2019-2020学年第二学期人教版物理选修3-3第八章 气体期末复习模拟测试含答案

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2019-2020学年第二学期人教版物理选修3-3第八章气体期末复
习模拟测试
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

分卷I
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.如图所示，汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞与缸壁间的摩擦，保持温度不变，当外界大气压强变化时，不发生改变的是()
A．封闭气体的压强
B．封闭气体的体积
C．弹簧的弹力
D．汽缸底部离地面的高度
2.一定质量的气体从状态a，经历如图所示的过程，最后到达状态c，设a、b、c三状态下的密度分别为ρa、ρb、ρc，则()
A．ρa>ρb>ρc
B．ρa＝ρb＝ρc
C．ρa<ρb＝ρc
D．ρa>ρb＝ρc
3.装有半瓶开水的热水瓶，经过一晚，瓶塞不易拔出，主要原因是()
A．瓶内气体因温度降低而压强减小
B．瓶外因气温升高而大气压强变大
C．瓶内气体因体积减小而压强增大
D．瓶内气体因体积增大而压强减小
4.下列说法中正确的是()
A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
B．一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大
C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的
D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
5.对一定量的理想气体，下列说法正确的是()
A．气体体积是指所有气体分子的体积之和
B．气体分子的热运动越剧烈，气体的温度就越高
C．当气体膨胀时，气体的分子势能减小，因而气体的内能一定减少
D．气体的压强是由气体分子的重力产生的，在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强6.如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的p－V图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是 ()
A．一直保持不变
B．一直增大
C．先减小后增大
D．先增大后减小
7.对一定质量的气体，通过一定的方法得到了分子数目f与速率v的两条关系图线，如图所示，下列说法正确的是()
A．曲线Ⅰ对应的温度T1高于曲线Ⅱ对应的温度T2
B．曲线Ⅰ对应的温度T1可能等于曲线Ⅱ对应的温度T2
C．曲线Ⅰ对应的温度T1低于曲线Ⅱ对应的温度T2
D．无法判断两曲线对应的温度关系
8.关于气体体积，下列说法正确的是()
A．气体的体积与气体的质量成正比
B．气体的体积与气体的密度成正比
C．气体的体积就是所有分子体积的总和
D．气体的体积与气体的质量、密度和分子体积无关，只取决于容器的容积
9.一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度升高，则压强增大的原因中，错误的是() A．温度升高后，气体分子的平均速率变大
B．温度升高后，气体分子的平均动能变大
C．温度升高后，分子撞击器壁的平均作用力增大
D．温度升高后，单位体积内的分子数增多，撞击到单位面积器壁上的分子数增多了
10.如图所示，两端开口的玻璃管中有两段水银，封闭有一段气体L B，左边的活塞也封闭了一段气体L A，现将活塞缓慢地向下移动，两气柱长度变化是()
A．L A不变，L B减小
B．L A增大，L B减小
C．L A减小，L B增大
D．L A减小，L B不变
二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)
11.(多选)某种气体的温度是0 ℃，可以说()
A．气体中分子的温度是0 ℃
B．气体中分子运动的速度快的温度一定高于0 ℃，运动慢的温度一定低于0 ℃，所以气体平均温度是0 ℃
C．气体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增加
D．该气体分子平均速率是确定的
12.(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是()
A．温度升高，气体中每个分子的动能都增大
B．在任一温度下，气体分子的速率分布呈现“中间多，两头少”的分布规律
C．从微观角度看，气体的压强取决于气体分子的平均动能和分子的密集程度
D．温度不变时，气体的体积减小，压强一定增大E．气体的压强由分子密度、分子平均动能、重力共同决定
