2018-2019学年高中物理 第8章 气体 学业质量标准检测 新人教版选修3-3

第八章 学业质量标准检测
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．如图所示，两端开口的弯折的玻璃管竖直放置，两段竖直管内各
有一段水银柱，两段空气封闭在三段水银柱之间，若左、右两管内水银柱
长度分别为h 1、h 2，且水银柱均静止，则中间管内水银柱的长度为( D )
A ．h 1－h 2
B.h 1＋h 22
C.h 1－h 22 D ．h 1＋h 2
解析：设大气压强为p 0，左边空气的压强p 左＝p 0－h 1，右边空气的压强p 右＝p 0＋h 2＝p 左＋h ，则h ＝h 1＋h 2，故D 正确。

2．(江苏徐州2016年高二下学期期末)一定质量的某种气体，在不
同温度下的气体分子热运动速率的统计分布图象如图所示，下列说法正
确的是( B )
A ．状态①的温度高于状态②的温度
B ．气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率
C ．不计分子势能，气体在状态①时具有的内能较大
D ．温度升高时每个分子运动的动能都增大
解析：从图中可看出状态②的温度大于状态①的温度，A 错误；温度是分子平均动能的标志，选项B 正确，C 错误；温度升高时，个别分子的动能可能减小，D 错误。

3.如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在
气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。

将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。

下列各个描述理想气体状态变化的图象中与上述过程相符合的是( D )
解析：封闭气体做的是等温变化，只有D 图线是等温线，故D 正确。

4．已知两端开口的“”型管，且水平部分足够长，一开始如右图所示，若将玻璃管稍微上提一点，或稍微下降一点时，被封闭的空气柱的长度分别会如何变化？( D ) A．变大；变小
B．变大；不变
C．不变；不变
D．不变；变大
解析：上提时空气柱压强不变，空气柱的长度不变；下降时空气柱压强变小，空气柱长度变大，所以D选项正确。

5.(山东潍坊市2017～2018学年高二下学期检测)如图所示，元宵
佳节，室外经常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛，若忽略空气分子间的作用
力，大气压强不变，当点燃灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后，灯笼内的空
气( A )
A．分子总数减少
B．分子的平均动能不变
C．压强不变，体积增大
D．单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增大
解析：蜡烛燃烧后，灯笼内温度升高，部分气体分子将从灯笼内部跑到外部，所以灯笼内分子总数减少，故A正确；灯笼内温度升高，分子的平均动能增大，故B错误；灯笼始终与大气连通，压强不变，灯笼内气体体积也不变，故C错误；温度升高，气体分子的平均动能增大，单位时间与单位面积分子对器壁碰撞的平均作用力增大，而气体压强不变，所以单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数减少，故D错误。

6.(江西省南昌三中2017年高二下学期期末)如图所示，一根竖直的弹簧
支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空而静止。

设活塞与缸壁间无摩擦，可
以在缸内自由移动，缸壁导热性良好使缸内气体的温度保持与外界大气温度
相同，则下列结论中正确的是( D )
A．若外界大气压增大，则弹簧将压缩一些
B．若外界大气压增大，则气缸的上底面距地面的高度将增大
C．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小
D．若气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大
解析：以活塞和气缸整体为研究对象可知，重力等于弹簧弹力，跟外界大气压无关，即弹簧压缩量不变，A错。

以气缸为研究对象，若外界大气压增大，则气缸的上底面距地面的高度将减小，B错。

若气温升高，因为弹力不变活塞距地面的高度不变，C错。

若气温升高，气体压强增大故气缸上升所以上底面距地面的高度将增大，D对。

7.(山东省济南一中2016年高二下学期期中)一定质量的理想气体
经过一系列变化过程，如图所示，下列说法中正确的是
( AD )
A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小
B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大
C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小
D．c→a过程中，气体内能增大，体积不变
解析：由图知a→b为等温膨胀过程，b→c为等压收缩过程，c→a为等容升压过程，所以A、D选项正确。

8．在室内，将装有5atm的6L气体的容器的阀门打开后，从容器中逸出的气体相当于(设室内大气压强p0＝1atm)( BC )
A．5atm,3L B．1atm,24L
C．5atm,4.8L D．1atm,30L
解析：当气体从阀门跑出时，温度不变，所以p1V1＝p2V2，当p2＝1atm时，得V2＝30L，逸出气体30L－6L＝24L，B正确。

据p2(V2－V1)＝p1V1′得V1′＝4.8L，所以逸出的气体相当于5atm下的4.8L气体。

C正确，故应选B、C。

9．如图所示是一定质量的理想气体的p－V图线，若其状态为
A→B→C→A，且A→B等容，B→C等压，C→A等温，则气体在A、B、C三个
状态时( CD )
A．单位体积内气体的分子数n A＝n B＝n C
B．气体分子的平均速率v A＞v B＞v C
C．气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力F A＞F B，F B＝F C
D．气体分子在单位时间内，对器壁单位面积碰撞的次数是N A＞N B，N A＞N C
解析：由题图可知B→C，气体的体积增大，密度减小，A错。

