高中物理 第八章 气体章末复习课检测题 新人教版选修33.docx

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高中物理第八章气体章末复习课检测题新人教版选修33

第八章气体

【知识体系】

[答案填写]　①标志　②t＋273.15K　③碰撞　④密集程度　⑤温度　⑥原点　⑦体积　⑧直线　⑨压强　⑩理想气体

主题1　气体的实验定律

1．玻意耳定律．

（1）条件：

质量不变，温度不变．

（2）公式：

pV＝C或p1V1＝p2V2或＝.

2．查理定律．

（1）条件：

质量不变，体积不变．

（2）公式：

＝C或＝.

3．盖—吕萨克定律．

（1）条件：

质量不变，压强不变．

（2）公式：

＝C或＝.

4．使用步骤：

（1）确定研究对象，并判断是否满足某个实验定律条件；

（2）确定初末状态及状态参量；

（3）根据实验定律列方程求解（注意单位统一）；

（4）注意分析隐含条件，做出必要的判断和说明．

【例1】　扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象，如图所示，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300K，压强为大气压强p0.当封闭气体温度上升至303K时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部压强立即减为p0，温度仍为303K．再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K．整个过程中封闭气体均可视为理想气体．求：

（1）当温度上升到303K且尚未放气时，封闭气体的压强；

（2）当温度恢复到300K时，竖直向上提起杯盖所需的最小力．

解析：

（1）气体进行等容变化，开始时，压强为p0，温度T0＝300K；当温度上升到303K且尚未放气时，压强为p1，温度T1＝303K.

根据＝可得

p1＝p0＝p0＝1.01p0.

（2）当内部气体温度恢复到300K时，由等容变化方程可得＝，

解得p2＝p0＝p0＝.

当杯盖恰被顶起时有：

p1S＝mg＋p0S，

若将杯盖提起时所需的最小力满足

Fmin＋p2S＝p0S＋mg，

解得Fmin＝p0S≈0.02p0S.

答案：

（1）1.01p0　

（2）0.02p0S

针对训练

1.如图所示为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积为V0，压强为p0的气体，当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩．若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变，当体积压缩到V时气泡与物品接触面的面积为S，求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力．

解析：

设压力为F，压缩后气体压强为p，

由p0V0＝pV和F＝pS，

解得F＝p0S.

答案：

p0S

主题2　理想气体状态方程

1．条件：

理想气体．

2．公式：

＝C或＝.

3．步骤：

（1）确定研究对象，是否质量不变；

（2）确定初末状态及状态参量；

（3）根据理想气体方程求解（注意单位统一）；

（4）注意分析隐含条件（变质量问题转化为定质量问题），做出必要的判断和说明．

【例2】　（2014·上海卷）如图，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，用水银将一段气体封闭在管中．当温度为280K时，被封闭的气柱长L＝22cm，两边水银柱高度差h＝16cm，大气压强p0＝76cmHg.

（1）为使左端水银面下降3cm，封闭气体温度应变为多少？

（2）封闭气体的温度重新回到280K后，为使封闭气柱长度变为20cm，需向开口端注入的水银柱长度为多少？

解析：

（1）初态压强

p1＝（76－16）cmHg＝60cmHg.

末态时左右水银面高度差为

（16－2×3）cm＝10cm，

压强p2＝（76－10）cmHg＝66cmHg.

由理想气体状态方程：

＝，

解得T2＝＝×280K＝350K.

（2）设加入的水银高度为l，末态时左右水银面高度差

h′＝（16＋2×2）－l.

由玻意耳定律：

p1V1＝p3V3.

式中p3＝76－（20－l），

解得：

l＝10cm.

答案：

（1）350K　

（2）10cm

针对训练

2.如图，气缸左右两侧气体由绝热活塞隔开，活塞与气缸光滑接触．初始时两侧气体均处于平衡态，体积之比V1∶V2＝1∶2，温度之比T1∶T2＝2∶5.先保持右侧气体温度不变，升高左侧气体温度，使两侧气体体积相同；然后使活塞导热，两侧气体最后达到平衡，求：

（1）两侧气体体积相同时，左侧气体的温度与初始温度之比；

（2）最后两侧气体的体积之比．

解析：

（1）设初始时压强为p.

左侧气体满足：

＝，

右侧气体满足：

pV2＝p′V.

解得k＝＝2.

（2）活塞导热达到平衡．

左侧气体满足：

＝，

右侧气体满足：

＝，

平衡时T1′＝T2′，

解得＝＝.

