高中物理九气体的性质.docx
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高中物理九气体的性质
九、气体的性质
水平预测
双基型
1.★下列说法中正确的是()
(A)一定质量的气体的体积是不会改变的
(B)气体的体积等于所有分子的体积之和
(C)所有气体的压强都是由气体受重力引起的
(D)密闭容器内气体对各个方向上器壁的压强大小相同
★一定质量的理想气体发生状态变化时,其状态参量p、V、T的变化情况可能是()(1995年上海高考试题)
(A)p、V、T都增大(B)p减小,V和T增大
(C)p和V减小,T增大(D)p和T增大,V减小
★★如图所示各图中,p表示气体的压强,V表示体积,T表示热力学温度,t表示摄氏温度,则正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是图()(2002年上海高考试题)
纵向型
2.★★如图所示,竖直插入水银槽的细长玻璃管内外两个水银面高度差为70cm,当时大气压为标准大气压.现保持温度不变,将玻璃管向上提起一些,管内水银面将()
(A)向上移动(B)向下移动
(C)不移动(D)先向下移动,然后再向上移动
★★一定质量的理想气体可经不同的过程从一种状态(p1、V1、T1)变到另一种状态(p2、V2、T2),已知T2>T1,则在这些过程中()(1990年全国高考试题)
(A)气体一定从外界吸收热量(B)气体和外界交换的热量都是相等的
(C)外界对气体所做的功都是相等的(D)气体内能的变化都是相等的
★★某同用同一个注射器做了两次验证玻意耳定律的实验,操作完全正确。
根据实验数据却在如图所示的p-V图上画出了两条不同的双曲线,造成这种情况的可能原因是()(2001年上海高考试题)
(A)两次实验中空气质量小同
(B)两次实验中温度不同
(C)两次实验中保持空气质量、温度相同,但所取的气体压强的数据不同
(D)两次实验中保持空气质量、温度相同,但所取的气体体积的数据不同
★★★一绝热隔板将一绝热长方形容器隔成两部分,两边分别充满气体,隔板可无摩擦移动。
开始时,左边的气体的温度为0℃,右边的气体的温度为20℃,隔板处于静止状态,当左边的气体加热到20℃,右边的气体加热到40℃时,则达到平衡状态时隔板的最终位置()(2000年全国高考理科综合试题)
(A)保持不动(B)在初始位置右侧
(C)在初始位置左侧(D)决定于加热过程
3.
★★★如图所示,一端封闭的U形玻璃管竖直放置,左管中封闭有20cm长的空气柱,两管水银面相平,水银柱足够长。
现将阀门S打开,流出部分水银,使封闭端水银面下降18cm,则开口端水银面将下降___cm(设此过程中气体温度保持不变,大气压强为76cmHg)。
★★★已知高山上某处的气压为0.40atm,气温为-30℃,则该处1cm3大气中的分子数约为____________个。
(在标准状态下1mol气体的体积为22.4L)。
(1991年全国高考试题)
横向型
4.
★★★A、B为两个相同的固定在地面上的气缸,内部有质量相等的同种气体,且温度相同,C、D为两重物,质量mC>mD,按如图所示方式连接并保持平衡。
现使它们的温度都升高10℃,不计活塞质量及滑轮系统的摩擦,则系统重新平衡后()
(A)C下降的高度比D下降的多
(B)C下降的高度比D下降的少
(C)C、D下降的高度一样多
(D)A、B气缸内气体的最终压强与初始压强不相同
★★★★如图所示,竖直放置的气缸内盛有气体,上面被一活塞盖住,活塞通过劲度系数k=600N/m的弹簧与气缸相连接,系统处于平衡状态.已知此时外界大气压强p0=1.00×105N/m2,活塞到缸底的距离l=0.500m,缸内横截面积S=1.00×10-2m2。
今在等温条件下将活塞缓慢上提到距缸底为2l处,此时提力为F=500N。
弹簧的原长l0应为多少?
