高中物理-气体实验定律(Ⅱ)练习
[A级抓基础]
1．一定质量的理想气体经历等温压缩过程时,气体的压强增大,从分子微观角度来分析,这是因为( )
A．气体分子的平均动能增大
B．单位时间内器壁单位面积上分子碰撞的次数增多
C．气体分子数增加
D．气体分子对器壁的碰撞力变大
解析：温度不发生变化,分子的平均动能不变,分子对器壁的碰撞力不变,故A、D错；质量不变,分子总数不变,C项错误；体积减小,气体分子密集程度增大,单位时间内器壁单位面积上分子碰撞次数增多,故B正确．
答案：B
2．(多选)一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了1
2
,若气体原来温度
是27 ℃,则温度的变化是( )
A．升高到 450 K B．升高了 150 ℃C．升高到 40.5 ℃D．升高了450 ℃
解析：由V
1
V
2
＝
T
1
T
2
得
V
1
V
1
＋
1
2
V
1
＝
273＋27
T
2
,则T2＝450 K Δt＝450－300＝
150(℃)．
答案：AB
3．一定质量的理想气体被一绝热气缸的活塞封在气缸内,气体的压强为p0,如果外界突然用力压活塞,使气体的体积缩小为原来的一半,则此时压强的大小为( )
A．p＜2p0B．p＝2p0
C．p＞2p0D．各种可能均有,无法判断
解析：外界突然用力压活塞,使气体的体积瞬间减小,表明该过程中气体和外界没有热变换,所以气体的内能将会变大,相应气体的温度会升高,若温度不变时,p＝2p0,因为温度变高,压强增大,则p＞2p0,故选项C正确．
答案：C
4．如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的VT图象,由图象可知( )
A．p A>p B B．p C<p B
C．V A<V B D．T A<T B
解析：由VT图象可以看出由A→B是等容过程,T B>T A,故p B>p A,A、C错误,D 正确；由B→C为等压过程p B＝p C,故B错误．
答案：D
5．如图所示的四个图象中,有一个是表示一定质量的某种理想气体从状态a 等压膨胀到状态b的过程,这个图象是( )
解析：A项中由状态a到状态b为等容变化,A错；B项中由状态a到状态b 为等压压缩,B错；C项中由状态a到状态b为等压膨胀,C对；D项中由状态a 到状态b,压强增大,体积增大,D错．
答案：C
6．一水银气压计中混进了空气,因而在27 ℃,外界大气压为758 mmHg时,这个水银气压计的读数为738 mmHg,此时管中水银面距管顶80 mm,当温度降至－3℃时,这个气压计的读数为743 mmHg.求此时的实际大气压值．
解析：初状态：p1＝(758－738)mmHg＝20 mmHg,
V
＝80S mm3(S是管的横截面积),
1
T
1
＝(273＋27)K＝300 K.
末状态：p2＝p－743 mmHg,
V
2
＝(738＋80)S mm3－743S mm3＝75S mm3,
T
2
＝273 K＋(－3)K＝270 K.
根据理想气体的状态方程p
1
V
1
T
1
＝
p
2
V
2
T
2
得
20×80S 300＝
（p－743）×75S
270
.
解得：p＝762.2 mmHg.
答案：762.2 mmHg
[B级提能力]
7.如图是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两状态一样多
D．单位体积的分子数两状态一样多
解析：b状态比a状态体积大,故单位体积分子数b比a少,D错；b状态比a 状态温度高,其分子平均动能大,而a、b压强相等,故相同时间内撞到单位面积上的分子数a状态较多,B对,A、C均错．
答案：B
8．(2016·上海卷)如图,粗细均匀的玻璃管A和B由一橡皮管连接,一定质量的空气被水银柱封闭在A管内,初始时两管水银面等高,B管上方与大气相通．若固定A管,将B管沿竖直方向缓慢下移一小段距离H,A管内的水银面高度相应变化h,则( )
A．h＝H B．h＜H 2
C．h＝H
2
D.
H
2
＜h＜H
解析：封闭气体是等温变化,B管沿竖直方向缓慢下移一小段距离H,压强变小,故气体体积要增大,但最终平衡时,封闭气体的压强比大气压小,一定是B侧水银面低,B侧水银面下降的高度(H－h)大于A侧水银面下降的高度h,故有H－h
＞h,得h＜H 2 .
