AD)A．a(chǎn)→b過程中，氣體體積增大，壓強減小B．b→c過程中，氣體壓強不變，體積增大C．c→a過程中，氣體壓強增大，體積變小D．c→a過程中，氣體內(nèi)能增大，體積不變解析：由圖知a→b為等溫膨脹過程，b→c為等壓收縮過程，c→a為等容升壓過程，所以A、D選項正確．9．在室內(nèi)，將裝有5atm的6L氣體的容器的閥門打開后，從容器中逸出的氣體相當于(設(shè)室內(nèi)大氣壓強p0＝1atm)(BC)A．5atm,3LB．1atm,24LC．5atm,4.8LD．1atm,30L解析：當氣體從閥門跑出時，溫度不變，所以p1V1＝p2V2，當p2＝1atm時，得V2＝30L，逸出氣體30L－6L＝24L，B正確．據(jù)p2(V2－V1)＝p1V1′得V1′＝4.8L，所以逸出的氣體相當于5atm下的4.8L氣體．C正確，故應(yīng)選B、C.10.某同學用帶有刻度的注射器做驗證玻意耳定律的試驗，溫度計表明在圖中的圖線可以得出(AC)A．假如試驗是從E狀態(tài)→F狀態(tài)，則表示外界有空氣進入注射器內(nèi)B．假如試驗是從E狀態(tài)→F狀態(tài)，則表示注射器內(nèi)有部分空氣漏了出來C．假如試驗是從F狀態(tài)→E狀態(tài)，則表示注射器內(nèi)有部分空氣漏了出來D．假如試驗是從F狀態(tài)→E狀態(tài)，則表示外界有空氣進入注射器內(nèi)解析：連接OE、OF，因斜率kOF>kOE，表示(pV)F>(pV)E，知E→F，m增大，F(xiàn)→E，m減小，所以B、D錯．二、填空題(共12分)11．(2分)如圖所示為一種測定“肺活量”(標準大氣壓下人一次呼出氣體的體積)的裝置，A為開口薄壁圓筒，排盡其中的空氣，倒扣在水中．測量時，被測者盡力吸足空氣，再通過B管用力將氣體吹入A中，使A浮起．設(shè)整個過程中呼出氣體的溫度保持不變．(1)呼出氣體的分子熱運動的平均動能不變(選填“增大”“減小”或“不變”)．(2)設(shè)圓筒A的橫截面積為S，大氣壓強為p0，水的密度為ρ，桶底浮出水面的高度為h，桶內(nèi)外水面的高度差為Δh，被測者的“肺活量”，即V0＝eq\f(p0＋ρgΔhh＋ΔhS,p0).解析：(1)由于溫度是分子平均動能大小的標記，因為氣體溫度不變，所以分子平均動能不變．(2)設(shè)A中氣體壓強為p，該部分氣體在標準大氣壓下的體積為V0，由于整個過程中溫度不變，由玻意耳定律可得：p0V0＝pV，即p0V0＝(p0＋ρgΔh)(h＋Δh)S被測者的肺活量V0＝eq\f(p0＋ρgΔhh＋ΔhS,p0).12．(4分)為了測試某種平安閥在外界環(huán)境為一個大氣壓時所能承受的最大內(nèi)部壓強，某同學自行設(shè)計制作了一個簡易的測試裝置．該裝置是一個裝有電加熱器和溫度傳感器的可密閉容器．測試過程可分為如下操作步驟：a．記錄密閉容器內(nèi)空氣的初始溫度t1；b．當平安閥起先漏氣時，記錄容器內(nèi)空氣的溫度t2；c．用電加熱器加熱容器內(nèi)的空氣；d．將待測平安閥安裝在容器蓋上；e．蓋緊裝有平安閥的容器蓋，將肯定量空氣密閉在容器內(nèi)．(1)將每一步驟前的字母按正確的操作依次排列：deacb；(2)若測得的溫度分別為t1＝27℃，t2＝87℃，已知大氣壓強為1.0×105Pa，則測試結(jié)果是：這個平安閥能承受的最大內(nèi)部壓強是1.2×105_Pa.解析：(1)將平安閥安裝在容器蓋上，然后密封空氣，記錄其初始溫度t1，然后加熱密封空氣，待漏氣時記錄容器內(nèi)空氣溫度t2，故正確操作依次為deacb.(2)已知T1＝300K，T2＝360K，p0＝1.0×105Pa，由于密封空氣的體積不變，由查理定律可得eq\f(p0,T1)＝eq\f(p,T2)，p＝eq\f(p0T2,T1)＝eq\f(1.0×105×360,300)Pa＝1.2×105Pa.13.(6分)利用右圖“驗證玻意耳定律”的試驗裝置來驗證查理定律．(1)為了完成這個試驗，除了圖中給出的器材外，還須要氣壓計、托盤天平、熱水、涼水和溫度計．(2)必需進行的試驗步驟有：①用托盤天平稱出活塞和框架的質(zhì)量M，用氣壓計讀出試驗室中的大氣壓強p0.按圖安裝器材，在框架兩側(cè)掛上鉤碼，使注射器的下半部分位于量杯之中．往量杯中加入適量的涼水，使注射器內(nèi)的空氣柱位于水面之下．過幾分鐘后，登記鉤碼的質(zhì)量和活塞下表面的位置．同時用溫度計測出水溫．②在量杯中加些熱水，過幾分鐘后在框架兩側(cè)加掛適當質(zhì)量的鉤碼，使氣體體積不變，登記鉤碼的質(zhì)量．同時測出水溫．