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【单元测试 全程方略 人教版】2013年高中物理选修3-3：第八章 气体 质量检测 阶段质量检测（含详解）
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上传时间: 2014-08-23
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阶段质量检测/单元质量评估（二）
第八章
（时间：90分钟 满分：100分）
一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分.每小题至少一个答案正确）
1.关于理想气体的下列说法正确的有（ ）
A.气体压强是由气体的重力产生的
B.气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的
C.一定质量的气体，分子的平均速率越大，气体压强也越大
D.压缩理想气体时要用力，是因为分子之间有斥力
2．关于一定质量的气体，下列叙述中正确的是（ ）
A．如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
B．如果压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的作用力一定增大
C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
D．如果分子密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
3.（2012·临沂高二检测）一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，所增压强为Δp2，则Δp1与Δp2之比是（ ）
A．10∶1 B．373∶273
C．1∶1 D．383∶283
4.如图，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为l，管内外水银面高度差为h，若温度保持不变，把玻璃管稍向上提起一段距离，则（ ）
A.h、l均变大 B.h、l均变小
C.h变大、l变小 D.h变小、l变大
5.教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10点的温度为15 ℃，下午2点的温度为25 ℃，假设大气压强无变化，则下午2点与上午10点相比较，房间内的（ ）
A.空气分子的密集程度增大
B.空气分子的平均动能增大
C.空气分子的速率都增大
D.空气的质量增大
6.如图所示为一定质量的理想气体的p-1/V图象，图中BC为过原点的直线，A、B、C为气体的三个状态，则下列说法中正确的是（ ）
A．TA>TB＝TC B．TA>TB>TC[来源:学科网ZXXK][来源:学_科_网Z_X_X_K]
C．TA＝TB>TC D．TA<TB<TC
7.如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是（ ）
A．B管内水银面比管外水银面高h
B．B管内水银面比管外水银面高hcosθ
C．B管内水银面比管外水银面低hcosθ
D．管内封闭气体的压强比大气压强小hcosθ高水银柱
8.如图所示，玻璃管A和B同样粗细，A的上端封闭，两管下端用橡皮管连通，两管中水银柱高度差为h，若将B管慢慢地提起，则（ ）
A.A管内空气柱将变长 B.A管内空气柱将变短
C.两管内水银柱的高度差将增大 D.两管内水银柱的高度差将减小
9.一定质量的理想气体处于某一初状态，现要使它的温度经过状态变化后回到初始的温度，用下列哪些过程可能实现（ ）
A.先等压膨胀，再等容减小压强
B.先等压减小体积，再等容减小压强
C.先等容增大压强，再等压增大体积
D.先等容减小压强，再等压增大体积
10.（2012·青岛高二检测）2011年9月29日
中国发射的第一个目标飞行器“天宫一号” 在
11月3日凌晨顺利实现与“神舟八号”飞船的
对接任务.假设高空实验火箭起飞前，仪器舱内
气体的压强p0＝1 atm，温度t0＝27 ℃，在火箭加速竖直向上飞行的过程中，加速度的大小等于重力加速度g，仪器舱内水银气压计的示数为p＝0.6p0，已知仪器舱是密封的，那么，这段过程中舱内的温度是（ ）
A．16.2 ℃ B．32.4 ℃
C．360 K D．180 K
二、实验题（本大题共2小题，共16分）
11.（8分）某同学用同一个注射器做了两
次验证玻意耳定律的实验，操作完全正确.
根据实验数据却在p-V图上画出了两条不[来源:Z&xx&k.Com]
同双曲线.造成这种情况的可能原因是
_______.
A．两次实验中空气的质量不同
B．两次实验中温度不同
C．两次实验中保持空气的质量、温度相同，但所取的气体压强的数据不同
D．两次实验中保持空气的质量、温度相同，但所取的气体体积的数据不同
12．（8分）（2012·长春高二检测）为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时，所能承受的最大内部压强，某同学自行设计制作了一个简易的测试装置．该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器．测试过程可分为如下操作步骤：
