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1、气体(45分钟100分)一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分)1.一定质量的某种气体,在不同温度下的气体热运动速率的统计分布图象如图所示,下列说法正确的是()A.状态的温度高于状态的温度B.气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率C.不计分子势能,气体在状态时具有的内能较大D.温度升高时每个分子运动的动能就增大【解析】选B。温度升高时,速率大的分子所占比重较大,故T1p2,由理想气体状态方程:=C可知,T1T2;故选A。3.如图所示,左边的体积是右边的4倍,两边充以同种气体,温度分别为20 和10 ,此时连接两容器的细玻璃管的水银柱保持静止,如果容器两边的气体温度各升高
2、10 ,忽略水银柱及容器的膨胀,则水银柱将()A.向左移动B.向右移动C.静止不动D.条件不足,无法判断【解析】选A。假定两个容器的体积不变,即V1、V2不变,所装气体温度分别为293 K和283 K,当温度升高T时,左边的压强由p1增至p1,p1=p1-p1,右边的压强由p2增至p2,p2=p2-p2。由查理定律得:p1=T,p2=T,因为p2=p1,所以p1Vb,TaTbB.VaVb,TaTbC.VaVb,TaTbD.VaTb【解析】选D。解除锁定前,两部分气体温度相同,体积相同,由pV=nRT可知b部分压强大,故活塞左移,平衡时VaTb。9.(多选)对于一定质量的理想气体,下列论述正确的
3、是()A.若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强一定增大B.若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强可能不变C.若气体的压强不变而温度降低,则单位体积内分子个数一定增加D.若气体的压强不变而温度降低,则单位体积内分子个数可能不变【解析】选A、C。单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大,因此这时气体压强一定增大,故选项A正确,B错误;若气体的压强不变而温度降低,则气体的体积减小,则单位体积内分子个数一定增加,故选项C正确,D错误。二、实验题(16分)10.如图所示为“研究一定质量气体在压强不变的条件下,体积变化与温度变化关系”的
4、实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶,B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接,C管开口向上,一定质量的气体被封闭于烧瓶内。开始时B、C内的水银面等高。(1)若气体温度升高,为使烧瓶内气体的压强不变,应将C管_(选填“向上”或“向下”)移动,直至_。(2)实验中多次改变气体温度,用t表示气体升高的温度,用h表示B管内水银面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是图中的()【解析】(1)气体温度升高,封闭气体压强变大,为使封闭气体压强不变,应将C管向下移动,直至B、C两管内水银面等高。(2)由于气体压强不变,则=k,故有=k,k、S为定值,故选项A正确。答案:(1)向下B、C两管内水银面等高(2
5、)A11.(8分)如图为某同学制作的简易气温计。他向一个空的铝制易拉罐中插入一根粗细均匀的透明吸管,接口用蜡密封,在吸管内引入一小段油柱。外界大气压p0= 1.0105 Pa,温度t1= 29 时油柱与接口的距离l1=10 cm,温度t2=30 时油柱与接口的距离l2=15 cm,他在吸管上相应的位置标上相应的温度刻度值。已知吸管内部的横截面积S= 0.2 cm2。(1)求易拉罐的容积V。(2)由于外界大气压发生变化,实际温度t=27 时该气温计读数为29 ,求此时的大气压p(保留2位有效数字)。【解析】(1)由气体实验定律得 =式中V1=V+l1S,T1=(t1+273) KV2=V+l2S