若提力为F=700N,弹簧的原长l0又应为多少(不计摩擦及活塞和弹簧的质量,并假定在整个过程中,气缸不漏气,弹簧都遵从胡克定律)?
(2002年北京春季高考试题)
★★★★★一球形热气球,其隔热很好的球皮连同吊篮等装载物的总质量为300kg。
经加热后,气球膨胀到最大体积,此时它的直径为18m,球内外气体成分相同,而球内气体压强则稍稍高过大气压,试求出刚好能使热气球上升时球内空气的温度。
已知此时大气温度为27℃,压强为1atm,在标准状况下空气的密度为1.3kg/m3。
(第九届全国中学生物理竞赛决赛试题)
气体的状态和状态参量
双基训练
5.★关于气体的体积,下列说法中正确的是()【1】
(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反比
(C)气体的体积就是所有气体分子体积的总和
(D)气体的体积是指气体分子所能达到的空间
★对于一定量的气体,下列说法中正确的是()(2000年全国高考试题)【1】
(A)当分子热运动变剧烈时,压强必变大
(B)当分子热运动变剧烈时,压强可以不变
(C)当分子间的平均距离变大时,压强必变小
(D)当分子间的平均距离变大时,压强必变大
6.★在研究气体的热学性质时,描述气体的热力学状态的参量有_________。
对于一定质量的气体,若这三个参量都不变,则气体状态________(选填”变化”或”不变”)。
若该气体状态发生改变,则至少有______个参量发生了变化。
【1】
7.★据报道,美国的一个研究小组利用激光制冷技术,将铯原子冷却到了290nK的极低温度,这一温度是______K。
某人体温是36.5℃,也可以说体温为__________K,某人体温升高1.5℃,也可以说体温升高了_________K。
【1.5】
8.★★有一房间,上午10时温度为15℃,下午2时的温度为25℃,假定大气压强无变化,则下午2时与上午10时相比较,房间内的()【1.5】
(A)空气密度增大(B)空气分子的平均动能增大
(C)空气分子的速率增大(D)空气质量增大
纵向应用
9.
★★如图所示,粗细均匀的U形管竖直放置,管内由水银柱封住一段空气柱。
如果沿虚线所示的位置把开口一侧的部分截掉,保持弯曲部分管子位置不动,则封闭在管内的空气柱将()【2】
(A)体积变小(B)体积变大
(C)压强变小(D)压强不变
10.★★对于一定质量的气体,下列说法中上正确的是()【2】
(A)如果体积V减小,气体分子在单位时间内作用于器壁单位面积的总冲量一定增大
(B)如果压强p增大,气体分子在单位时间内作用于器壁单位面积的总冲量一定增大
(C)如果温度T不变,气体分子在单位时间内作用于器壁单位面积的总冲量一定不变
(D)如果密度ρ不变,气体分子在单位时间内作用于器壁单位面积的总冲量一定不变
11.★★如图所示,水平放置的一根玻璃管和几个竖直放置的U形管内都有一段水银柱,封闭端里有一定质量的气体,图(a)中的水银柱长度和图(b)、(c)、(d)中U形管两臂内水银柱高度差均为h=10cm,外界大气压强p0=76cmHg,则四部分气体的压强分别为pa=________cmHg,pb=__________cmHg,pc=_______cmHg,pd=_________cmHg。
【3】
★★★如图所示,一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置。
金属圆板A的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ,圆板的质量为M,不计圆板与容器内壁之间的摩擦。
若大气压强为p0,则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于()(1994年全国高考试题)>>p.147【3】
(A)p0+
(B)
+
(C)p0+
(D)p0+
★★★如图所示,一气竖直倒放,气缸内有一质量不可忽略的活塞,将一定量的理想气体封在气缸内,活塞与气缸擘无摩擦,气体处于平衡状态。
现保持温度不变把气缸稍微倾斜一点。
在气缸达到平衡后,与原来相比,则()(2000年广东高考试题)【3】
(A)气体的压强变大(B)气体的压强变小
(C)气体的体积变大(D)气体的体积变小
12.
