1、第2节气体基础必备1.(多选)在一定温度下,当一定量气体的体积增大时,气体的压强减小,关于其原因下列说法正确的是(AB)A.单位体积内的分子数变少,单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少B.气体分子的密集程度变小,分子的平均动能不变,单位面积器壁上受到的分子平均作用力减小C.每个分子对器壁的平均撞击力变小D.气体分子的密集程度变小,分子势能变小解析:气体温度不变,分子的平均动能不变,气体分子对器壁的平均撞击力不变,当气体的体积增大时,气体分子的密集程度减小,气体压强减小,故A,B正确,C错误;气体的体积增大,分子势能增大,故D错误.2.(2019上海嘉定二模)在冬季,剩有半瓶热水的老式暖水瓶经
2、过一个夜晚后,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易拔出来.其中主要原因是(D)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解析:由于暖水瓶内气体的体积不变,经过一晚的时间,瓶内的温度会降低,即气体的温度降低,根据查理定律得=.由于T1T2,所以p1p2,即暖瓶内的压强由原来的p1减小为现在的p2,气体向外的压力减小,所以拔出软木塞更费力,故A,B,C错误,D正确.3.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(B)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
3、减小解析:初始时,水银处于静止状态,受到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,根据玻意耳定律可知,气体的体积减小,B项正确.4.(2019河北唐山模拟)(多选)对于一定质量的理想气体,下列论述中正确的是(ABC)A.若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强一定变大B.若气体体积减小,温度升高,单位时间内分子对器壁的撞击次数增多,平均撞击力增大,因此压强增大C.若气体的压强不变而温度降低时,则单位体积内分子个数一定增加D.若气体的压强不变而温度降
4、低时,则单位体积内分子个数可能不变解析:气体压强的大小与气体分子的平均动能和单位体积内的分子数两个因素有关.若单位体积内分子数不变,当分子热运动加剧时,决定压强的两个因素中一个不变,一个增大,故气体的压强一定变大,A正确;若气体的压强不变而温度降低时,气体的体积一定减小,故单位体积内的分子个数一定增加,C正确,D错误;由气体压强产生原因知B正确.5.(多选)一定质量的理想气体,状态变化过程如图(pV)中ABC图线所示,其中BC为一段双曲线.若将这一状态变化过程表示在下图中的pT图或VT图上,其中正确的是(AC)解析:A到B等压变化,B到C等温变化,C到A等容变化,所以A,C选项正确.6.一定质
5、量的理想气体的状态经历了如图所示的ab,bc,cd,da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da与bc平行,则气体体积在(B)A.ab过程中不断减小B.bc过程中保持不变C.cd过程中不断增加D.da过程中保持不变解析:由题图可知ab温度不变,压强减小,所以体积增大,因此A错误;bc是等容变化,体积不变,因此B正确;cd图象上各点到原点连线的斜率变大,故体积不断减小,da图象上各点到原点连线的斜率减小,故体积不断增大,故C,D错误.7.如图所示,一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b,在此过程中,其压强(A)A.逐渐增大B.逐渐减小C.始终不变D.先增大后减小
6、解析:从图中可看出气体从状态ab的过程中体积V减小,温度T增大,故压强p增大,A正确.8.一定质量的气体,在状态变化过程中的pT图象如图所示,在A状态时的体积为V0,试画出对应的VT图象和pV图象(标注字母和箭头).解析:根据理想气体状态方程,有=,解得VB=V0,VC=V0,A到B是等温变化,B到C是等压变化,C到A是等容变化,作出对应的VT图象和pV图象如图(甲)和(乙)所示.答案:见解析能力培养9.如图,竖直放置的U形管内装有水银,左端开口,右端封闭一定量的气体,底部有一阀门.开始时阀门关闭,左管的水银面较高.现打开阀门,流出一些水银后关闭阀门.当重新平衡时(D)A.左管的水银面与右管等