13.(多选)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．气体的分子数密度变大
14.(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是()
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈
C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的
D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减小
分卷II
三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)
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．
16.用如图所示的装置测量某种矿物质的密度，操作步骤和实验数据如下：
a．打开阀门K，使管A、容器C、容器B和大气相通．上下移动D，使水银面与刻度n对齐；b．关闭K，向上举D，使水银面达到刻度m处，这时测得B、D两管内水银面高度差h1＝19．0 cm；
c．打开K，把m＝400 g的矿物质投入C中，上下移动，使水银面重新与n对齐，然后关闭K；d．向上举D，使水银面重新到达刻度m处，这时测得B、D两管内水银面高度差h2＝20．6 cm．已知容器C和管A的总容积VC＝1 000 cm3，温度保持不变，求该矿物质的密度．
17.容积为2 L的烧瓶，在压强为1．0×105Pa时，用塞子塞住，此时温度为27 ℃，当把它加热到127 ℃时，塞子被打开，稍过了一会，重新把盖子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27 ℃，求：
(1)塞子打开前的最大压强；
(2)重新降温到27 ℃时剩余空气的压强．
18.如图中系统由左右两个侧壁绝热、底部截面积均为S的容器组成．左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭．两个容器的下端由可忽略容积的细管连通．容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气．大气的压强p0，温度为T0＝273 K，两个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1p0.系统平衡时，各气体柱的高度如图所示．现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度．用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h.氮气和氢气均可视为理想气体．求：
(1)第二次平衡时氮气的体积；
(2)水的温度．
答案解析
1.【答案】C
【解析】以汽缸为研究对象，设大气压强为p0，则有p0S＝pS＋Mg，p0变化，则p变化，因为温度不变，根据玻意耳定律，则V变化，A、B错误；对整体有kx＝(M＋m)g，弹簧的弹力不变，故活塞高度不变，又由于气体体积变化，则汽缸底部离地面高度发生变化，C正确，D错误．
2.【答案】D
【解析】一定质量的气体从a到b温度不变，压强减小，体积增大，由ρ＝可知ρa>ρb，由状态b 到c等容变化，密度不变，ρb＝ρc，故D项正确．
3.【答案】A
【解析】装有半瓶开水的热水瓶，里面封闭了一定质量的空气，经过一晚，瓶内气体因温度降低，所以压强减小，则瓶塞不易拔出，选项A正确．
4.【答案】A
【解析】气体质量一定时，＝恒量，显然A对，B错；由气体压强产生的原因知C错；D选项因为容器密闭，气体对器壁有压强，故选A．
5.【答案】B
【解析】由于气体分子间的距离较大，分子间距离不能忽略，所以气体体积要比所有气体分子的体积之和要大，A错误；气体分子的热运动越剧烈，分子的平均速率就越大，平均动能越大，温度就越高，B正确；理想气体的内能只与气体的温度有关，只要气体的温度不变，则内能不变，C错误；气体压强是由气体分子对容器壁频繁地撞击而产生的，与气体的重力没有关系，所以在失重的情况下，气体对器壁仍然有压强，D错误．
6.【答案】D
【解析】由题图可知，p A V A＝p B V B，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上．由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态A到状态B，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小．
7.【答案】C
【解析】对一定质量的气体，当温度升高时，速率大的分子数目一定增加，因此曲线的峰值向速率增大的方向移动，且峰值变小，由此可知曲线Ⅱ对应的温度T2一定高于曲线Ⅰ所对应的温度T1．
8.【答案】D