★★★关于大气压的存在,有个科学史上传为美谈的“马德堡半球”实验:
1645年,德国的马德堡有个叫格里克的人做了两个中空的金属半球,直径均为1.2英尺(约0.37m),如图所示.把它们扣在一起,然后抽去其中的空气,这两个半球靠大气的压力紧密地连在一起,用16匹马方才拉开。
试估算要把此马德堡半球分开,这16匹马对每个半球作用的拉力约为_________N。
【4】
横向拓展
13.
★★★如图所示,用弹簧秤拉着一支薄壁平底玻璃试管,将它的开口向下插在水银槽中,由于管内有一部分空气,此时试管内水银面比管外水银面高h。
若试管本身的重力与管壁的厚度均不计,此时弹簧秤的示数等于()【3】
(A)进入试管内的H高水银柱的重力
(B)外部大气与内部空气对试管平底部分的压力之差
(C)试管内高出管外水银面的h高水银柱的重力
(D)上面(A)(C)所述的两个数值之差
14.
★★★如图所示,一圆柱形容器上部圆筒较细,下部的圆筒较粗且足够长,容器的底是一个可以沿下部圆筒无摩擦移动的活塞S,用细绳通过测力计F将活塞提着,容器中盛水.开始时,水面与上圆筒的开口处在同一水平面上,在提着活塞的同时使活塞缓慢地下移,在这个过程中,测力计的示数是()【4】
(A)先变小,然后保持不变
(B)一直保持不变
(C)先变大,然后变小
(D)先变小,然后变大
15.
★★★★如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图。
在输液过程中()【5】
(A)A瓶中的药液先用完
(B)B瓶中的药液先用完
(C)随着液面下降,A瓶内C处气体压强逐渐增大
(D)随着液面下降,A瓶内C处气体压强保持不变
16.
★★★★如图所示.粗细均匀的U形细管水平部分长为L,管中盛有一定质量的液体,当U形管以加速度a向右运动时,两管中液面的高度差Δh=_______。
【5】
17.★★★★如图所示,粗细均匀的试管,横截面积为S,质量为m的活塞可在其内部无摩擦地滑动,它封闭了一段气柱.现使试管在水平面内以角速度ω绕轴OO′匀速转动,此时活塞和转轴的距离为L。
活塞不漏气,运动中封闭气体的温度不变,大气压强为p0,则此时封闭气体的压强为多少?
【6】
18.
★★★★★如图所示,两边容器里液体的密度为ρ1,右边容器里液体的密度为ρ2,a、b两管液柱的高度差为h,容器A中气体的压强为_______(已知大气压强为p0)。
(第四届全国力学竞赛试题)【10】
气体实验定律
双基训练
19.★关于温度,下列说法中正确的是()【1】
(A)气体的温度升高1℃,也可以说温度升高1K;温度下降5K,也就是温度下降5℃
(B)温度由摄氏温度t升至2t,对应的热力学温度由T升至2T
(C)绝对零度就是当一定质量的气体体积为零时,用实验方法测出的温度
(D)随着人类制冷技术的不断提高,总有一天绝对零度会达到
20.★一定质量的气体在等温变化过程中,下列物理量中将发生变化的是()【1】
(A)分子的平均动能(B)单位体积内的分子数
(C)气体的压强(D)分子总数
21.★★一定质量的气体在等容变化过程中.温度每升高1℃,压强的增加等于它在300K时压强的()【2】
(A)1/27(B)1/273(C)1/300(D)1/573
22.★★下列关于盖·吕萨克定律的说法中正确的是()【2】
(A)对于一定质量的理想气体,在保持压强不变的情况下,温度每升高1℃时,其体积的增量是温度升高前体积的1/273
(B)对于一定质量的理想气体,在保持压强不变的情况下,温度每升高1℃时,其体积的增量是它在0℃时体积的1/273
(C)对于一定质量的气体,在保持压强不变的情况下,其体积与温度成止比
(D)对于一定质量的气体,在保持压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比
23.
