2022屆新高考二輪復(fù)習(xí)專題八第16講氣體實驗定律的應(yīng)用作業(yè)

第16講氣體實驗定律的應(yīng)用一、選擇題1．(2021·濟南市歷城第二中學(xué)月考)題中物理量除分子量(單位：g)外，其他物理量均為國際單位制單位：水的分子量為m0，密度為ρ，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則水分子的直徑為()A．d水＝eq\r(3,\f(3m0,πρNA)) B．d水＝eq\r(3,\f(6m0×10－3,πρNA))C．d水＝eq\r(3,\f(3m0×10－3,πρNA)) D．d水＝eq\r(3,\f(3m0,4πρNA))解析：水的摩爾體積VM水＝eq\f(m0×10－3NA,ρ)，水分子可看作球形，則V水＝eq\f(4,3)π(eq\f(d水,2))3，又NA＝eq\f(VM水,V水)，解得直徑d水＝eq\r(3,\f(6m0×10－3,πρNA))，所以B正確；ACD錯誤；答案：B2．(2021·重慶渝中區(qū)二模)一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)由a變到b，再由b變到c，其壓強和體積的關(guān)系如圖所示，根據(jù)p-eq\f(1,V)圖像，下列說法正確的是()A．由a變到b，溫度升高，放熱B．由a變到b，溫度降低，放熱C．由b變到c，溫度不變，放熱D．由b變到c，溫度不變，吸熱解析：由a變到b，氣體發(fā)生等容變化，壓強p增大，根據(jù)查理定律eq\f(p,T)＝C可知，氣體溫度升高，則內(nèi)能增大，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，因氣體不做功，內(nèi)能增大，則氣體吸熱，故A、B錯誤；由b變到c，氣體發(fā)生等溫變化，溫度不變，內(nèi)能不變，體積減小，則外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體放熱，故C正確，D錯誤。答案：C3．(2021·山東濰坊高三三模)如圖所示，圓柱形汽缸開口向上，活塞和汽缸中間的固定隔板將汽缸分為兩個氣室，分別密封等質(zhì)量的同種氣體甲、乙，汽缸、活塞絕熱，隔板導(dǎo)熱良好，活塞與汽缸壁間無摩擦，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩氣柱長度相等?，F(xiàn)將一重物放在活塞上，大氣壓強保持不變，內(nèi)部氣體可視為理想氣體，則()A．活塞達到新的平衡過程中，甲氣體吸熱B．活塞達到新的平衡過程中，甲內(nèi)能減小C．活塞達到新的平衡后，甲內(nèi)能比乙小D．活塞達到新的平衡后，甲的壓強比乙大解析：活塞氣缸絕熱，與外界沒有熱交換，放上物體后，氣體被壓縮，外界對氣體做功，內(nèi)能增大，溫度升高，熱量從甲傳向乙，最終甲乙溫度相同，內(nèi)能相等，ABC錯誤；由理想氣體狀態(tài)方程可知eq\f(p1V1,T1)＝C，最終甲乙溫度相等，乙的體積大，壓強小，甲的體積小，壓強大，D正確。答案：D4．(多選)下列有關(guān)熱力學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律的描述正確的是()A．布朗運動的無規(guī)則性反映了液體分子運動的無規(guī)則性B．用打氣筒給自行車充氣，越打越費勁，說明氣體分子間表現(xiàn)為斥力C．一定質(zhì)量的理想氣體，在體積不變時，氣體分子平均每秒與器壁碰撞次數(shù)隨溫度的降低而減少D．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程，分子平均動能增大解析：懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運動是因為液體分子與懸浮顆粒的碰撞，所以布朗運動的無規(guī)則性間接表明了液體分子運動的無規(guī)則性，A正確；用打氣筒給自行車打氣，越打越費勁是因為自行車輪胎內(nèi)氣體的壓強在逐漸增大，而不是氣體分子之間的斥力造成的，B錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體，在體積不變時，由查理定律可知，溫度降低，壓強減小，氣體分子平均每秒與器壁碰撞的次數(shù)減少，C正確；一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹時，氣體的體積增大，由蓋—呂薩克定律可知，氣體的溫度升高，而溫度是分子平均動能的標(biāo)志，可知分子的平均動能增大，D正確。