气体常数-固体　液体　气体

一、基础对点练

1.(多选)(固体和液体的性质、分子动理论)(2021河南高三月考)下列说法正确的是()

A.液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性

B.当水蒸气达到饱和时,仍有水分子不断从液体中飞出

C.晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点

D.给车胎打气打到最后会比较吃力,是因为分子间存在斥力

E.液体表面张力的方向为液体表面的切向

2.(多选)(气体压强的观解释)(2021山西太原高三)关于容器内理想气体的压强,下列说法正确的是()

A.气体压强的大小等于分子作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小

B.气体压强的大小等于单位时间内,分子作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小

C.气体压强的大小等于单位时间内,分子作用在器壁单位面积上的平均冲量的大小

D.若温度不变,单位时间内、单位面积上与器壁碰撞的分子数越多,压强越大

E.分子的平均动能增大时,压强一定增大

3.(多选)(气体分子动理论)(2021广东广州高三模拟)表中数据是某地区1~6月份气温与气压的对照表:

月份/月

1

2

3

4

5

6

平均气温/℃

1.8

4.5

12.8

21.4

28.7

31.4

平均大气压/(105Pa)

1.031

1.025

1.018

1.012

1.007

0.976 4

6月份与1月份相比较,下列说法正确的是()

A.空气中每个气体分子无规则热运动速度加快了

B.空气中气体分子的平均动能增加了

C.单位时间内空气分子对地面单位面积的撞击次数增加了

D.单位时间内空气分子对地面单位面积的撞击次数减少了

E.速率大的空气分子比例较多

4.(多选)(气体状态变化的图象问题)(2021甘肃临夏中学高三期中)下图是一定质量的理想气体的p-V图线,若其状态由A→B→C→A,且A→B等容,B→C等压,C→A等温,则气体在A、B、C三个状态时()

A.气体的内能UA=UC>UB

B.气体分子的平均速率vA>vB>vC

C.气体分子对器壁单位面积的平均作用力FA>FB=FC

D.气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数是NA>NB,NA>NC

E.单位体积内气体的分子数nA=nB=nC

5.(多选)(气体实验定律和理想气体状态方程的应用)(2021河南高三月考)下图为伽利略设计的一种测温装置示意图,细玻璃管的上端与导热良好的薄玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定质量的理想气体。下列关于该温度计分析的说法正确的是()

A.若外界压强不变,发现玻璃管内水面上升,说明外界温度升高

B.若外界压强不变,发现玻璃管内水面上升,说明外界温度降低

C.若外界温度不变,发现玻璃管内水面上升,可能外界气体压强增大

D.若外界温度不变,发现玻璃管内水面下降,可能外界气体压强增大

E.若玻璃管内液面没有变化,外界温度可能略有上升,也可能略有下降

6.(关联气体的状态变化问题)(2021安徽安庆二模)如图所示,内径粗细均匀的U形管竖直放置在温度为7 ℃的环境中,左侧管上端开口,并用h1=4 cm的水银柱封闭有l1=14 cm的理想气体,右侧管上端封闭,管上部有l2=24 cm的理想气体,左右两管内水银面高度差h2=10 cm,若把该装置移至温度恒为27 ℃的房间中(依然竖直放置),在左侧管中再注入一定量的水银,使右管中气体仍然恢复到原来的度l2,大气压强恒为p0,p0相当于76 cm高的水银柱产生的压强,不计一切摩擦,求:

(1)注入的水银柱的度;

(2)注入水银后左侧气柱的度。

二、素养综合练

7.(多选)(2021贵州遵义南白中学高三月考)下图是水的饱和汽压与温度关系的图线,请结合饱和汽与饱和汽压的知识判断,下列说法正确的是()

A.水的饱和汽压随温度的变化而变化,温度升高,饱和汽压增大

B.在一定温度下,水的饱和汽压与气体的体积无关

C.当液体周围的气体处于饱和汽状态时,液体不会终止蒸发

D.在一定温度下,饱和汽的分子数密度是不变的

E.若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽,测得水汽的压强为p、体积为V,当保持温度不变,下压活塞使水汽的体积变为时,水汽的压强变为2p

