2.1气体实验定律（Ⅰ）同步练习（Word版含解析） (1).docx

粤教版（2019）选择性必修三2.1气体实验定律（I ）一、单选题1 .如图所示，一竖直放置的气缸被轻活塞48和固定隔板8分成两个气室，上安 装一单向阀门，当气室2中的压强大于气室1中的压强时，单向阀门向下开启。已知 开始时，气室1内气体压强为2夕。，气室2内气体压强为夕。，气柱长均为3活塞面积 为S,活塞与气缸间无摩擦，气缸导热性能良好，重力加速度为g。现在活塞上方缓慢 放置质量为加的细砂后，下列说法正确的是（）A /、 B气室2CD单向阀K气室1A.B.C.D.当"='时，气室1的压强为4Po g当机=芈时，气室2的压强为l.5pO 2g当机=要时，活塞向下移动:L2g3当2 =平时，活塞向下移动之入2g52 .如图所示，一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中，在某一深度静止时，管内有一定的空气。若向广口瓶中缓慢倒入一些水，则试管将（）A.加速上浮B.加速下沉C.保持静止D.以原静止位置为平衡位置上下振动3 .不同条件下质量一定的理想气体的密度随压强夕变化的下列四种图线中，属等温变化的是（）PoS + mg = p'S联立解得所以，活塞下降64h = 2L L = -L55故BC错误，D正确。故选D。2. B【详解】向广口瓶中缓慢倒入一些水，水的深度增加，对试管内空气柱的压强增大，使空气的体积 被压缩，则它排开的水的体积减小，浮力减小，重力大于水的浮力，故物体会加速下沉， ACD错误，B正确。故选B。3. A【详解】理想气体做等温变化时，由玻意耳定律pV = C可判断出1POC V根据Mp = 一V得到1答案第2页，共13页QOC故A正确，BCD错误。故选Ao4. B【详解】Q4C的面积为08。的面积为S?=；BD.OD = ；pM而A、3是等温线上的两点，根据玻意耳定律可得pM = pM故有Sf选项B正确，ACD错误；故选B。5. B【详解】设压强为P = 1.5atm时气体体积为V，,根据玻意耳定律得"V = pVfVf = -V = 7LP设打入的压强为P = l.5atm的气体体积为%,则乂 - = 4L设打入的压强为Pi=latm的气体体积为乂，则p.匕=pM答案第3页，共13页X =2乂 =6LPi则用这个打气筒要打气次数为= 6L =a=20AV 300cm3 0.3L故选B。6. C【详解】将玻璃管略提高一些，则玻璃管中的液面一定上升，管内外水银面高度差减小，则管内气体的压强为p=po+k可知管内气体的压强减小，根据pV=C可知，管内气体体积变大。故选C。7. C【详解】设使轮胎内气体压强达到2.52。的充气时间为/min,此时内胎体积为匕，压强为22；胎内气体在压强为0时体积为匕，由玻意耳定律得PM = 2匕其中P =1.50，2 =2.5p0, V2 =%+。.2匕=1.2%联立解得耳=2匕则充入胎内气体在压强为L5po时的体积为2%-%叫答案第4页，共13页对充入胎内气体，由玻意耳定律得600八以=1.5/其中联立方程解得故选C。8. AAV =一匕 200，= 5min【详解】对甲、乙两个储气罐中气体产生等温变化，由玻意耳定律有pV + -p-2V = p3V解得调配后两罐中气体的压强，2若调配后将甲气体再等温压缩到原气体压强P,设体积为/由玻意耳定律有p'V = pVr解得V' = -V3由密度定义解得质量之比等于加现'_ 2用原V 3A正确，BCD错误。故选Ao9. B【详解】A.柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小摩擦力，A错误；答案第5页，共13页B.实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉柱塞，B正确；C.用手握住注射器，会使气体温度变高，C错误；D.实验前应测量柱塞的横截面积，并不是测量重力，这样才能得到空气柱的体积，D错 误。故选B。10. C【详解】设玻璃管的横截面积为S,末态两管内水银面一样高，封闭气体压强与外界大气压强相同 为po，根据玻意耳定律得2poSl=poSr解得末态玻璃管内封闭气体的长度为lf=2l保持右管不动，为了使两管内水银面一样高，把左管竖直提高h=h+2l故C正确，ABD错误。故选Co11. B【详解】设大气压强为P。，对图1中的玻璃管，它沿斜面向上做匀减速直线运动，设加速度大小为%,以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定律得p°S + mg sin 30° 一 月 S = max以水银柱和玻璃管为整体，据牛顿第二定律有Mg sin 30° = Max联立解得Pi= Po答案第6页，共13页对图2中玻璃管，它沿斜面向下做匀加速直线运动，设其加速度大小为。2，以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定律得p°S + mg sin 45° - pxS = ma2以水银柱和玻璃管为整体，据牛顿第二定律有Mg sin 45° = Ma2联立解得2 = 。