2020高中物理 第二章 气体 气体热现象的微观意义习题 教科版选修3-3

2020高中物理 第二章 气体 气体热现象的微观意义习题 教科版选修3-3

气体热现象的微观意义 一、选择题 ‎1．封闭在体积一定的容器内的理想气体，当温度升高时，下列说法正确的是（ ）．‎ ‎ A．气体分子的密度增大 B．气体分子的平均动能增大 ‎ C．气体分子的平均速率增大 D．气体分子的势能增大 ‎2．下列说法正确的是（ ）．‎ A．理想气体温度升高时，分子的平均动能一定增大 B．一定质量的理想气体，体积减小时单位体积内的分子数增多，气体的压强一定增大 C．压缩处于绝热容器中的一定质量的理想气体，其内能一定增加 D．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能都随分子间距离的增大而减小 ‎3．密封在圆柱形容器内的气体上半部分密度为，压强为p，则下半部分气体的压强和密度分别为（ ）．‎ ‎ A．p， B．， C．2p，2 D．，‎ ‎4．一定质量的理想气体处于平衡状态Ⅰ，现设法使其温度降低而压强升高，达到平衡状态Ⅱ，则（ ）．‎ ‎ A．状态Ⅰ时气体的密度比状态Ⅱ时的大 ‎ B．状态Ⅰ时分子的平均动能比状态Ⅱ时的大 ‎ C．状态Ⅰ时分子间的平均距离比状态Ⅱ时的大 ‎ D．状态Ⅰ时每个分子的动能都比状态Ⅱ时的分子平均动能大 ‎5．一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子运动理论观点来分析，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．气体分子的分布密度增大 ‎6．如图所示为一定质量的某种气体的等压线，对于等压线上的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 5‎ ‎ D．单位体积的分子数两状态一样多 ‎7．x、y两容器中装有相同质量的氦气，已知x容器中氦气的温度高于y容器中氦气的温度，但压强却低于y中氦气的压强．由此可知（ ）．‎ ‎ A．x中氦气分子的平均动能一定大于y中氦气分子的平均动能 ‎ B．x中每个氦气分子的动能一定都大于y中每个氦气分子的动能 ‎ C．x中动能大的氦气分子数一定多于y中动能大的氦气分子数 ‎ D．x中氦气分子的热运动一定比y中氦气分子的热运动剧烈 ‎8．某一密闭容器中密封着一定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引力。关于实际气体的下列说法中正确的是（ ）．‎ A．在完仝失重的情况下，密封容器内的气体对器壁的顶部没有作用力 B．若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大 C．若气体被压缩，外界对气体做功，则气体内能一定增加 D．若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，则气体分子的平均动能一定减小 二、填空题 ‎9．容积为‎20升的圆筒内装有氧气，温度为‎17℃‎，它的压强是1.0×107帕，在标准状态下，温度为‎2.5℃‎时这些氧气的体积为________升（取1标准大气压=1.0×105帕）．‎ ‎10．如图所示，一端封闭，一端开口，截面积均匀的U形玻璃管AB，管内装有水银，两水银面高度相等，管A内封有一定质量的空气，今将管B的开口端接一抽气机，抽尽管曰内水银面上的空气，结果两水银面产生18厘米的高度差，则A管内原来的气柱长度是________厘米（设外界气压为72厘米汞柱）．‎ ‎ ‎ ‎11．密闭的体积为‎1升的氢气，压强为2个大气压，温度为‎27℃‎．加热以后，压强、体积各增加了原来的l／10，则此时气体的温度为________℃．‎ ‎12．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下发生状态变化，如果气体增加的体积等于它在‎0℃‎的体积，那么气体增加的温度为________。‎ 三、解答题 ‎13．两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装有与容器容积等体积的水，乙中充满空气，试问：‎ ‎ （1）两容器各侧壁压强的大小关系及压强的大小决定于哪些因素？（容器容积恒定）‎ ‎（2）若让两容器同时做自由落体运动，容器侧壁上所受压强将怎样变化？‎ ‎14．如图，上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管内有一部分水银封住密闭气体，横截面积分别为S1＝‎ 5‎ ‎1cm‎2、S2＝‎2cm2，细管内水银长度为h1＝‎4cm，封闭气体长度为L＝‎6cm。