【解析】气体分子间距离很大，分子间作用力很弱，可以自由运动，能充满它能达到的整个空间．因此，气体的体积只取决于容器的容积．
9.【答案】D
【解析】温度升高后，分子的平均动能增加，根据E k＝mv2知气体分子的平均速率变大，故A、B正确；温度升高后，分子的平均动能增加，分子撞击器壁的平均作用力增大，故C正确；体积不变，分子的密集程度不变，单位体积内的分子数不变，由于分子的平均速率增加，撞击到单位面积器壁的分子数增多，故D错误．
10.【答案】D
【解析】活塞缓慢向下移动，说明温度不变，也就是等温变化，考查玻意耳定律的应用．对于L B 来讲，由于它上方的水银柱不变，所以它的压强不变，因而体积也不可能发生变化，所以L B长度不会发生变化．而对于L A来讲，活塞向下移动，它的压强已经开始变大，因而体积会减小，所以气柱长度会变小，但L B会向上移动，两段气柱的水银高度差会增加，所以选项D正确．
11.【答案】CD
【解析】温度是分子平均动能的标志，温度的高低反映了分子运动的激烈程度．从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，而温度的概念是建立在统计规律的基础上的，在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，说明分子运动激烈．平均动能增大，但并不是所有的分子的动能都增大，选项C正确．某种气体温度是0 ℃，该气体分子平均动能是确定的，所以选项D正确．
12.【答案】BCD
【解析】温度升高时，分子平均动能增大，但每个分子的动能不一定增大，A错；气体分子的速率分布规律是“中间多，两头少”，B对；气体的压强由分子密度和分子平均动能决定，与重力无关，C对，E错；温度不变，体积减小时，由玻意耳定律可知，压强一定增大，D对．
13.【答案】BD
【解析】等温压缩，温度不变，分子平均动能不变，A错；由查理定律知，温度不变，体积减小，故压强增大，故B对；由于气体质量不变，体积减小，故分子数不变，密度变大，故C错，D对．14.【答案】BC
【解析】气体分子间有较大空隙，气体分子的体积之和远小于气体的体积，所以选项A错误．气体温度越高，分子平均动能越大，分子热运动越剧烈，则选项B正确．由压强的定义可知：单位面积上的压力叫压强，器壁内侧受到的压力就是气体分子对器壁不断碰撞而产生的，所以选项C 正确．当气体膨胀时，气体的温度如何变化无法确定，故内能如何变化也无法确定，所以选项D 错误．
15.【答案】500 K
【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、V0、T1
右室的气体：加热前p0、V0、T0，加热后p1、V0、T2
根据＝恒量，得：
左室气体：＝
右室气体：＝
所以＝
解得T2＝500 K．
16.【答案】5．15×103kg/m3
【解析】设矿物质的密度为ρ，容器B体积为VB，矿物质体积为V，以C、A、B中封闭的气体为研究对象，以封闭时水银面处于n处为初状态，以水银面调至m处为末状态．
由玻意耳定理得p0(V B＋V C)＝(p0＋h1)V C．
以C中装入矿物质后C、A、B中气体为研究对象，以封闭时水银面处于n处为初状态，以水银面调至m处为末状态，
由玻意耳定律得p0(V B＋V C－V)＝(p0＋h2)(V C－V)，
质量m＝ρV，
联立解得ρ＝5．15×103kg/m3．
17.【答案】(1)1．33×105Pa(2)7．5×104Pa
【解析】塞子打开前，瓶内气体的状态变化为等容变化．塞子打开后，瓶内有部分气体会逸出，此后应选择瓶中剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解．
(1)在塞子打开前，选瓶中的气体为研究对象，则
初态：p1＝1．0×105Pa，T1＝300 K
末态：p2＝？，T2＝400 K
由查理定律＝可得
p2＝p1＝×1．0×105Pa≈1．33×105Pa．
(2)重新将塞子塞紧后，以瓶中剩余气体为研究对象，则
初态：p1′＝1．0×105Pa，T1′＝400 K
末态：p3＝？，T3＝300 K
由查理定律＝可得
p3＝p1′＝×1．0×105Pa＝7．5×104Pa．
18.【答案】(1)2.7hS(2)368.55 K
【解析】(1)考虑氢气的等温过程．
该过程的初态压强为p0，体积为hS；末态体积为0.8hS.
设末态的压强为p，由玻意耳定律得
p＝＝1.25p0
活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程．
该过程的初态压强为1.1p0，体积为V；末态的压强为p′，体积为V′，
则p′＝p＋0.1p0＝1.35p0
V′＝2.2hS
由玻意耳定律得V＝×2.2hS＝2.7hS
(2)活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程．该过程的初态体积和温度分别为2hS和T0＝273 K，末态体积为2.7hS.
设末态温度为T，由盖—吕萨克定律得
T＝T0＝368.55 K。