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第十五章　第77练　气体的性质
[分值：100分]
1~4题每小题7分，5、6题每小题12分，共52分
1.(2024·江苏南京市开学考)如图，容器P和容器Q通过阀门K连接，P的容积是Q的2倍。P中盛有氧气，气压为4p0，Q中为真空，打开阀门，氧气进入容器Q，设整个过程中气体温度不变，氧气视为理想气体，稳定后，检测容器P的气压表示数为(　　)
A.p0 B.p0 C.3p0 D.p0
2.(2023·江苏卷·3)如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中(　　)
A.气体分子的数密度增大
B.气体分子的平均动能增大
C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
3.(2024·江苏泰州市调研)如图所示，一粗细均匀的导热良好的玻璃管漂浮在液体中，玻璃管内外液面高度差为h，若环境温度缓慢升高，大气压强不变，下列说法正确的是(　　)
A.玻璃管内外液面高度差h变大
B.玻璃管内气体压强变大
C.单位时间内气体分子与单位面积管壁碰撞次数增多
D.玻璃管内气体分子的数密度变小
4.(2023·辽宁卷·5)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是(　　)
5.(12分)(2024·江苏卷·13)某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300 K，压强为105 Pa的气体，容器内有一个面积0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球，容器内的温度变成240 K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求：
(1)(6分)气体现在的压强；
(2)(6分)观测台对气体的压力。
6.(12分)(2023·江苏南京市二模)如图甲所示，一个导热汽缸水平放置，内部封闭着热力学温度为T0的理想气体，活塞横截面积为S，活塞与汽缸底部距离为L，大气压强为p0，重力加速度为g，活塞与汽缸之间摩擦忽略不计。先保持温度不变，将汽缸缓慢转动90°(如图乙)，活塞与汽缸底部距离变为0.9L。再对气体缓慢加热，活塞离汽缸底部距离变为1.2L(如图丙)，求：
(1)(8分)活塞的质量m；
(2)(4分)气体加热后的热力学温度T。
7~9题每小题8分，10题14分，共38分
7.(2024·江苏盐城市模拟)小明同学在探究查理定律的实验中，先后用两个试管甲、乙封闭了质量不同、体积不同(V甲>V乙)、但初始温度和压强都相同的同种气体做实验。若将测得气体的压强p与摄氏温度t的数据，在同一坐标系中作出p-t图像，得到的图像应是(　　)
8.(2024·江苏省南京师大附中模拟)“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上，如图所示。小罐倒扣在身体上后，在罐中气体逐渐冷却的过程中，罐中气体质量和体积均可视为不变，罐中气体可视为理想气体。设加热后小罐内的空气温度为80 ℃，当时的室温为20 ℃。下列说法正确的是(　　)
A.冷却后每个气体分子的运动速度均减小
B.冷却过程中气体对外做功
C.冷却后罐内的压强小于大气压强
D.冷却后罐内外压强差约为大气压强的75%
9.(来自教材改编)(2024·海南卷·7)用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为330 cm3，薄吸管底面积为0.5 cm2，罐外吸管总长度为20 cm，当温度为27 ℃时，油柱离罐口10 cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是(　　)
A.若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏
B.该装置所测温度不高于31.5 ℃
C.该装置所测温度不低于23.5 ℃
D.其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大
10.(14分)(2025·江苏镇江市开学考)一气象探测气球，充入压强为1个标准大气压、温度为27 ℃的氦气时，体积为3 m3。在探测过程中，气球内氦气的压强始终与外界大气压强相同，在上升过程中气球内部启动一持续加热装置而维持其温度不变，探测高度处的压强为0.5个标准大气压，气温为-13 ℃，到达探测高度后，停止加热，保持气球高度不变，求：
(1)(6分)气球在停止加热前的体积；
(2)(8分)气球在停止加热较长一段时间后的体积。
(10分)
11.(2024·江苏南京市调研)如图所示，在足够长的光滑斜面上，有一端封闭的导热玻璃管。玻璃管内部液柱封闭了一定量的理想气体，外界温度保持不变。在斜面上静止释放玻璃管，当液柱在玻璃管中相对稳定后，以下说法正确的是(　　)
A.封闭气体的长度将变长
B.封闭气体的分子平均动能减小
C.封闭气体压强小于外界大气压