C→A为等温变化，分子平均速率v A＝v C，B错。

而气体分子对器壁产生作用力，B→C为等压过程，p B＝p C，F B＝F C，由题图知，p A＞p B，则F A＞F B，C正确。

A→B为等容降压过程，密度不变，温度降低，N A＞N B，C→A为等温压缩过程，温度不变，密度增大，应有N A＞N C，D正确。

10.(陕西省黄陵中学2017年高二下学期检测)如图所示，在柱形容器中
装有部分水，容器上方有一可自由移动的活塞。

容器水面浮有一个木块和一
个一端封闭、开口向下的玻璃管，玻璃管中有部分空气，系统稳定时，玻璃
管内空气柱在管外水面上方的长度为a，空气柱在管外水面下方的长度为b，
水面上方木块的高度为c，水面下方木块的高度为d。

现在活塞上方施加竖
直向下且缓缓增大的力F，使活塞下降一小段距离(未碰及玻璃管和木块)，
下列说法中正确的是( AC )
A．d和b都不变B．只有b减小
C ．只有a 减小
D ．a 和c 都减小
解析：活塞下降一小段距离，则容器中的气体体积减小，压强增大，对于木块露出的部分决定于上、下压强差，故c 、d 不变；对于玻璃管，浮力等于重力，排开水的体积不变，b 不变，玻璃管内气体压强增大，又b 不变，故a 减小，A 、C 正确。

第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共2小题，共15分。

把答案直接填在横线上)
11．(7分)如图所示为一种测定“肺活量”(标准大气压下人一次呼出
气体的体积)的装置，A 为开口薄壁圆筒，排尽其中的空气，倒扣在水中。

测量时，被测者尽力吸尽空气，再通过B 管用力将气体吹入A 中，使A 浮起。

设整个过程中呼出气体的温度保持不变。

(1)呼出气体的分子热运动的平均动能不变(填“增大”“减小”或
“不变”)。

(2)设圆筒A 的横截面积为S ，大气压强为p 0，水的密度为ρ，桶底浮出水面的高度为h ，桶内外水面的高度差为Δh ，被测者的“肺活量”，即V 0＝
p 0＋ρg Δh h ＋Δh S p 0。

解析：(1)由于温度是分子平均动能大小的标志，因为气体温度不变，所以分子平均动能不变。

(2)设A 中气体压强为p ，该部分气体在标准大气压下的体积为V 0，由于整个过程中温度不变，由玻意耳定律可得：p 0V 0＝pV ，即p 0V 0＝(p 0＋ρg Δh )(h ＋Δh )S
被测者的肺活量V 0＝p 0＋ρg Δh
h ＋Δh S p 0
12．(8分)(江苏徐州市2016年高二下学期期末)某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。

(1)关于该实验，下列说法正确的是D 。

A ．实验前应将注射器的空气完全排出
B ．空气柱体积变化应尽可能的快些
C ．空气柱的压强随体积的减小而减小
D ．作出p －1V
的图象可以直观反映出p 与V 的关系 (2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p －V 图象如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T 1>T 2(选填“<”“＝”或“>”)。

(3)另一小组根据实验数据作出的V －1p
图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成
图线不过原点的原因可能是实验时未考虑注射器前端与橡皮帽连接处的气体。

解析：(1)注射器内应封闭一定质量的气体，故A 错误；实验操作时应缓慢移动活塞，
空气柱的体积随压强增大而减小，B 、C 错误；p －1V
的图象是直线，能直观反映出p 与V 的关系，D 正确。

(2)由图线乙可看出T 1>T 2
(3)图线不过原点的原因是：实验时未考虑注射器前端与橡皮帽连接处的气体体积。

三、论述·计算题(共4小题，共45分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)(河南省郑州一中2018届高三上学期入学测试)如图所
示，一水平放置的薄壁圆柱形容器内壁光滑，长为L ，底面直径为D ，
其右端中心处开有一圆孔；质量为m 的理想气体被活塞封闭在容器内，
器壁导热良好，活塞可沿容器内壁自由滑动，其质量、厚度均不计，
开始时气体温度为300K ，活塞与容器底部相距23
L ，现对气体缓慢加热，已知外界大气压强为p 0，求温度为480K 时气体的压强。