a．记录密闭容器内空气的初始温度t1；
b．当安全阀开始漏气时，记录容器内空气的温度t2；
c．用电加热器加热容器内的空气；
d．将待测安全阀安装在容器盖上；
e．盖紧装有安全阀的容器盖，将一定量的空气密闭在容器内．
（1）将每一步骤前的字母按正确的操作顺序填写：
____________________________________________________.
（2）若测得的温度分别为t1＝27 ℃、t2＝87 ℃，已知大气压强为1.0×105 Pa，则测试结果是：这个安全阀能承受的最大内部压强是__________．
三、计算题（本大题共4小题，共44分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）
13.（10分）物理学家帕平发明了高压锅，高压锅与普通锅不同，锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧，加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈，所以锅盖与锅体之间不会漏气.在锅盖中间有一排气孔，上面再套上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住.当加热高压锅，锅内气体压强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，这时蒸汽就从排气孔向外排出.由于高压锅内的压强大，温度高，所以食物容易煮烂.若已知排气孔的直径为 0.3 cm，外界大气压为1.0×105 Pa，温度为20 ℃，要使高压锅内的温度达到120 ℃，则限压阀的质量应为多少.（g取10 m/s2）
14.（10分）（2012·上海交大附中高二检测）如图所示，内壁光滑的汽缸深度L为1 m，固定在水平地面上，汽缸内有一厚度可忽略不计的活塞封闭了一定质量的气体.开始时汽缸内气体长L1为0.4 m，压强p1为1×105 Pa，温度T1为
300 K，已知大气压强p0为1×105 Pa.现在活塞上施加一水平外力缓慢拉动活塞.
（1）保持汽缸内气体的温度不变，求活塞被拉至汽缸边缘时封闭气体的压强（没有气体漏出）.
（2）活塞被拉至汽缸边缘后，保持气体的体积不变，逐渐升高温度直至外力恰好减小为零，求此时封闭气体的温度.
15.（12分）如图所示，一个密闭的汽缸被活塞分成体积相等的左、右两室，汽缸壁与活塞是不导热的，它们之间没有摩擦，两室中气体的温度相等.现利用电热丝对右室加热一段时间，达到平衡后，左室气体的体积变为原来的，左室气体的温度为T1=300 K，求右室气体的温度.
16.（12分）（2012·海口高二检测）如图，一
根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下
端密封，上端封闭但留有一抽气孔．管内下部
被活塞封住一定量的气体（可视为理想气体），
气体的温度为T1．开始时，将活塞上方的气体
缓慢抽出，当活塞上方的压强达到p0时，活塞
下方气体的体积为V1，活塞上方玻璃管的容积为2.6V1，活塞因重力而产生的压强为0.5p0.继续将活塞上方抽成真空并密封，整个抽气过程中管内气体的温度始终保持不变．然后将密封的气体缓慢加热．求：
（1）活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度.
（2）当气体的温度达到1.8T1时气体的压强．
[来源:Zxxk.Com]
[来源:Z。xx。k.Com]
答案解析
1. 【解析】选B.气体的压强是由气体分子对器壁的碰撞产生的，A错、B对；气体的压强与分子密集程度及分子的平均速率大小有关，平均速率大，是因为温度高，但如果体积变为很大，压强可能减小，故C错.压缩气体要用力，克服的是气体的压力（压强），而不是分子间的斥力，D错.
2．【解析】选B.气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数是由单位体积内的分子数和分子的平均速率共同决定的．选项A和D都是单位体积内的分子数增大，但分子的平均速率如何变化却不知道；选项C由温度升高可知分子的平均速率增大，但单位体积内的分子数如何变化未知，所以选项A、C、D都不能选．气体分子在单位时间内对单位面积器壁的作用力正是气体压强的微观表现，所以选项B是正确的．
3.【解析】选C.由等容变化规律可知因为ΔT相等，所以Δp相等，即Δp1∶Δp2＝1∶1，故C对．
4.【解析】选A.由玻意耳定律pV=恒量得,（p0-ph）·l=恒量.ph和l只能同时变大或同时变小才能保证（p0-ph）·l=恒量，又由题意可得玻璃管向上提起一段距离，故只能是l和h同时变大，A正确.
5.【解析】选B.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，故A错误，B正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C错误；因空气发生等压变化，由知，温度升高，体积增大，房内空气有一部分运动到外面，房内空气的质量减少，D错误.
6.【解析】选A.由题图可知A→B为等容变化，根据查理定律和pA>pB知，TA>TB.
B→C为等温变化，即TB＝TC.所以TA>TB＝TC，选项A正确．
7.【解题指南】解答本题可以以液柱为研究对象，分析液柱平衡时的受力情况，而液柱产生的压强是竖直高度hcosθ高水银柱，而不是h高水银柱.