答案：ACD5.(2021·江蘇南京二模)“回?zé)崾綗釞C”的熱循環(huán)過程可等效為如圖所示a→b→c→d→a的曲線，理想氣體在a→b、c→d為等溫過程，b→c、d→a為等容過程，則()A．a(chǎn)狀態(tài)氣體溫度比c狀態(tài)低B．a(chǎn)狀態(tài)下單位時間與器壁單位面積碰撞的氣體分子數(shù)比b狀態(tài)少C．b→c、d→a兩過程氣體吸、放熱絕對值相等D．整個循環(huán)過程，氣體對外放出熱量解析：由于Ta＝Tb，而從b到c的過程中，發(fā)生等容變化，由eq\f(pb,Tb)＝eq\f(pc,Tc)可得，Tb>Tc因此a狀態(tài)氣體溫度比c狀態(tài)高，A錯誤；由圖可知pa>pb，而Ta＝Tb，根據(jù)壓強的微觀解釋，可知a狀態(tài)下單位時間與器壁單位面積碰撞的氣體分子數(shù)比b狀態(tài)多，B錯誤；b→c、d→a兩個過程都發(fā)生等容變化，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q吸收或放出的熱量都用來改變物體的內(nèi)能，由于內(nèi)能的變化量相同，因此氣體吸、放熱的絕對值相等，C正確；在p-V圖像中，圖像與橫軸圍成的面積等于氣體做的功，可知整個循環(huán)過程，氣體對外做功，而內(nèi)能沒變，因此氣體吸收熱量，D錯誤。答案：C6．(多選)(2021·山東高三考試)現(xiàn)在騎自行車成為一種流行的運動，而山地自行車更是受到大眾的青睞。山地自行車前輪有氣壓式減震裝置來抵抗顛簸，其原理如圖所示，隨著騎行時自行車的顛簸，活塞上下振動，在氣缸內(nèi)封閉的氣體的作用下，起到延緩震動的目的，如果路面不平，下列關(guān)于該減震裝置的說法正確的是()A．活塞迅速下壓時氣缸內(nèi)的氣體溫度不變B．活塞迅速下壓時氣缸內(nèi)的氣體壓強增大C．活塞下壓后迅速反彈時氣缸內(nèi)有些氣體分子的速率增大D．活塞下壓后迅速反彈時氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能增加解析：如果活塞迅速下壓，活塞對氣體做功，氣體來不及散熱，則由熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，壓強增大，A錯誤，B正確；活塞下壓后迅速反彈時，氣體對外做功，來不及吸熱，氣體內(nèi)能減少，溫度降低，氣體分子平均速率減小，但不是每個氣體分子的速率都減小，有些分子的速率可能增大，故C正確，D錯誤。答案：BC二、計算題7.(2021·廣東卷)為方便抽取密封藥瓶里的藥液，護士一般先用注射器注入少量氣體到藥瓶里后再抽取藥液，如圖所示，某種藥瓶的容積為0.9mL，內(nèi)裝有0.5mL的藥液，瓶內(nèi)氣體壓強為1.0×105Pa，護士把注射器內(nèi)橫截面積為0.3cm2、長度為0.4cm、壓強為1.0×105Pa的氣體注入藥瓶，若瓶內(nèi)外溫度相同且保持不變，氣體視為理想氣體，求此時藥瓶內(nèi)氣體的壓強。解析：以注入后的所有氣體為研究對象，由題意可知瓶內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化，設(shè)瓶內(nèi)氣體體積為V1，有V1＝0.9mL－0.5mL＝0.4mL＝0.4cm3，注射器內(nèi)氣體體積為V2，有V2＝0.3×0.4cm3＝0.12cm3根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有p0(V1＋V2)＝p1V1代入數(shù)據(jù)解得p1＝1.3×105Pa。答案：1.3×105Pa8．(2021·山東泰安二模)如圖所示，一端封閉的U型玻璃管豎直放置，封閉端空氣柱的長度L＝40cm，管兩側(cè)水銀面的高度差為h＝19cm，大氣壓強恒為76cmHg。