答案：

（1）2　

（2）

主题3　气体的图象问题

【例3】　（多选）如图所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，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.下列图象中可以表示此过程的是（　　）

解析：

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图象进行分析，p－V图象是双曲线即等温线，且由①到②体积增大，压强减小，故A正确．对B图象进行分析，p－V图象是直线，温度会发生变化，故B错误．对C图象进行分析，可知温度不变，但体积减小，故C错误．对D图象进行分析，可知温度不变，压强减小，体积增大，故D正确．

答案：

AD

针对训练

3.（多选）一定质量的理想气体经过如图所示的一系列过程，下列说法中正确的是（　　）

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

答案：

AD

统揽考情

气体是高考的必考部分，这也说明本章在高考中所占比重比较大．本章习题在新课标高考中多以计算题的形式出现，而且是必考的一类题．考查内容：

气体实验定律和理想气体状态方程，还要涉及压强计算和压强的微观表示方法．

真题例析

（2015·课标全国Ⅰ卷）如图所示，一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为m1＝2.50kg，横截面积为S1＝80.0cm2，小活塞的质量为m2＝1.50kg，横截面积为S2＝40.0cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0cm，气缸外大气压强为p＝1.00×105Pa，温度为T＝303K．初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495K，现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g取10m/s2，求：

（1）在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；

（2）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强．

解析：

（1）大小活塞缓慢下降过程，活塞外表受力情况不变，气缸内压强不变，气缸内气体为等压变化．

初始状态：

V1＝（S1＋S2），T1＝495K；

末状态：

V2＝LS2.

由盖－吕萨克定律：

＝代入数值可得：

T2＝330K.

（2）对大小活塞受力分析则有

m1g＋m2g＋pS1＋p1S2＝pS2＋p1S1，

可得p1＝1.1×105Pa，

缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，气体体积不变，为等容变化．

初状态：

p1＝1.1×105Pa，T2＝330K，

末状态：

T＝303K，

由查理定律＝，得p2＝1.01×105Pa.

答案：

（1）330K　

（2）1.01×105Pa

针对训练

（2014·课标全国Ⅱ卷）如图，两气缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑．其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热．两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充由氮气，活塞a上方充有氧气．当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸正中间．

（1）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；

（2）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强．

解析：

（1）活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞ab下方的氮气经历等压过程，设气缸A的容积为V0，氮气初始状态的体积为V1，温度为T1，末态体积V2，温度为

T2，按题意，气缸B的容积为，由题给数据及盖—吕萨克定律有：

＝，①

且V1＝V0＋＝V0，②

V2＝V0＋＝V0.③

由①②③式及所给的数据可得：

T2＝320K．④

（2）活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的时，活塞a上方的氮气经历等温过程，设氮气初始状态的体积为V1′，压强为P1′；末态体积为V2′，压强为P2′，由所给数据及玻意耳定律可得

V1′＝V0，p1′＝p0′，V2′＝V0，⑤

p1′V1′＝p2′V2′.⑥

由⑤⑥式可得：

p2′＝p0.

答案：

（1）320K　

（2）p0

1.（2014·上海卷）如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落，管内气体（　　）

A．压强增大，体积增大

B．压强增大，体积减小

C．压强减小，体积增大

D．压强减小，体积减小

解析：

初始时，水银处于静止状态，受到的重力和封闭气体的压力之和与外界大气压力等大反向；当试管自由下落时，管中水银也处于完全失重状态，加速度为g竖直向下，所以封闭气体的压强与外界大气压等大；由此可知封闭气体的压强增大，根据理想气体状态方程可知，气体的体积减小，B项正确．

答案：

B

2．（2015·江苏卷）给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1L．将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45L．请通过计算判断该包装袋是否漏气．

解析：

将包装袋压缩到压强为2个标准大气压温度不变：

初状态：

p1＝1atm，V1＝1L；

末状态：

p1＝2atm.

由玻意耳定律：

p1V1＝p2V2，

解得：

V2＝0.5L>0.45L.

则会漏气．

答案：

会漏气

3．（2015·重庆卷）北方某地的冬天室外气温很低，吹出的肥皂泡会很快冻结．若刚吹出时肥皂泡内气体温度为T1，压强为p1，肥皂泡冻结后泡内气体温度降为T2.整个过程中泡内气体视为理想气体，不计体积和质量变化，大气压强为p0.求冻结后肥皂膜内外气体的压强差．

解析：

由题知质量和体积不变得

初状态：

p1，T1，末状态：

p2，T2.

由查理定理：

＝，则：

p2＝T2，

则压强差：

Δp＝p2－p1＝p1－p1＝p1.

答案：

p1

4.（2015·课标全国Ⅱ卷）如图所示，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l＝10.0cm，B侧水银面比A侧的高h＝3.0cm.现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧的高度差为h1＝10.0cm时，将开关K关闭，已知大气压强P0＝75.0cmHg.

（1）求放出部分水银后A侧空气柱的长度；

（2）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银达到同一高度，求注入水银在管内的长度．

解析：

（1）以cmHg为压强单位，设A侧空气长度l＝10.0cm时压强为p；当两侧水银面的高度差为h1＝10.0cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1.

由玻意耳定律得：

pl＝p1l1，

由力学平衡条件得：

p＝p0＋h.

打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱的长度增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随之减小，直至A侧水银高出B侧水银面