7、高B.左管的水银面比右管的高C.左管的水银面比右管的低D.水银面高度关系无法判断解析:初态时右侧封闭气体的压强pp0,打开阀门,流出一些水银后关闭阀门,当重新平衡时,因封闭气体的体积变大,由pV=C知压强p减小,因气体末态压强p有可能大于p0、等于p0或小于p0,故左右两管水银面的高度关系无法判断,选项D正确.10.(2019福建宁德质检)如图所示,竖直放置在水平桌面上的气缸开口向上,活塞的横截面积S=15 cm2,质量m=1.2 kg,与压力传感器接触但不粘连:压力传感器位置固定不动.当缸内气体温度t1=27 时,力传感器示数恰好为零;当缸内气体温度升高至T2时,压力传感器的示数F=54 N
8、,不计气缸与活塞之间的摩擦,整个过程活塞和传感器的位置不变,大气压强p0=1.0105 Pa,重力加速度大小g=10 m/s2,求:(1)温度为t1=27 时气缸内的压强p1;(2)气缸内气体的温度T2.解析:(1)t1=27 ,对活塞有:p1S=mg+p0S解得:p1=1.08105 Pa(2)对气缸中气体有:p2S=mg+F+p0S,=T1=t1+273 K解得:T2=400 K.答案:(1)1.08105 Pa(2)400 K11.一氧气瓶的容积为0.08 m3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压.某实验室每天消耗1个大气压的氧气 0.36 m3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重
9、新充气.若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天.解析:设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2个大气压)时,体积为V2,根据玻意耳定律得p1V1=p2V2重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为V3=V2-V1设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有p2V3=p0V0设实验室每天用去的氧气在p0压强下的体积为V,则氧气可用的天数为N=联立各式并代入数据得N=4(天).答案:4天12.(2019福建泉州二检)如图,粗细均匀的L形细玻璃管MNQ左端封闭,水平部分MN长25 cm,竖直部分NQ长10 cm,开口向上.用水银柱将一定质量的气体封
10、闭在管中并处于静止状态,初始时水银柱在水平管和竖直管中的长度均为5 cm,封闭气体的温度为7 .已知大气压强p0=75 cmHg.(1)若对封闭气体缓慢加热,当全部水银都移到竖直管中时,气体的温度升高了多少?(2)若以MN管为轴,缓慢转动一周,试判断此过程管中水银是否会流出?如果不流出, NQ管中水银液面离管口的最小距离为多少?如果会流出,NQ管中所剩水银柱的长度为多少?解析:(1)开始时,管中封闭气体的压强p1=p0+5 cmHg=75 cmHg+5 cmHg=80 cmHg气柱的长度为l1=20 cm,气体加热后,当全部水银都移到NQ管中时,管中封闭气体的长度为l2=25 cm,管中气体的
11、压强p2=75 cmHg+10 cmHg=85 cmHg,根据理想气体的状态方程=,解得T2=371.9 K,升高的温度T=T2-T1=91.9 K.(2)若将玻璃管以MN管为轴,缓慢转动一周,当玻璃管开口向下时,假设水银不会流出,且竖直管中水银液面离管口的最小距离为h,这时管中的气体压强为p3=p0-(10-h)=(65+h)cmHg,管中封闭气体的长度l3=(25-h)cm,根据玻意耳定律有p1l1S=p3l3S,解得h=(5-20)cm,由于h0,假设成立.因此水银不会流出,最小距离为h=(5-20)cm.答案:(1)91.9 K(2)不会(5-20)cm13.如图所示,两端开口的气缸水
12、平固定,A,B是两个厚度不计的活塞,可在气缸内无摩擦滑动,面积分别为S1=20 cm2,S2=10 cm2,它们之间用一根细杆连接,B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量M=2 kg的重物C连接,静止时气缸中的气体温度T1=600 K,气缸两部分的气柱长均为L,已知大气压强p0=1105 Pa,取g=10 m/s2,缸内气体可看做理想气体.(1)活塞静止时,求气缸内气体的压强;(2)若降低气缸内气体的温度,当活塞A缓慢向右移动时,求气缸内气体的温度.解析:(1)设静止时气缸内气体压强为p1,根据受力平衡p1S1-p0S1=p1S2-p0S2+Mg代入数据解得p1=1.2105 Pa.(2)由活塞受力平衡可知缸内气体压强没有变化,设开始温度为T1,变化后温度为T2,由盖吕萨克定律得=代入数据解得T2=500 K.答案:(1)1.2105 Pa(2)500 K