答案：B
9．(多选)如图所示,一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内,右管上端开口且足够长,右管内水银面比左管内水银面高h,能使h变大的原因是( )
A．环境温度升高
B．大气压强升高
C．沿管壁向右管内加水银
D．U形玻璃管自由下落
解析：对左管被封气体：p＝p0＋p h,由pV
T
＝k,可知当温度T升高,大气压p0
不变时,h增加,故A正确；大气压升高,h减小,B错；向右管加水银时,由温度T 不变,p0不变,V变小,p增大,即h变大,C正确；U形管自由下落,水银完全失重,气体体积增加,h变大,D正确．
答案：ACD
10．如图所示,上端开口的圆柱形气缸竖直放置,横截面积为5×10－3 m 2,一定质量的气体被质量为 2.0 kg 的光滑活塞封闭在气缸内,其压强为________ Pa(大气压强取1.01×105 Pa,g 取10 m/s 2)．若从初温27 ℃开始加热气体,使活塞离气缸底部的高度由0.50 m 缓慢地变为0.51 m,则此时气体的温度为________ ℃.
解析：p 1＝F S ＝
mg S ＝2×105×10
－3 Pa ＝0.04×105
Pa, 所以p ＝p 1＋p 0＝0.04×105 Pa ＋1.01×105 Pa ＝1.05×105 Pa,由盖·吕萨克定律得V 1T 1＝V 2T 2
,
即
0.5S 273＋27＝0.51S
273＋t
,所以t ＝33 ℃.
答案：1.05×105 33
11．如图所示,两端开口的气缸水平固定,A 、B 是两个厚度不计的活塞,可在气缸内无摩擦滑动．面积分别为S 1＝20 cm 2,S 2＝10 cm 2,它们之间用一根细杆连接,B 通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M ＝2 kg 的重物C 连接,静止时气缸中的气体温度T 1＝600 K,气缸两部分的气柱长均为L ,已知大气压强p 0＝1×105 Pa,g 取10 m/s 2,缸内气体可看作理想气体．
(1)活塞静止时,求气缸内气体的压强；
(2)若降低气缸内气体的温度,当活塞A 缓慢向右移动1
2L 时,求气缸内气体的
温度．
解析：(1)设静止时气缸内气体压强为p1,活塞受力平衡：
p 1S
1
＋p0S2＝p0S1＋p1S2＋Mg,
代入数据解得压强p1＝1.2×105 Pa.
(2)由活塞A受力平衡可知缸内气体压强没有变化, 初：V1＝S1L＋S2L T1＝600 K
末：V2＝S
1
L
2
＋
3S2L
2
T
2
＝？
由盖·吕萨克定律得：V
1
T
1
＝
V
2
T
2
,
代入数据解得：T2＝500 K.
答案：(1)1.2×105 Pa (2)500 K
12．(2017·海南卷)一粗细均匀的U形管ABCD的A端封闭,D端与大气相通,用水银将一定质量的理想气体封闭在U形管的AB一侧,并将两端向下竖直放置,如图所示．此时AB侧的气体柱长度l1＝25 cm.管中AB、CD两侧的水银面高度差h
1
＝5 cm.现将U形管缓慢旋转180°,使A、D两端在上,在转动过程中没有水银漏出．已知大气压强p0＝76 cmHg.求旋转后,AB、CD两侧的水银面高度差．
解析：对封闭气体研究,初状态时,压强为：p1＝p0＋h1＝76＋5 cmHg＝81 cmHg,
体积为：V1＝l1S＝25S,
设旋转后,气体长度增加Δx,则高度差变为(5－2Δx) cm,此时气体的压强为：
p
2
＝p0－(5－2Δx)＝(71＋2Δx)cmHg,体积为：V2＝(25＋Δx)S,
根据玻意耳定律得：p1V1＝p2V2,即：81×25＝(71＋2Δx)(25＋Δx),
解得：Δx＝2 cm,
根据几何关系知,AB、CD两侧的水银面高度差为：Δh＝5－2Δx＝1 cm.
答案：1 cm。