8.(多选)(2021湖南雅礼中学高三月考)在某一带有活塞的密闭容器内质量为10 g的理想气体在27 ℃时的p-V图线为图中的曲线乙。若X为此容器内充满质量为10 g的该理想气体在温度为327 ℃时的曲线;Y为此容器内充满20 g该理想气体在温度为27 ℃时的曲线。分子平均动能与热力学温度关系为,k是一个常数;理想气体状态方程pV=nRT,n为气体物质的量,R为理想气体常数。下列说法正确的是()

A.X、Y均为曲线丙

B.X为曲线丙,Y为曲线丁

C.在同一体积时,气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数,X曲线代表的气体较Y曲线代表的气体多

D.在同一压强时,气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数,X曲线代表的气体较Y曲线代表的气体少

E.曲线X与曲线Y代表的气体在相同体积时,温度均加热至1 200 K,则压强之比为1∶2

9.中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上,进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种,如图所示,左侧为火罐,下端开口;右侧为抽气拔罐,下端开口,上端留有抽气阀门。使用火罐时,先加热罐中气体,然后迅速按到皮肤上,自然降温后火罐内部气压低于外部大气压,使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上,再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时,罐内气体初始压强与外部大气压相同,温度为450 K,最终降到300 K,因皮肤凸起,内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐,抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的,罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体,忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。

10.(2021山东烟台三模)高压水柱清理污垢是世界公认的科学、经济、环保的清洁方式之一。某种汽车清洗水枪就是利用高压水柱清理污垢的,一位同学设计了一个测量汽车清洗水枪喷水压强的装置,其原理示意图如图所示。图中A、B为两个横截面积相同的圆筒形透明导热汽缸,缸内各有一个活塞a、b,两个汽缸底部用带有阀门K1的细管相连通,A的容积为V0,上部装有阀门K2。打开K2,在A中压入压强为60p0(p0为大气压强)的压缩空气后关闭K2,打开K1,使之与大气相通,将活塞b提到B中封闭部分气体体积为V0时关闭K1。用水枪喷出的水柱喷射活塞b的上表面气体常数,不计活塞厚度和质量,不计活塞与汽缸的摩擦以及环境温度的变化,设水枪喷出的水柱散开后的面积与b的面积相等且忽略活塞上方的积水,将空气视为理想气体。

(1)若活塞b在水柱喷射下处于静止状态,且B中气体体积为0.05V0,求水枪喷出的水柱在b上表面产生的压强。

(2)求该设备能测量的水柱在b上表面产生的压强的最大值。

课时规范练39固体液体气体

1.BCE解析:液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点,故A错误;液面上部的蒸汽达到饱和时,液体分子从液面飞出,同时有蒸汽分子进入液体中;从宏观上看,液体不再蒸发,其实质是动态平衡,故B正确;晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,故C正确;给车胎打气,越压越吃力,是由于气压越来越大,气体分子间距大于分子直径的10倍以上,分子间存在斥力忽略不计,故D错误;液体表面张力产生的原因是分子间距离较大,表现为引力,它的方向跟液面相切,故E正确。

2.ACD解析:气体压强的大小等于作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小,故A正确;气体压强的大小等于单位时间内,分子作用在器壁单位面积上的平均冲量的大小,故B错误,C正确;若温度不变气体常数,气体分子的平均动能不变,每次撞击器壁的剧烈程度不变,如果单位时间内、单位面积上与器壁碰撞的分子数越多,则撞击的频繁程度增加,压强增大,故D正确;分子的平均动能增大时,气体分子每次与器壁撞击的剧烈程度增加,但是单位时间内撞击器壁的次数不知如何变化,所以气体的压强无法确定,故E错误。

3.BDE解析:温度越高,分子无规则热运动越剧烈。6月份与1月份相比较,平均气温升高了,气体分子的平均动能增加,分子平均速率增大,但是个别分子的速率变化无法确定,故A错误,B正确;温度升高,分子的平均动能变大,但是压强减小,知气体分子的密集程度减小,则单位时间内空气分子对地面单位面积的撞击次数减少,故C错误,D正确;温度升高,分子的平均动能变大,分子的平均速率增大,速率大的分子比例增多,故E正确。