答案：1615
P 0 解析：开始加热时，在活塞移动的过程中，气体做等压变化。

设活塞缓慢移动到容器最
右端时，气体末态温度为T 1，V 1＝πD 2L 4，初态温度T 0＝300K ，V 0＝πD 2L 6。

由盖—吕萨克定律知V 0T 0＝V 1T 1
，解得T 1＝450K
活塞移至最右端后，气体做等容变化，已知T 1＝450K ，p 1＝p 0，T 2＝480K 。

由查理定律知p 1T 1＝p 2T 2，则p 2＝1615
p 0 14．(11分)(河北邯郸一中2017年高三一轮)如图所示蹦蹦球是
一种儿童健身玩具，小明同学在17℃的室内对蹦蹦球充气，已知球的
体积约为2L ，充气前的气压为1atm ，充气筒每次充入0.2L 的气体，
忽略蹦蹦球体积变化及充气过程中气体温度的变化，求：
(1)充气多少次可以让气体压强增大至3atm.
(2)室外温度达到了－13℃，将(1)中充完气的蹦蹦球拿到室外后，压强将变为多少？ 答案：(1)20 (2)2.7atm
解析：(1)设充气n 次可以让气体压强增大至3atm 。

据题充气过程中气体发生等温变化，以蹦蹦球内原来的气体和所充的气体整体为研究对象，由玻意耳定律得
p 1(V ＋n ΔV )＝p 2V ，
解得n ＝20。

(2)当温度变化，气体发生等容变化，由查理定律得
p 2T 2＝p 3T 3
， 解得p 3＝T 3T 2
p 2＝2.7atm 。

15．(12分)(河北省冀州中学2017年高二下学期期末)如图，在
圆柱形汽缸中用具有质量的光滑导热活塞密闭有一定质量的理想气
体，在汽缸底部开有一小孔，与U 形水银管相连，已知外界大气压为p 0＝75cmHg ，室温t 0＝27℃，稳定后两边水银面的高度差为Δh ＝
1.5cm ，此时活塞离容器底部的高度为L ＝50cm 。

已知柱形容器横截面
积S ＝0.01m 2,75cmHg ＝1.0×105Pa 。

(1)求活塞的质量；
(2)使容器内温度降至－63℃，求此时U 形管两侧水银面的高度差和活塞离容器底部的高度L ′。

答案：(1)2kg (2)1.5cm 35cm
解析：(1)根据U 形管两侧水银面的高度差为
Δh ＝1.5cm ，可知A 中气体压强p A ＝P 0＋P Δh ＝75cmHg ＋1.5cmHg ＝76.5cmHg 而p A ＝p 0＋p 塞
所以活塞产生的压强p 塞＝1.5cmHg ＝0.02×105Pa
由p 塞＝mg/S ，解得m ＝2kg.
(2)由于活塞光滑，所以气体等压变化，U 形管两侧水银面的高度差不变，仍为Δh ＝
1.5cm
初状态：温度T 1＝300K ，体积V 1＝50cm·S；
末状态：温度T 2＝210K ，体积V 2＝L ′S
由盖—吕萨克定律，V 1T 1＝V 2T 2
解得活塞离容器底部的高度L ′＝35cm 。

16．(12分)(2017·全国卷Ⅰ·12)如图，容积均为V 的汽缸A 、B 下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K 2位于细管的中部，A 、B 的顶部各有一阀门K 1、
K 3；B 中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。

初始时，三
个阀门均打开，活塞在B 的底部；关闭K 2、K 3，通过K 1给汽缸充气，
使A 中气体的压强达到大气压p 0的3倍后关闭K 1。

已知室温为27℃，
汽缸导热。

(ⅰ)打开K 2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；
(ⅱ)接着打开K 3，求稳定时活塞的位置；
(ⅲ)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强。

答案：(ⅰ)V 2
2p 0 (ⅱ)活塞上升到B 的顶部 (ⅲ)1.6p 0 解析：(ⅰ)设打开K 2后，稳定时活塞上方气体的压强为p 1，体积为V 1。

依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。

由玻意耳定律得
p o V ＝p 1V 1 ①
(3p 0)V ＝p 1(2V －V 1) ②
联立①②式得
V 1＝V 2
③ p 1＝2p 0 ④
(ⅱ)打开K 3后，由④式知，活塞必定上升。

设在活塞下方气体与A 中气体的体积之和为V 2(V 2≤2V )时，活塞下气体压强为p 2。

由玻意耳定律得(3p 0)V ＝p 2V 2 ⑤
由⑤式得p 2＝3V V 2
p 0 ⑥(1分) 由⑥式知，打开K 3后活塞上升直到B 的顶部为止；此时p 2为p ′2＝32
p 0。

(ⅲ)设加热后活塞下方气体的压强为p 3，气体温度从T 1＝300K 升高到T 2＝320 K 的等容过程中，
由查理定律得p ′2T 1＝p 3T 2
⑦ 将有关数据代入⑦式得p 3＝1.6p 0 ⑧。