大气压强为p0＝76cmHg，气体初始温度为T1＝280K，上管足够长。‎ ‎（1）缓慢升高气体温度，求水银刚好全部进入粗管内时的温度T2；‎ ‎（2）气体温度保持T2不变，为使封闭气体长度变为‎8cm，需向开口端注入的水银柱的体积为多少？‎ ‎15．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．现利用右室中的电热丝对右室加热一段时间，达到平衡后，左室的体积变为原来的，气体的温度T1=300 K，求右室气体的温度．‎ ‎ ‎ ‎【答案与解析】‎ 一、选择题 ‎1．【答案】B、C ‎ ‎【解析】理想气体做等容变化时，由查理定律得，，当温度升高时，其压强增大。故当T增大时，分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，而分子的密度和分子势能都不变，故只有B、C正确。‎ ‎2．【答案】A、C ‎ ‎【解析】理想气体温度升高时，分子的平均动能一定增大，选项A正确；对于一定质量的理想气体，当体积减小时，单位体积的分子数增多，但是气体的压强不一定增大，还与分子的平均动能有关．选项B错误；压缩处于绝热容器中的理想气体时，气体不会吸热及放热，则由热力学第一定律可知内能一定增加；选项C正确；两分子之间的距离大于r0，分子力表现为引力，分子力随着分子间距的增大而减小，分子势能随着分子间距的增大而增大．选项D错误。‎ ‎3．【答案】A ‎ ‎【提示】密封容器内气体各处的压强和密度均相同，其大小决定于气体的分子密度和温度。‎ 5‎ ‎4．【答案】B、C ‎ ‎【解析】题中从状态Ⅰ到状态Ⅱ，温度降低，分子的平均动能减小，B项正确；由，得从状态态Ⅰ到状态Ⅱ，T减小而p增大，理想气体的体积V应当减小，故C项正确、A项错误。‎ ‎5．【答案】B、D ‎ ‎6．【答案】D ‎7．【答案】A、C、D ‎ ‎【解析】分子的平均动能取决于温度，温度越高，分子的平均动能越大，故A项正确；但对于任一个氦气分子来说并不一定成立，故B项错；分子的动能也应遵从统计规律：即“中间多、两头少”，温度较高时，动能大的分子数一定多于温度较低容器中动能大的分子数，C项正确；温度越高，分子的无规则热运动越剧烈，D项正确。‎ ‎8．【答案】BD ‎【解析】A、气体压强产生的原因是大量气体分子​对容器壁的持续的、无规则撞击产生的．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的顶部有作用力，故A错误；‎ B、若气体膨胀对外界做功，分子之间的距离增大，需要克服气体分子之间的吸引力做功，则分子势能一定增大，故B正确；‎ C、若气体被压缩，外界对气体做功，若气体同时对外做功，则气体内能不一定增加，故C错误；‎ D、若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，气体的内能不变，而分子势能一定增大，则气体分子的平均动能一定减小，故D正确。‎ 故选：BD 二、填空题 ‎9．【答案】1.9×103 ‎ ‎10．【答案】3 ‎ ‎11．【答案】90 ‎ ‎12．【答案】‎‎273℃‎ 三、解答题 ‎13．【答案】见解析 ‎【解析】（1）对甲容器，上壁的压强为零，底面的压强最大，其数值为p=gh（h为上下底面间的距离）。侧壁的压强自上而下，由小变大，其数值大小与侧壁上各点距水面的竖直距离x的关系是p=gx，对乙容器，各处器壁上的压强大小都相等，其大小决定于气体的密度和温度。‎ ‎ （2）甲容器做自由落体运动时器壁各处的压强均为零。乙容器做自由落体运动时，器壁各处的压强不发生变化。‎ ‎14．【答案】（1）T2＝455K；（2）‎37cm3‎ ‎【解析】（1）S1h1＝S2h2，h2＝‎‎2cm 初状态：p1＝p0＋ph1＝80cmHg，V1＝LS1＝‎6cm3，T1＝280K 末状态：p2＝p0＋ph2＝78cmHg，V2＝（L＋h1）S1＝‎10cm3 ‎ 5‎ 根据，代入数据 ‎ 得T2＝455K ‎ ‎（2）等温变化，P2 V2＝P3 V3 ‎ ‎78×10＝P3×8，得P3＝97.5 cmHg ‎ 此时水银柱的液面高度差h3＝97.5－76＝‎‎21.5cm 注入的水银柱体积V注＝（21.5－3）×2＝‎37cm3‎ ‎15．【答案】见解析 ‎【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p1、、T1；‎ 右室的气体：加热前p0、V0、T0，加热后p1、、T2。‎ 根据理想气体状态方程：恒量，‎ 左室气体，右室气体，‎ 所以，所以T2=500 K。‎ 5‎