★★如图所示,将一只倒置的试管竖直地插入容器内,试管内原有的空气被压缩,此时,试管内外水面的高度差为h,若使试管插入水中的深度增大一些,则试管内外水面的高度差将()【2.5】
(A)增大(B)减少(C)保持不变(D)无法确定
★★如图所示,密封的U形管中装有水银,左、右两端都封有空气,两水银面的高度差为h。
把U形管竖直浸没在热水中,高度差将()(1990年上海高考试题)【3】
(A)增大(B)减小
(C)不变(D)两侧空气柱的长度未知,不能确定
纵向应用
★★在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易拔出来,主要原因是()(2001年上海理科综合试题)【2】
(A)软木塞受潮膨胀(B)瓶口因温度降低而收缩变小
(C)白天气温升高,大气压强变大(D)瓶内气体因温度降低而压强减小
★★人们常常用充气泵为金鱼缸内的水补充氧气,右图所示为充气泵气室的工作原理图。
设大气压强为p0,气室中的气体压强为p,气通过阀门S1、S2与空气导管相连接,下列选项中正确的是()(2002年上海春季高考理科综合试题)【2.5】
(A)当橡皮碗被拉伸时,p>p0,S1关闭S2开通
(B)当橡皮碗被拉伸时,p<p0,S1关闭,S2开通
(C)当橡皮碗被压缩时,p>p0,S1关闭,S2开通
(D)当橡皮碗被压缩时,p<p0,S1关闭,S2开通
24.★★我国民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,即用一个小罐将纸燃烧后放入罐内,然后迅速将火罐开口端紧压在人体的皮肤上,待火罐冷却后,火罐就紧紧地被“吸”在皮肤上,试用气体的有关性质解释这个现象。
【4】
25.
★★★如图所示,轻弹a管(上端封闭,下端开口),使两段水银柱及被两段水银柱封闭的空气柱合在一起。
若此过程中温度不变,水银柱与管壁密封很好,则b管水银柱的下端而A′与原来a管水银柱的下端面A相比,将()【4】
(A)在同一高度(B)稍高
(C)稍低(D)条件不足,无法判断
26.
★★★气压式保温瓶内密封空气体积为V,瓶内水面与出水口的高度差为h,如图所示。
设水的密度为ρ,大气压强为p0,欲使水从出水口流出,瓶内空气压缩量ΔV至少为__________。
【4】
27.★★★房间里气温升高3℃时,房间内的空气将有1%逸出到房间外,由此可计算出房间内原来的温度是________℃。
【4.5】
28.★★★活塞式气泵是利用气体体积膨胀来降低气体压强的。
已知某贮气筒的容积为V,气泵每抽一次,抽出的气体体积为V′=V/2。
设抽气过程中温度不变,贮气筒内原来气体的压强为p0,则对它抽气三次后,贮气筒内气体压强变为多少?
【5】
29.★★★氧气瓶在车间里充气时,压强达1.5×107Pa,运输到工地上发现压强降为1.35×107Pa,已知车间里的温度为27℃,工地上的温度为-3℃,试判断氧气瓶在运输途中是否漏气(氧气瓶本身的热膨胀忽略不计)。
【5】
30.★★★一个容积为5L的没有气的篮球,用横截面积为5cm2、冲程为25cm的打气筒打气,在打第81次时,打气筒中活塞至少下压多少才能使空气进入篮球(设打气过程中气体的温度保持不变,p0=76cmHg)?
【6】
31.
★★★如图所示,圆柱形气缸倒置在水平粗糙的地面上,气缸内部封有一定质量的空气,气缸质量为10kg,缸壁厚度可不计,活塞质量为5kg,其横截面积为50cm2,活塞与缸壁间的摩擦不计。
当缸内气体温度为27℃时,活塞刚好与地面相接触,但对地面无压力。
现对气缸传热,使缸内气体温度升高。
问:
当气缸对地面无压力时,缸内气体温度是多少℃(已知大气压强p0=1.0×105Pa)?