【解析】选B、D.以A管中的水银柱为研究对象，则有pS＋hcosθS＝p0S，B管内压强p＝p0－hcosθ，显然p<p0，且B管内水银面要比槽内水银面高出
hcosθ.B、D正确.
【变式备选】如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊放在地上，汽缸内封住一定质量的空气，缸套与活塞无摩擦，活塞的横截面积为S，大气压强为p0，则（ ）
A.汽缸内空气的压强等于p0+Mg/S
B.汽缸内空气的压强等于p0-mg/S
C.内外空气对缸套的作用力为（M+m）g
D.内外空气对活塞的作用力为mg
【解析】选A.对缸套受力分析如图
由缸套受力平衡知：
pS=p0S+Mg，所以p=p0+
A对、B错;内外空气对缸套和活塞的作用力为pS-p0S=Mg,所以C、D均错.
8.【解析】选B、C.将B管慢慢提起，可以认为气体温度不变.假设A气柱长度不变，由于B上提，则A、B两管高度差增加，而A内气体压强pA=p0+ph，所以A内气体压强增大.根据玻意耳定律pV=C，所以A内气柱长度变短，即假设错误，应选B、C.
9.【解析】选A、D.此题若用状态方程来分析，既繁琐又易出错，若用p-T图象来讨论，则一目了然.设气体的初状态为A，中间状态为B，末状态为C.根据选项中四种状态变化过程分别画出它们的p-T图象，如图中A、B、C、D所示.
由于B图中气体温度始终减小，故不能实现.C图中气体温度始终升高，也不能实现，而A、D两图中，根据变化趋势，TA和TC有相同的可能，故A、D正确.
10.【解析】选C.加速前后，仪器舱内气体做的是等容变化，可以用查理定律求加速时舱内的温度．
取舱内气体为研究对象，由查理定律得
取气压计内液面差为研究对象，由牛顿第二定律得p2S-m水g=m水a，其中a=g，解得p2＝1.2×105 Pa，T2＝360 K，故C正确．
11.【解析】两次实验中空气的质量或温度不同都会出现两条不同的双曲线.若保持空气的质量、温度都相同，则p-V图象是同一条双曲线，故A、B正确，C、D错误.
答案：A、B
12．【解析】（1）将安全阀安装在容器盖上，然后密封空气，记录其初始温度t1，然后加热密封空气，待漏气时记录容器内空气的温度t2，故正确操作顺序为d、e、a、c、b.
（2）已知T1＝300 K，T2＝360 K，p0＝1.0×105 Pa，由于密封空气的体积不变，由查理定律可得：
答案：（1）d、e、a、c、b （2）1.2×105 Pa
13.【解析】选锅内气体为研究对象，则初状态：
T1=293 K,p1=1.0×105 Pa （2分）
末状态：T2=393 K （2分）
由查理定律得
（2分）
对限压阀受力分析可得
（2分）
（2分）
所以m=0.024 kg.
答案：0.024 kg
14.【解析】（1）以汽缸内封闭气体为研究对象，因为缓慢拉动活塞，所以汽缸内气体的温度保持不变，根据玻意耳定律，有
p1L1S=p2L2S，式中p1=1×105 Pa,
L1=0.4 m,L2=L=1 m
解得p2=4×104 Pa. （5分）
（2）因为汽缸内气体的体积不变，根据查理定律，有
式中p2=4×104 Pa,
T2=T1=300 K,p3=1×105 Pa
解得T3=750 K. （5分）
答案：（1）4×104 Pa （2）750 K
15.【解析】根据题意对汽缸中左、右两室中气体的状态进行分析：
左室的气体：加热前p0、V0、T0，加热后
右室的气体：加热前p0、V0、T0，加热后
根据理想气体状态方程： =恒量得，
左室气体 （4分）
右室气体 （4分）
故 （3分）
解得T2=500 K. （1分）
答案：500 K
【总结提升】两部分相关联气体问题的求解方法
这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然没有气体交换，但在压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系是解题的关键，解决这类问题的一般方法是：
（1）分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末状态参量，根据状态方程列式.
（2）认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系，并写出关系式.
（3）多个方程联立求解.
16.【解析】（1）由玻意耳定律得：
式中V是抽成真空后活塞下方气体的体积 （3分）
由盖—吕萨克定律得： （3分）
解得：T′＝1.2T1 （1分）
（2）由查理定律得： （3分）
解得：p2＝0.75p0 （2分）
答案：（1）1.2T1 （2）0.75p0
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