对图3中的玻璃管，它在水平转台上做匀速圆周运动，以水银柱为研究对象得P3s - P°S = man则3> A)综上可得P=P1 = P<，3根据玻意耳定律pV = C得ZL1 L3故B项正确，ACD三项错误。故选B。12. B【详解】以容器内与打入的气体为研究对象，气体的初状态参量Vi= (8+V) L, pi= latm气体末状态参量匕=8L, p2=4atm气体发生等温变化，由玻意耳定律得答案第7页，共13页P1V1=P2V21X (8+P) =4x8解得r=24L故选Bo13. B【详解】当增大时，%减小，P增加的程度不是线性关系，当斜率增大时，压强增加程度增大， 导致这一现象的是实验过程中用手握住注射器前端，导致注射器中气体温度升高，则图像 的斜率会增大，而活塞与筒壁间存在摩擦、未在注射器活塞上涂润滑油、压强传感器与注 射器的连接处漏气都会导致斜率减小，ACD错误，B正确。故选B。14. C【详解】在“用DIS研究温度不变时，一定质量气体的压强与体积关系”实验中，根据理想气态方程 pV=nRT得p = nRT V压强与气体体积的倒数成正比，是一条过原点的直线，故在使用前压强传感器需要校准， 需要调零。故选Co15. D【详解】答案第8页，共13页AB,向。管注入水后，封闭气体压强变大，气体体积减小，a、6两液面高度差以及0、d 液面高度差都变大；由P寸。+可知仍水银面高度差等于水银面高度差，故AB错误； CD.向。管注入水后，b管水银面上升，。管水银面下降，因封闭气体压强变大，气体体 积减小，所以b管水面上升的距离大于c管水面下降的距离，故C错误，D正确。 故选Do 16. 上升减小【详解】1在实验中，水银柱产生的压强加上封闭空气柱产生的压强等于外界大气压，如果将玻 璃管向上提，则管内水银柱上方空气的体积增大，因为温度保持不变，所以压强减小，管 内气体的压强为气= （）/?因为压强变小，所以变大，即管内水银柱高度上升；2综上分析，管内残存的空气压强减小。【详解】设气体的压强为，以活塞为研究对象，对活塞受力分析，根据牛顿第二定律可得：metpS - pS = ma ,解得 p = o+w.J18. 吸热 2cm3【详解】气泡上升的过程中体积增大，对外做功，由于保持温度不变，故内能不变，由热力学第一 定律可得，气泡需要吸热。气泡初始时的压强pi=p（）+pgh=2.0 x 105Pa气泡浮到水面时的压强P2/7尸 l.0xl（）5pa根据气体的等温变化规律？匕="匕，代入数据得答案第9页，共13页19.玻意耳增大减小p2=2cm3【详解】13当用力挤压橡胶薄膜时，量筒内气体体积减小，根据玻意耳定律，气体压强增大, 将水压入小瓶内，小瓶内气体的体积减小，其受到的浮力等于气体排开的水的重力，所以 所受的浮力减小，小瓶下沉。20. 5 次【详解】 初始气球内气体压强为A 11Pi =o+A =历 Po若体积减到：V。，设此时球内气体压强为外，根据玻意耳定律，对球内气体pM)= P2,；K)可得C11P2=2A= P0此时球外气体压强为A 21P3 = P2-A = Po对球外容器内的气体，其体积打入的气体视为一次性打入，有Po（4% + ） = P3 匕可得n = 5A5故不能超过5次。21. (1) 08p°； (2) 25cm答案第10页，共13页【详解】(1)阀门关闭时，对两活塞整体为研究对象，根据平衡得pH-P°Sa + PoSb=。又S* = 5sB解得幺=0.8。(2)打开阀门K后，设气体压强为P”以两个活塞和杆为整体有PaSa - PoSa + PoSB PaSb= 0解得Pa = A)设大活塞左移为，对封闭气体由玻意耳定律可得PASAa = "A(4 _ % 电 + S + X 电代入数据，解得x = 25cm22. (1) L2 =32.1cm ； (2)= 33.3cm【详解】设细管的横截面积为s(1)初态Pl = + pgh = 90cmHg静止在斜面上时p2 = p()+ pgh sin 37c = 84cmHg等温变化，由波意耳定律得PSL = p2sL2答案第11页，共13页4.如图所示为一定质量的理想气体的图像A、8是双曲线上的两点，OAC和O如的面积分别为加和S2，则（）A, S < §2c. s >s2B. S、=S?D. S与S2的大小无法确定5 .用打气筒将压强为latm的空气打进自行车胎内，如果打气筒容积AV = 300cm3, 轮胎容积片3L,原来压强p = L5atm。现要使轮胎内压强变为"= 3.5atm，问用这个 打气筒要打气几次（设打气过程中空气的温度不变）（）A. 25 次B. 20 次C. 15 次D. 10 次6 .如图所示，玻璃管倒插入水银槽中，内封一定质量的理想气体，将玻璃管略提高一 些，则（）A.管内气体体积减小B.管内气体体积不变C.管内外水银面高度差减小D.管内外水银面高度差增大7 .启动汽车时发现汽车电子系统报警，左前轮胎压过低，显示为l.5p。