【6】
★★★如图所示,上端开口的圆柱形气缸竖直放置,横截面积为0.2m2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内.温度为300K时,活塞离气缸底部的高度为0.6m。
将气体加热到330K时,活塞上升了0.05m,不计摩擦力及固体体积的变化.求物体A的体积。
(2002年上海高考试题)【7】
32.
★★★验证查理定律的实验装置如图所示,在这个实验中测得压强和温度的数据中,必须测出的一组数据是_________和______。
首先要在环境温度条件下调节A、B管中水银面_______________,此时烧瓶中空气压强为____________。
再把烧瓶放进盛着冰水混合物的容器里,瓶中空气温度下降至冰水混合物的温度一样,此时烧瓶中空气温度为_________K,B中水银面将_____________________,再将A管_________,使B管中水银___________面____________,这时瓶内空气压强等于__________。
【10】
★★★有一组同学对温度计进行了专题研究.他们通过查阅资料得知17世纪时伽利略曾设计过一个温度计,其结构为:
一麦秆粗细的玻璃管,一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连,另一端竖直插在水槽中,并使玻璃管内吸入一段水柱,根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度。
为了研究“伽利略温度计”,同学们按照资料中的描述自制了如图所示的测温装置,图中A为一小塑料瓶,B为一吸管,通过软木塞与A连通,管的下端竖直插在大水槽中,使管内外水面有一高度差h,然后进行实验研究:
(1)在不同温度下分别测出对应的水柱高度h,记录的实验数据
如下表所示。
温度(0℃)
17
19
21
23
25
27
h(cm)
30.0
24.9
19.7
14.6
9.4
4.2
Δh=hn-1-hn
5.1
根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差,并填入表内的空格。
由此可得结论:
①当温度升高时,管内水柱高度h将_______(选填“变大”、“变小”或“不变”);②水柱高度h随温度的变化而______(选填”均匀”或”不均匀”)变化。
试从理论上分析并证明结论②的正确性(提示:
管内水柱产生的压强远远小于一个大气压)_________________________。
(2)通过实验,同学们发现用”伽利略温度计”来测温度,还存在一些不足之处,其中主要的不足之处有:
①_________________________________________________;
②_________________________________________________。
(2002年上海高考试题)【12】
★★★大气压强对许多物理实验和化学实验有着重要的影响.现用“验证玻意耳定律”的仪器来测量大气压强p0。
注射器针筒已被固定在竖直方向上,针筒上所标刻度是注射器的容积,最大刻度Vmax=10ml。
注射器活塞已装上钩码框架,如图所示.此外,还有一架托盘天平、若干钩码、一把米尺、一个针孔橡皮帽和少许润滑油。
下面是实验步骤,试填写所缺的③和⑤。
①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L;
②_____________________________________;
③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上,将活塞插入针筒中,上下拉动活塞,使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油;
④将活塞插到适当的位置;
⑤__________________________________________。
⑥在钩码框架两侧挂上钩码,记下挂上的钩码质量m1,在达到平衡后,记下注射器中空气柱的体积V1。
在这个过程中,不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变;
⑦增加钩码的个数,使钩码的质量增大为m2,达到平衡后,记下空气柱的体积V2。
(2)求出计算大气压强p0的公式(用已给的和测得的物理量表示)。
(2002年全国高考理科综合试题)【12】
横向拓展
33.★★★★宇宙飞船密封舱内有一水银气压计,起飞时舱内温度为0℃,气压计示数相当于76cmHg所产生的压强,在飞船以a=9.8m/s2匀加速上升过程中(飞船离地面尚不太高),舱内温度为27.3℃,压强计示数相当于________cm高水银柱所产生的压强。
【7】
34.
