高中物理理想气体的状态方程试题

【物理-选修3-3】
（1）对于一定质量的理想气体，若设法使其温度升高而压强减小，则在这一过程中，下列说法正确的是：

A．气体的体积可能不变

B．气体必定从外界吸收热量

C．气体分子的平均动能必定增大

D．单位时间内，气体分子撞击器壁单位面积的次数一定减少

（2）如图所示，放置在水平地面上一个高为h=40cm的金属容器内有温度为t₁=27℃空气，容器侧壁正中央有一阀门，阀门细管直径不计。活塞质量为m=5.0kg，横截面积为s=20cm²。现打开阀门，让活塞下降直至静止。不计摩擦，外界大气压强为p₀=1.0×10⁵Pa 。阀门打开时，容器内气体压强与大气压相等，g取10 m/s²。求：

①若不考虑气体温度变化，则活塞静止时距容器底部的高度h₂；
②活塞静止后关闭阀门，对气体加热使容器内气体温度升高到327℃，求此时活塞距容器底部的高度h₃。

汽缸内用活塞密闭一定质量的气体，由状态A到B的过程中压强随体积变化的规律如图所示．若忽略气体分子间的势能，则下列判断正确的是

A．由状态A到B，气体温度升高 
B．由状态A到B，气体吸收热量
C．相同时间内，A、B两状态气体分子对活塞的冲量相等
D．状态A比状态B气体分子在单位时间内撞击活塞的数 目较多

如图所示，静止的导热汽缸和活塞共同封闭一定质量的气体，缸内活塞可无摩擦移动且不漏气．现将汽缸从足够高处竖直上抛（环境温度恒定，不计气体分子间作用力，且运动过程中活塞始终没有脱离汽缸），则下列说法正确的是：         （   ）

A．由于失重，气体对容器壁和活塞压力为零

B．气体分子数密度增大

C．气体的压强增大，内能增大

D．气体对外界做功，同时一定从外界吸热

选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答，如都作答，则按A、B两小题评分．)
A．(选修模块3-3)
（1）下列说法正确的是                                           （      ）
A．熵是物体内分子运动无序程度的量度
B．由氢气的摩尔体积和每个氢分子的体积可估算出阿伏加德罗常数
C．满足能量守恒定律的客观过程都不是可以自发进行的
D．液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能
（2）一定质量的理想气体由状态A经状态B变化到状态C的p-V图象如图所示．在由状态A变化到状态B的过程中，理想气体的温度         （填“升高”、“降低”或“不变”）．在由状态A变化到状态C的过程中，理想气体吸收的热量      它对外界做的功（填“大于”、“小于”或“等于”）．

（3）已知阿伏加德罗常数为6.0×10²³mol^-1，在标准状态（压强p₀=1atm、温度t₀=0℃）下任何气体的摩尔体积都为22.4l，设第（2）问中理想气体在状态A下的温度为0℃，求该气体的分子数．（计算结果取两位有效数字）
B．(选修模块3-4)
（1）以下说法中正确的是                                           (      )
A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
B．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性
C．根据宇宙大爆炸学说，遥远星球发出的红光被地球接收到时可能是红外线
D．超声波可以在真空中传播
（2）平行光a垂直射向一半径为R的玻璃半球的平面，其截面如图所示，发现只有P、Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出，则玻璃球对a光的折射率为        ，若仅将a平行光换成b平行光，测得有光射出的范围增大，设a、b两种色光在玻璃球中的速度分别为v_a和v_b，则v_a       v_b（选填“>”、“<”或“=”）．

（3）在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点间的距离均为0.1m，如图(a)所示．一列横波沿该直线向右传播，t=0时到达质点1，质点1开始向下运动，振幅为0.2m，经过时间0.3s第一次出现如图（b）所示的波形．试写出质点1的振动方程．

C．(选修模块3-5)
（1）下列说法正确的有                                              （   ）
A．卢瑟福的α粒子散射实验可以估测原子核的大小
B．氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大
C．物质波是一种概率波，在微观物理学中不可以用“轨迹”来描述粒子的运动
D．若氢原子从 n =" 6" 能级向 n =" 1" 能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从 n =" 6" 能级向 n =" 2" 能级跃迁时辐射出的光能使该金属发生光电效应
（2）正电子发射计算机断层显象(PET)的基本原理是：将放射性同位素注入人体，在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭，转化为一对γ光子，被探测器探测到，并经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET的原理，在人体内衰变的方程式是               ；在PET中，的主要用途是作为              ．
（3）如图所示，质量分别为m₁和m₂的两个小球在光滑水平面上分别以速度v₁、v₂同向运动，并发生对心碰撞，碰后m₂被右侧墙壁原速弹回，又与m₁碰撞，再一次碰撞后两球都静止．求第一次碰后m₁球速度的大小.