③把步驟②重復4次．(3)可用作圖法來驗證查理定律是否成立，該圖線的橫坐標所代表的物理量及其單位是氣體溫度，開爾文，縱坐標所代表的物理量及其單位是氣體壓強，帕斯卡．解析：(1)需用溫度計測溫度．(2)①描述氣體狀態(tài)的三個參量是壓強、體積、溫度，若鉤碼重力為G，活塞橫截面積是S，則管內(nèi)封閉氣體的壓強是p0＋eq\f(G＋Mg,S)，登記活塞下表面的位置．為了下一步能保證氣體體積不變，同時應(yīng)當用溫度計測出水溫，當作氣體的溫度；②使管中封閉氣體中呈現(xiàn)另一狀態(tài)，但要保證體積不變，即保持活塞下表面復原到步驟1的位置，同時再測出水溫．(3)查理定律是等容改變，探討壓強和溫度的關(guān)系，使兩坐標軸作為這兩個變量的數(shù)軸即可．壓強的單位是帕斯卡，符號是Pa，溫度的單位是開爾文，符號是K.三、計算題(共35分)14.(8分)如圖所示，長31cm內(nèi)徑勻稱的細玻璃管，開口向上豎直放置，齊口水銀柱封住10cm長的空氣柱，若把玻璃管在豎直平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動180°后，發(fā)覺水銀柱長度變?yōu)?5cm，接著緩慢轉(zhuǎn)動180°至開口端向上．求：(1)大氣壓強的值；(2)末狀態(tài)時空氣柱的長度．答案：(1)75cmHg(2)10.67cm解析：(1)等溫改變p1V1＝p2V2p1＝p0＋21cmHgp2＝p0－15cmHg(p0＋21)×10×S＝(p0－15)×16×S解得：p0＝75cmHg.(2)由玻意耳定律得p1V1＝p3V3p3＝p0＋15cmHgl3＝eq\f(p1l1,p3)＝eq\f(75＋21×10,75＋15)cm≈10.67cm.15.(10分)如圖所示，一水平放置的薄壁圓柱形容器內(nèi)壁光滑，長為L，底面直徑為D，其右端中心處開有一圓孔；質(zhì)量為m的志向氣體被活塞封閉在容器內(nèi)，器壁導熱良好，活塞可沿容器內(nèi)壁自由滑動，其質(zhì)量、厚度均不計，起先時氣體溫度為300K，活塞與容器底部相距eq\f(2,3)L，現(xiàn)對氣體緩慢加熱，已知外界大氣壓強為p0，求溫度為480K時氣體的壓強．答案：eq\f(16,15)p0解析：起先加熱時，在活塞移動的過程中，氣體做等壓改變．設(shè)活塞緩慢移動到容器最右端時，氣體末態(tài)溫度為T1，V1＝eq\f(πD2L,4)，初態(tài)溫度T0＝300K，V0＝eq\f(πD2L,6).由蓋—呂薩克定律知eq\f(V0,T0)＝eq\f(V1,T1)，解得T1＝450K活塞移至最右端后，氣體做等容改變，已知T1＝450K，p1＝p0，T2＝480K.由查理定律知eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，則p2＝eq\f(16,15)p0.16.(7分)一豎直放置、缸壁光滑且導熱的柱形汽缸內(nèi)盛有肯定量的氮氣，被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ兩部分；達到平衡時，這兩部分氣體的體積相等，上部氣體的壓強為pⅠ0，如圖a所示．若將汽缸緩慢倒置，再次達到平衡時，上下兩部分氣體的體積之比為3∶1，如圖b所示．設(shè)外界溫度不變．已知活塞面積為S，重力加速度大小為g，求活塞的質(zhì)量．答案：eq\f(4pⅠ0S,5g)解析：設(shè)活塞的質(zhì)量為m，汽缸倒置前下部氣體的壓強為pⅡ0，倒置后上下氣體的壓強分別為pⅡ和pⅠ，由力的平衡條件有pⅡ0＝pⅠ0＋eq\f(mg,S)；pⅠ＝pⅡ＋eq\f(mg,S)倒置過程中，兩部分氣體均經(jīng)驗等溫過程，設(shè)氣體的總體積為V0，由玻意耳定律得pⅠ0eq\f(V0,2)＝pⅠeq\f(V0,4)；pⅡ0eq\f(V0,2)＝pⅡeq\f(3,4)V0解得：m＝eq\f(4pⅠ0S,5g).17．(10分)如圖，在圓柱形汽缸中用具有質(zhì)量的光滑導熱活塞密閉有肯定質(zhì)量的志向氣體，在汽缸底部開有一小孔，與U形水銀管相連，已知外界大氣壓為p0＝75cmHg，室溫t0＝27℃，穩(wěn)定后兩邊水銀面的高度差為Δh＝1.5cm，此時活塞離容器底部的高度為L＝50cm.已知柱形容器橫截面積S＝0.01m2，75cmHg＝1.0×105(1)求活塞的質(zhì)量；(2)使容器內(nèi)溫度降至－63℃，求此時U形管兩側(cè)水銀面的高度差和活塞離容器底部的高度L′.答案：(1)2kg(2)1.5cm35cm解析：(1)