★★★★如图所示,一个粗细均匀的圆筒,B端用塞子塞住,A端可用一无摩擦滑动的活塞封闭,筒壁C处有一小孔,小孔距B端25cm。
现向B端缓慢移动活塞,若大气压强为1.0×105Pa,筒内壁的横截面积为1.2cm2,塞子与筒壁间的最大静摩擦力为18N,温度保持不变。
要使塞子不会被顶出,活塞推到离B端的距离不得小于多少?
35.
★★★★如图所示为测定肺活量的装置示意图,图中A为倒扣在水中的开口圆筒,测量前尽量排尽其中的空气。
测量时被测者尽力吸足空气,再通过B将空气呼出,呼出的空气通过气管进入A内,使A浮起。
已知圆筒A的质量为m、横截面积为S、大气压强为p0,水的密度为ρ,圆筒浮出水面的高度为h,则被测者的肺活量有多大?
【8】
★★★★如图所示,截面均匀的U形玻璃细管两端都开口,玻璃管足够长,管内有两段水银柱封闭着一段空气柱.若气体温度是27℃时,空气柱在U形管的左侧。
A、B两点之间封闭着的空气柱长为15cm,U形管底长CD=10cm,AC高为5cm。
已知此时的大气压强为75cmHg。
(1)若保持气体的温度不变,从U形管左侧管口处缓慢地再注入25cm长的水银柱,则管内空气柱长度为多少?
(2)为了使这段空气柱长度恢复到15cm,且回到A、B两点之间。
可以向U形管再注入一些水银,且可改变气体的温度,应从哪一侧管口注入多长水银柱?
气体的温度变为多少?
【10】
★★★★图中的竖直圆筒是固定不动的,粗筒横截面积是细筒的4倍,细筒足够长。
粗筒中A、B两轻质活塞间封有空气,气柱长l=20cm。
活塞A上方的水银深H=10cm,两活塞与筒壁间的摩擦不计。
用外力向上托住活塞B,使之处于平衡状态,水银面与粗筒上端相平。
现使活塞B缓慢上移,直至水银的一半被推入细筒中,求活塞B上移的距离。
设在整个过程中气柱的温度不变,大气压强p0=75cmHg。
(1997年全国高考试题)【12】
★★★★活塞把密闭气缸分成左、右两个气室,每室与U形管压强计的一臂相连,压强计的两臂截面处处相同。
U形管内盛有密度为ρ=7.5×102kg/m3的液体。
开始时左、右两气室的体积都为V0=1.2×10-2m3,压强都为p0=4.0×103Pa,且液体的液面处在同一高度,如图所示.现缓缓向左推进活塞,直到液体在U形管中的高度差h=40cm。
求此时左、右气室的体积V1、V2。
假定两气室的温度保持不变,计算时可以不计U形管和连接管道中气体的体积,g取10m/s2。
(1998年全国高考试题)【14】
★★★★如图所示,气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成,活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起,可无摩擦移动。
A、B的质量分别为mA=12kg,mB=8.0kg,横截面积分别为SA=4.0×10-2m2,SH=2.0×10-2m2。
一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间,活塞外侧大气压强p0=1.0×105Pa。
(1)气缸水平放置达到如图(a)所示的平衡状态,求气体的压强;
(2)已知此时气体的体积V1=2.0×10-2m3.现保持温度不变,将气缸竖直放置,达到平衡后如图(b)所示.与图(a)相比,活塞在气缸内移动的距离l为多少?
重力加速度g取10m/s2。
(1999年全国高考试题)【14】
★★★★在如图所示的装置中,A、B和C为内径相等的玻璃管,它们都处于竖直位置。
A、B两管的上端等高,管内装有水,A管上端封闭,管内密封部分气体,B管上端开口,C管中水的下方有活塞顶住。
A、B、C三管由内径很小的细管连接在一起。
开始时,A管中气柱长度LA=3.0m,B管中气柱长度LB=2.0m,C管中水柱长度L0=3.0m,整个装置处于平