D.单位时间内，玻璃管内壁单位面积上所受气体分子撞击次数增加
参考解析
1.B　[对容器中的所有氧气，根据玻意耳定律有4p0V＝p(V＋)，解得p＝p0，故选B。]
2.B　[根据理想气体状态方程＝C，可得p＝T，则从A到B为等容线，即从A到B气体体积不变，则气体分子的数密度不变，选项A错误；从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能增大，选项B正确；从A到B气体的压强变大，气体体积不变，则单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力增大，选项C错误；气体分子的数密度不变，从A到B气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大，选项D错误。]
3.D　[玻璃管内气体压强不变，玻璃管内外液面高度差不变，环境温度缓慢升高，分子平均运动能增大，单位时间内气体分子与单位面积管壁碰撞次数减少，故A、B、C错误；根据理想气体状态方程＝C可知，气体体积变大，玻璃管内气体分子的数密度变小，故D正确。]
4.B　[根据＝C，可得p＝T，从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c状态的体积大于b状态的体积，故选B。]
5.(1)8×104 Pa　(2)4.8×103 N
解析　(1)由题知，整个过程可认为气体的体积不变，由查理定律得
解得p2＝8×104 Pa
(2)根据压强的定义，气体对观测台的压力F＝p2S＝4.8×103 N
由牛顿第三定律可知，观测台对气体的压力为4.8×103 N。
6.(1)　(2)T0
解析　(1)根据题意，由平衡条件可知，汽缸水平放置时，内部气体压强为p1＝p0
体积为V1＝SL
汽缸竖直时，内部气体压强为
p2＝p0＋
体积为V2＝0.9SL
由玻意耳定律有p1V1＝p2V2
解得m＝
(2)根据题意可知，气体加热过程经历等压变化，由盖—吕萨克定律有，解得T＝T0。
7.C　[由理想气体状态方程pV＝nRT可知，p＝T＝T，其中T＝(t＋273) K，可得p＝(t＋273)＝t＋273，因为同种气体初始温度和压强相同，则ρ、M相同，所以甲、乙两条直线的斜率k甲＝k乙，纵截距b甲＝b乙，故选C。]
8.C　[冷却后气体分子平均速率减小，但不是每个气体分子的运动速度均减小，A错误；冷却过程中气体体积不变，气体不对外做功，B错误；冷却过程中气体体积不变，温度降低，由查理定律可知冷却后罐内的压强小于大气压强，C正确；由查理定律得，可知Δp＝p0，冷却后罐内外压强差约为大气压强的17%，D错误。]
9.B　[由盖—吕萨克定律得
其中V1＝V0＋Sl1＝335 cm3，
T1＝(273＋27) K＝300 K，
V2＝V0＋Sx＝330＋0.5x(cm3)
代入解得T＝x＋(K)
根据T＝t＋273 K
可知t＝x＋(℃)
故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，故A错误；当x＝20 cm时，该装置所测的温度最高，代入解得tmax≈31.5 ℃，故该装置所测温度不高于31.5 ℃，当x＝0时，该装置所测的温度最低，代入解得tmin≈22.5 ℃，故该装置所测温度不低于22.5 ℃，故B正确，C错误；其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖—吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，故D错误。]
10.(1)6 m3　(2)5.2 m3
解析　(1)1个标准大气压为1 atm，在停止加热前气球内的气体做等温变化，根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2
式子中p1＝1 atm，V1＝3 m3，p2＝0.5 atm，代入上式求得气球在停止加热前的体积V2＝6 m3
(2)在停止加热较长一段时间后，气球内的氦气温度逐渐从
T2＝(273＋27) K＝300 K
下降到与外界气体温度相同，
即T3＝(273－13) K＝260 K
气体发生等压变化，根据盖－吕萨克定律，有
代入数据，解得气球在停止加热较长一段时间后的体积为V3＝5.2 m3。
11.A　[设外界大气压为p0，液柱的质量为m，玻璃管的截面积为S，斜面倾角为θ，重力加速度为g。玻璃管和液柱均处于静止状态时，封闭气体的压强为p1＝p0＋，释放玻璃管稳定后，整体的加速度大小为a＝gsin θ，此时封闭气体的压强为p2，对液柱，根据牛顿第二定律可得p0S＋mgsin θ－p2S＝ma，解得p2＝p0，所以封闭气体压强减小，根据pV＝C，可知体积增大，气柱长度变长，故A正确，C错误；封闭气体温度不变，分子平均动能不变，故B错误；外界温度不变，在此过程中封闭气体的温度不变、内能不变、分子平均动能不变，气体压强减小、分子数密度减小，则单位时间内，玻璃管内壁单位面积上所受气体分子撞击次数减少，故D错误。]

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