6、,T2=(t2+273) K由式代入数据得V=300 cm3(2)气压变化后,实际温度t=27 时油柱的位置在29 刻度处,此时被封闭的气体体积与大气压p0=1.0105 Pa、温度t1= 29 时相等。可得=式中p1=p0,T1=(t1+273)KT=(t+273)K由式代入数据得p=9.9104 Pa答案:(1)300 cm3(2)9.9104 Pa【加固训练】(2019烟台模拟)有人设计了一种测温装置,其结构如图所示,玻璃瓶A内封有一定量气体,与瓶A相连的B管插在水银槽中,管内水银面的高度x即可反映瓶内气体的温度,即环境温度,并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A瓶的体积相比可略去
7、不计。(1)B管刻度线是在1个标准大气压下制作的(1个标准大气压相当于76 cm水银柱的压强)。已知当温度t=27 时的刻度线在x=16 cm处,问t=0 的刻度线在x为多少厘米处?(2)若大气压已变为相当于75 cm水银柱的压强,利用该测温装置测量温度时所得读数仍为27 ,问此时实际温度为多少?【解析】(1)p1=76 cmHg-16 cmHg=60 cmHg,T1=(273+27) K=300 K,T2=(273+0) K=273 K,气体发生等容变化,由查理定律可得:=,即=,解得:p2=54.6 cmHg,则x=76 cm-54.6 cm=21.4 cm。(2)此时A瓶内气体压强为:p
8、3=75 cmHg-16 cmHg=59 cmHg,气体发生等容变化,由查理定律:=,即:=解得:T3=295 K,t3=22 。答案:(1)21.4厘米处(2)22 12.(10分)(2019长沙模拟)如图,在固定的汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体,活塞面积之比为SASB=12。两活塞以穿过B底部的刚性细杆相连,可沿水平方向无摩擦滑动。两个汽缸都不漏气。初始时,A、B中气体的体积皆为V0,温度皆为T0=300 K,A中气体压强pA=1.5p0,p0是汽缸外的大气压强。现对A加热,使其中气体的压强升到pA=2.0p0,同时保持B中气体的温度不变。求此时A中气体的温度TA。【解析】活
9、塞平衡时,由平衡条件得:pASA+pBSB=p0(SA+SB)pASA+pBSB=p0(SA+SB)已知SB=2SAB中气体初、末态温度相等,设末态体积为VB,由玻意耳定律得:pBVB=pBV0设A中气体末态的体积为VA,因为两活塞移动的距离相等,故有=对A中气体由理想气体状态方程得:=解得:TA=500 K。答案:500 K【加固训练】如图所示,竖直圆筒是固定不动的,粗筒横截面积是细筒的3倍,细筒足够长。粗筒中A、B两轻质活塞间封有一定质量的空气(可视为理想气体),气柱长L=20 cm。活塞A上方的水银深H=15 cm,两活塞的重力及与筒壁间的摩擦不计,用外力向上托住活塞B使之处于平衡状态,
10、水银面与粗筒上端相平。现使活塞B缓慢上移,直至水银的被推入细筒中,求活塞B上移的距离。(设在整个过程中气柱的温度不变,大气压强p0相当于75 cm的水银柱产生的压强。)【解析】初态封闭气体压强:p1=pH+p0当的水银上升到细筒中时,设粗筒横截面积为S,则HS=h1,HS=h2S此时封闭气体压强:p2=+p0V1=LS,V2=LS由玻意耳定律得p1V1=p2V2解得L=18 cm活塞B上升的距离为:d=H+L-L-H=7 cm。答案:7 cm13.(12分)如图所示,圆柱形喷雾器高为h,内有高度为的水,上部封闭有压强为p0、温度为T0的空气。将喷雾器移到室内,一段时间后打开喷雾阀门K,恰好有水
11、流出。已知水的密度为,大气压强恒为p0,喷雾口与喷雾器等高。忽略喷雾管的体积,将空气看作理想气体。(室内温度不变)(1)求室内温度。(2)在室内用打气筒缓慢向喷雾器内充入空气,直到水完全流出,求充入空气与原有空气的质量比。【解析】(1)设喷雾器的横截面积为S,室内温度为T1,喷雾器移到室内一段时间后,封闭气体的压强p1=p0+g,V0=S气体做等容变化:=解得:T1=(1+)T0(2)以充气结束后喷雾器内空气为研究对象,排完水后,压强为p2,体积为V2=hS。此气体经等温变化,压强为p1时,体积为V3则p2=p0+gh,p1V3=p2V2即(p0+g)V3=(p0+gh)hS同温度下同种气体的质量比等于体积比,设充入气体的质量为m则=解得:=答案:(1)(1+)T0(2)