如图所示，放置在升降机地板上的盛有水的容器中，插有两根相对容器的位置是固定的玻璃管a和b，管的上端都是封闭的，下端都是开口的。管内被水各封有一定质量的气体。平衡时，a管内的水面比管外低，b管内的水面比管外高。现令升降机从静止开始加速下降，已知在此过程中管内气体仍被封闭在管内，且经历的过程可视为绝热过程，则在此过程中（   ）

A．a中气体内能将增加，b中气体内能将减少

B．a中气体内能将减少，b中气体内能将增加

C．a、b中气体内能都将增加

D．a、b中气体内能都将减少

[物理——选修3-3]
（1）（5分）下列说法中正确的是         。

A．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动

B．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用

C．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点

D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小

（2）如图20所示，开口向上竖直放置的内壁光滑气缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m的密闭活塞，活塞A导热，活塞B绝热，将缸内理想气体分成I、II两部分。初状态整个装置静止不动处于平衡，I、II两部分气体的长度均为l₀，温度为T₀。设外界大气压强为P₀保持不变，活塞横截面积为S，且mg=P₀S，环境温度保持不变。求：
①在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m时，两活塞在某位置重新处于平衡，活塞B下降的高度。
②现只对II气体缓慢加热，使活塞A回到初始位置，此时II气体的温度。

在光滑水平面上有一个内外壁都光滑的气缸，质量为M，气缸内有一质量为m的活塞，已知M>m。活塞密封一部分理想气体。现对气缸施一水平向左的拉力F（如图A）时，气缸的加速度为a₁，封闭气体的压强为p₁，体积为V₁；若用同样大小的力F水平向左推活塞，如图B，此时气缸的加速度为a₂，封闭气体的压强为p₂、体积为V₂，设密封气体的质量和温度均不变。则（       ）

A．a₁>a₂，p₁> p₂，V₁>V₂
B．a₁<a₂，p₁> p₂，V₁<V₂
C．a₁=a₂，p₁< p₂，V₁<V₂
D．a₁=a₂，p₁< p₂，V₁>V₂

如图所示，A、B、C、D分别为p-V图中矩形的顶点，其中AB、CD为等容线，BD、AC为等压线。在A、B和C三点气体温度分别为T_A、T_B和T_C，求：
（1）D点的温度T_D。
（2）矩形对角线交点H处的温度T_H。

下列两图中，P表示压强，T表示热力学温度，t表示摄氏温度，甲图反映的是一定质量气体的状态变化规律，a、b分别是图线与两坐标的交点，现将纵坐标向左平移至b，得到图乙．则下列说法错误的是（   ）

A．甲图中a表示气体在零摄氏度时的压强

B．甲图中b表示气体的实际温度可以达到-273^oC

C．单从甲图不能判断气体是否作等容变化

D．气体压强P随温度t发生变化，且体积保持不变

对一定质量的气体，在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表：

（1）根据所给数据在下面坐标纸上画出p-图线，说明可得到什么结论。

（2）由所做图线，求p=8.85×10⁵pa时该气体体积。
（3）说明该图线斜率大小和温度的关系。

一定质量的理想气体沿如图中的实线所示过程（p代表气体的压强，V代表气体的体积），从A状态变体到B状态，在此过程中（   ）

A．气体的内能减少，并放出热量

B．气体的内能减少，并吸收热量

C．气体的内能增加，并放出热量

D．气体的内能增加，并吸收热量

喷雾器内有10水，上部封闭有1的空气2。关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1的空气3（设外界环境温度一定，空气可看作理想气体）。
（1）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因。
（2）打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由。

一气象探测气球，在充有压强为（即）、温度为的氦气时，体积为。在上升至海拔高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变。此后停止加热，保持高度不变。已知在这一海拔高度气温为。求：
（1）氦气在停止加热前的体积；

（2）氦气在停止加热较长一段时间后的体积。