(1)若初始溫度27℃，給封閉氣體緩慢加熱，當(dāng)管兩側(cè)水銀面齊平時，求氣體的溫度；(2)若保持溫度27℃不變，緩慢向開口端注入水銀，當(dāng)管兩側(cè)水銀面齊平時，求注入水銀柱的長度。解析：(1)開始和終了狀態(tài)下被封空氣柱的壓強分別為p1＝p0－h(huán)＝57cmHg，p2＝p0＝76cmHg空氣柱末態(tài)長x＝L＋eq\f(h,2)，設(shè)管的橫截面積為S，最終被封空氣柱長度為x，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(p1LS,T1)＝eq\f(p2xS,T2)代入數(shù)據(jù)解得T2＝495K(2)最終被封空氣柱長度為y，根據(jù)玻意耳定律p1LS＝p2yS，應(yīng)加入的水銀柱長度為ΔH＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L－y))＋h，聯(lián)立解得ΔH＝39cm答案：(1)495K(2)39cm9．(2021·河北張家口二模)如圖所示，粗細均勻的半圓形導(dǎo)熱細玻璃管兩端封閉且豎直固定放置，內(nèi)有一段對應(yīng)60°圓心角的水銀柱處于ab段內(nèi)，水銀柱兩端封閉著同種理想氣體，此時水銀柱產(chǎn)生的壓強為p0，右端氣體壓強為2p0，環(huán)境初始溫度為T0，現(xiàn)控制環(huán)境溫度緩慢先升高后再緩慢降低，最終使水銀柱靜止于bc段內(nèi)。(1)求水銀柱靜止于bc段內(nèi)時，環(huán)境的溫度；(2)試通過計算推導(dǎo)說明，開始升溫時水銀柱一定會逆時針移動。解析：(1)初始時左端氣體壓強為p1＝2p0—p0＝p0升溫后p2′＋p0＝p1′對兩段氣體分別由理想氣體狀態(tài)方程得eq\f(p1×\f(π,2)R,T0)＝eq\f(p1′×\f(π,6)R,T)，eq\f(p2×\f(π,6)R,T0)＝eq\f(p2′×\f(π,2)R,T)解得T＝eq\f(3,7)T0(2)假設(shè)升溫時水銀柱不移動，對兩側(cè)氣體有eq\f(pV,T)＝C，eq\f(ΔpV,ΔT)＝C聯(lián)立解得Δp＝eq\f(p,T)ΔT由此可知，初始時右側(cè)氣體壓強較大，故而升高相同的溫度增加的壓強大，所以水銀柱會逆時針移動答案：(1)eq\f(3,7)T0(2)見解析10．(2021·山東煙臺二模)如圖所示，一定質(zhì)量的氣體放在體積為V0的導(dǎo)熱容器中，室溫T0＝300K，有一光滑導(dǎo)熱活塞C(體積忽略不計)將容器分成A、B兩室，B室的體積是A室的三倍，A室容器上連接有一管內(nèi)體積不計的足夠長的U形管，兩側(cè)水銀柱高度差為76cm，A內(nèi)有體積可以忽略的電阻絲，B室容器可通過一閥門K與大氣相通。已知外界大氣壓p＝76cmHg。(1)若A室內(nèi)氣體的溫度保持不變，將閥門K打開，穩(wěn)定后B室內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量和B室原有氣體質(zhì)量之比是多少？(2)若打開閥門K穩(wěn)定后，給A室內(nèi)的電阻絲通電，將A室內(nèi)氣體溫度加熱到750K，求此時A室內(nèi)氣體的壓強。解析：(1)開始時，設(shè)A室內(nèi)氣體壓強為pA0，則pA0＝p0＋ρgh＝2p0，A室的體積為VA0＝eq\f(V0,4)，閥門K打開后，A室內(nèi)氣體等溫變化，穩(wěn)定后壓強為pA1，則pA1＝p0，體積設(shè)為VA1，根據(jù)玻意耳定律有pA0VA0＝pA1VA1，解得VA1＝eq\f(V0,2)，B室內(nèi)氣體等溫變化，pB0＝pA0，pB1＝pA1，VB0＝V0－VA0＝eq\f(3,4)V0根據(jù)玻意耳定律有pB0VB0＝pB1VB1，解得VB1＝eq\f(3V0,2)則eq\f(m剩,m總)＝eq\f(V0－VA1,VB1)，解得eq\f(m剩,m總)＝eq\f(1,3)(2)假設(shè)打開閥門后，氣體從T0＝300K升到T1時，活塞C恰好到達容器最左端，即A室內(nèi)氣體體積變?yōu)閂0，壓