第八章 气体
(时间：50分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，第1～5小题中只有一个选项符合题意，第6～8小题中有多个选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．对于一定质量的气体，下列四个论述中正确的是( ) A．当分子热运动变剧烈时，压强必增大 B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变 C．当分子间平均距离变大时，压强必变大 D．当分子间平均距离变大时，压强必变小
解析：选B 分子热运动变剧烈，表明气体温度升高，分子平均动能增大，但不知气体的分子的密集程度怎么变化，故压强的变化趋势不明确，A错，B对。分子的平均距离变大，表明气体的分子的密集程度变小，但因不知此时分子的平均动能怎么变化，故气体的压强不知怎么变化，C、D错。
2．如图1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( )
图1
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hcos θ C．B管内水银面比管外水银面低hcos θ
D．管内封闭气体的压强比大气压强大hcos θ高汞柱
解析：选B 以A管中的水银为研究对象，则有pS＋hcos θ·S＝p0S，B管内压强p＝p0
－hcos θ，显然p .. .. 图2 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所示 由力的平衡： pS＝p0S＋Mg 所以p＝p0＋ Mg，A对B错； S内外空气对缸套和活塞的作用力为 pS－p0S＝Mg，所以C、D均错。 4．容积V＝20 L的钢瓶充满氧气后，压强p＝30 atm，打开钢瓶阀门，让氧气分装到容积为V′＝5 L的小瓶中去，小瓶子已抽成真空。分装完成后，每个小钢瓶的压强p′＝2 atm。在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可能装的瓶数是( ) A．4 瓶 C．56 瓶 B．50 瓶 D．60 瓶 解析：选C 设最多可装的瓶数为n，由等温分态公式得pV＝p′V＋np′V′，解得np－p′V30－2×20＝＝＝56 瓶。故C正确。 p′V′2×5 5.如图3所示，一端封闭的玻璃管，开口向下竖直插在水银槽里，管内封有长度分别为L1和L2的两段气体。当将管慢慢地向上提起时，管内气柱的长度( ) 图3 A．L1变小，L2变大 B．L1变大，L2变小 C．L1、L2都变小 D．L1、L2都变大 .. .. 解析：选D 假设上段空气柱长度不变，则下段空气柱长度变大，则下段封闭气体体积变大，其压强减小，导致上段空气柱压强减小，由pV为恒量，得L1也变长。 6．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p -T图像如图4所示。下列判断正确的是( ) 图4 A．过程ab中气体一定吸热 B．过程bc中气体既不吸热也不放热 C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小 解析：选AD 过程ab，理想气体等容变化，温度升高，理想气体的内能增大，气体一定吸热，A正确；过程bc，而体积变大，气体对外做功，气体一定吸热，B错误；过程ca，理想气体的压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体对外放出的热量大于外界对气体做的功，C错误；根据上述三过程可知：在a、b、c三个状态中，状态a的温度最低，根据温度是分子平均动能的标志，其分子的平均动能最小，D正确。 7.如图5所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动一段距离，由状态①变化到状态②。如果环境保持恒温，分别用p、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度。气体从状态①变化到状态②，此过程可用下图中的图像表示的是( ) 图5 解析：选AD 由题意知，由状态①变化到状态②的过程中，温度保持不变，体积增大，根据＝C可知压强减小。对A图像进行分析，p-V图像是双曲线即等温线，且由①到②体积增大，压强减小，故A正确。对B图像进行分析，p-V图像是直线，温度会发生变化，故B错误。对C图像进行分析，可知温度不变，但体积减小，故C错误。对D图像进行分析， .. pVT.. 可知温度不变，压强减小，体积增大，故D正确。 8.如图6所示为竖直放置的上细下粗密闭细管，水银柱将气体分隔为A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为ΔVA、ΔVB，压强变化量为ΔpA、ΔpB，对液面压力的变化量为ΔFA、ΔFB，则( ) 图6 A．水银柱向上移动了一段距离 B．ΔVA＜ΔVB C．ΔpA＞ΔpB D．ΔFA＝ΔFB Δpp0 解析：选AC 假设水银柱不动，两气体发生等容变化，根据查理定律，有＝，其 ΔTT0 中p0、T0表示初始的压强和温度，初始压强pA＞pB，则ΔpA＞ΔpB，这说明水银柱向上移动了一小段距离，A、C正确。由于气体的总体积不变，所以ΔVA＝ΔVB，B错误。ΔFA＝ΔpASA＞ΔFB＝ΔpBSB，D错误。 二、计算题(共3小题，共52分) 9. (15分)如图7所示，A是容积很大的玻璃容器，B是内径很小的U形玻璃管，B的左端与A相通，右端开口，B中有一段水银柱将一定质量的空气封闭在A中，当把A放在冰水混合物中时，B的左管比右管中水银高30 cm；当B的左管比右管的水银面低30 cm时， A中气体的温度是多少？(设大气压强p0＝760 mmHg) 图7 解析：由于A的体积很大而B管很细，所以A中的气体体积可认为是不变的，由查理定律即可求解。 以A中的气体为研究对象，初状态温度T1＝273 K，p1＝p0－ph＝460 mmHg；末状态压强 p1p2p21 060p2＝p0＋ph＝1 060 mmHg，由查理定律有＝，T2＝·T1＝×273 K＝629 K。 T1T2p1460 答案：629 K 10. (15分)如图8所示，圆柱形容器抽成真空，顶板上拴一弹簧，弹簧下挂一活塞， .. .. 活塞与器壁间摩擦不计，当活塞触及底部时，活塞的重力恰好跟弹簧的弹力平衡，给活塞下方充入温度为T1的某种气体，气柱的高度为h1，若将气体温度升高到T2时，气柱的高度 h2为多少？(整个过程弹簧处于伸长状态) 图8 解析：设弹簧的劲度系数为k，圆柱形容器的横截面积为S，初状态：(充气后)p1＝ kh1 ，Skh2 V1＝h1S，温度为T1，末状态：(升温后)p2＝，V2＝h2S，温度为T2，由理想气体状态方程， Skh1kh2 ·h1S·h2SSS得＝ T1T2 即h2＝ T2 ·h1。 T1T2·h1 T1 答案： 11. (22分)如图9，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长l1＝25.0 cm的空气柱，中间有一段长为l2＝25.0 cm的水银柱，上部空气柱的长度l3＝40.0 cm。已知大气压强为p0＝75.0 cmHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l1′＝20.0 cm。假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离。 图9 解析：以cmHg为压强单位。在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为p1＝p0＋l2 ① 设活塞下推后，下部空气柱的压强为p1′，由玻意耳定律得p1l1＝p1′l1′ ② 如图，如活塞下推距离为Δl，则此时玻璃管上部空气柱的长度为 l3′＝l3＋l1－l1′－Δl ③ 设此时玻璃管上部空气柱的压强为p3′，则 .. .. p3′＝p1′－l2 ④ 由玻意耳定律得 p0l3＝p3′l3′ ⑤ 由①至⑤式及题给数据解得 Δl＝15.0 cm。 ⑥ 答案：15 cm .. 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容