4.ACD解析:C→A为等温变化,TA=TC,A→B为等容变化,pA>pB,由查理定律可知,TA>TB,则TA=TC>TB,一定量理想气体的内能只与温度有关,因为TA=TC>TB,所以UA=UC>UB,故A正确;因为TA=TC>TB,分子平均动能与温度有关,则分子的平均速率vA=vC>vB,故B错误;由分子的平均速率vA=vC>vB可知气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力FA>FB=FC,故C正确;由A、B可知,单位体积分子数nA=nB>nC,vA=vC>vB,C状态单位体积分子数最小,单位时间撞击器壁的分子数最少,A与B状态的分子数密度相等,但A状态的分子平均速率大,单位时间A状态撞击器壁的分子数多,则气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞次数NA>NB>NC,故D正确,故E错误。

5.BCE解析:设玻璃泡中气体压强为p,外界大气压强为p’,则p’=p+ρgh,且玻璃泡中气体与外界大气温度相同。液柱上升,气体体积V减小,由理想气体状态方程=C可知,V减小,p减小,则T一定减小,故A错误,B正确;若外界温度不变,发现玻璃管内水面上升,根据=C可知,p增大,根据p’=p+ρgh知,外界压强增大,若液面下降,外界压强减小,故C正确,D错误;若玻璃管内液面没有变化,因外界压强变化情况不确定,故外界温度可能略有上升,也可能略有下降,故E正确。

6.答案:(1)5 cm(2)14.1 cm

解析:(1)在温度为7℃的环境中,右侧管中理想气体压强p2=p0+ph1-ph2

由查理定律得

因此注入的水银柱的度h1=5cm。

(2)对左侧气柱,由理想气体的状态方程得

可得

解得l1’=14.1cm。

7.ABD解析:由图线知,水的饱和汽压随温度的变化而变化,温度升高,饱和汽压增大,故A正确;一定温度下,饱和汽压与气体体积无关,故B正确;当液体处于饱和汽状态时,液体汽化与气体液化达到了一种动态平衡,宏观上看液体蒸发停止,故C正确;在一定温度下,饱和汽的压强是一定的,饱和汽的分子数密度也是一定的,故D正确;饱和汽压仅仅与气体的种类和温度有关,若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽,测得水汽的压强为p,体积为V,当保持温度不变时,下压活塞使水汽的体积变为时,水汽的压强仍然为p,有一半的水蒸气液化了,故E错误。

8.ADE解析:X曲线代表的理想气体的热力学温度为600K,Y曲线代表的理想气体的热力学温度为300K,原有理想气体的热力学温度为300K,X、Y、原有理想气体的物质的量之比为1∶1∶2,根据pV=nRT可知,X、Y曲线代表的理想气体pV乘积为原有理想气体的2倍,由图象可知,X、Y均为曲线丙,故A正确,B错误;由于X、Y曲线代表的理想气体的物质的量之比为1∶2,则在同一体积时,X曲线代表的理想气体的分子数是Y曲线代表的理想气体的一半,气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数,X曲线代表的气体较Y曲线代表的气体少,故C错误;由于X、Y曲线代表的理想气体的物质的量之比为1∶2,同一压强下,体积也相同,则气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数,X曲线代表的气体较Y曲线代表的气体少,故D正确;根据pV=nRT可知,由于X、Y曲线代表的理想气体的物质的量之比为1∶2,则曲线X与曲线Y代表的气体在相同体积时,温度均加热至1200K,则压强之比为1∶2,故E正确。

9.答案:

解析:设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1,温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2,罐的容积为V0,由题意知p1=p0、T1=450K、V1=V0、T2=300K、V2= ①

由理想气体状态方程得 ②

代入数据得p2=0.7p0。 ③

对于抽气罐,设初态气体状态参量分别为p3、V3,末态气体状态参量分别为p4、V4,罐的容积为V0′,

由题意知p3=p0、V3=V0’、p4=p2 ④

由玻意耳定律得p0V0’=p2V4 ⑤

联立②⑤式,代入数据得V4=V0′ ⑥

设抽出的气体的体积为ΔV,由题意知ΔV=V4-V0’⑦

故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为 ⑧

联立②⑤⑦⑧式,代入数据得。 ⑨

10.答案:(1)19p0(2)60p0

解析:(1)设此时a未动,对B中气体由玻意耳定律,可得p0V0=p1×0.05V0

解得p1=20p0

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