，车轮内胎体L2 = 32.1cm（2）分析细管整体向下加速时Mg sin 37° - 4Mg cos 37° = Maa = 2m/s2分析水银柱mg sin 37 + pS - p3s = ma得= 8 IcmHg由初态到稳定向下加速的过程为等温变化；由波意耳定律得p、SL = p3sL3解得L3 = 33.3cm23. P（）S + mg【详解】汽缸内气体做等温变化，根据玻意耳定律P&S=pS根据平衡条件P'S = P（）S + mg联立解得I _ A），o _ P/oS1 Pl PoS + mg24. /-11.75cm, p/=59.5cmHg【详解】答案第12页，共13页 设M形玻璃管的右管上端打开之后，左管空气柱长度和压强分别为/八P八左管水银柱 下降了 X,右管上端打开后，水银柱再次平衡时，由平衡条件可得：(30-x) cmHg=po+ (10+x)cmHg对左管空气柱，由玻意耳定律可得pih=pil'/-Z/+x联立解得/；-11.75cmp/=59.5cmHg答案第13页，共13页积约为灯。为使汽车正常行驶，用电动充气泵给左前轮充气，每秒钟充入v =六匕、压强为P。的气体，充气结束后发现内胎体积约膨胀了 20%,充气几分 钟可以使轮胎内气体压强达到标准压强2.5。?（汽车轮胎内气体可以视为理想气体， 充气过程轮胎内气体温度无明显变化）（ ）A. 3B. 4C. 5D. 68.甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为V,罐中气 体的压强为P；乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为;现通过连接两罐的细管把 甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变， 调配后两罐中气体的压强相等。则调配后（）A.甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为2： 38 .甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为2： 5C.甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为1： 2D.甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为3： 59 .探究气体等温变化规律的实验装置，如图所示。空气柱的长度由刻度尺读取、气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取。为得到气体的压强与体积关系，下列做法正确的是（）压力表柱塞空气柱 橡胶套A.柱塞上涂油是为了减小摩擦力C.推拉柱塞时可用手握住注射器B.改变气体体积应缓慢推拉柱塞D.实验前应测得柱塞受到的重力10 .如图所示，下端用橡皮管连接的两根粗细相同的玻璃管竖直放置，右管开口，左管内封闭着一段长为/、压强为22。（夕°为大气压强）的气柱，两管水银面高度差为现保持右管不动，为了使两管内水银面一样高，把左管竖直（）A.向上移动+/B,向下移动2+/C.向上移动+2/D.向下移动2+2/11 .如图1、图2、图3所示，三根完全相同的玻璃管，上端开口，管内用相同长度的 水银柱封闭着质量相等的同种气体.已知图1玻璃管沿倾角为30。的光滑斜面以某一初 速度上滑，图2玻璃管由静止自由下落，图3玻璃管放在水平转台上开口向内做匀速圆周运动，设三根玻璃管内的气体长度分别为。、4、4,则三个管内的气体长度关系是（）图1 图2图3A.乙1<乙2<4B. L = L? > L?C. L? < 4 <D.= L? <12 . 一个容积是8升的球，原来盛有1个大气压的空气，现在使球内气体压强变为4 个大气压，应向球内打入几升1个大气压的空气（设温度不变）（）A. 32LB. 24LC. 20LD. 16L13 .“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系''的实验装置如图所 示。小张同学在实验中缓慢推动活塞，根据实验数据作出P-器图线如图所示，图线弯 曲的可能原因是（）A.活塞与筒壁间存在摩擦B.实验中用手握住了注射器前端C.未在注射器活塞上涂润滑油D.压强传感器与注射器的连接处漏气14 .在“用DIS研究温度不变时，一定质量气体的压强与体积关系”实验中，关于实验前压强传感器操作以及缓慢压缩气体时对应的图像正确的是（）A.不需要调零 图，B.不需要调零 图。C.需要调零 图， D.需要调零 图15 .在两端开口的弯管中用两段水银柱封闭了一段空气柱，如图所示，若再往。管内注入少量水银，则（）A. a、b水银面高度差将减小B. Q、6水银面高度差将大于c、d水银面高度差C.b管水面上升的距离等于。管水面下降的距离D.6管水面上升的距离大于。管水面下降的距离二、填空题16 .如图所示，在做托里拆利实验时，竖直的玻璃管内有些残存的空气，现将玻璃管 竖直向上提少许，气体温度不变，忽略槽中水银面高度的变化，则玻璃管向上提后管 中水银面高度 （选填“上升”“下降'或"不变”），残存的空气压强 （选 填“增大”“减小"或不变17 .如图所示，汽缸固定在平板车上，质量为m的活塞将气体封闭在汽缸内，已知外 界大气压强为Po,活塞横截面积为S,不计活塞与汽缸壁的摩擦，当小车和汽缸以相 同的加速度。沿水平方向运动时，则汽缸内气体的压强为18 .若一条鱼儿正在水下10m处戏水，吐出的一个体积为len?的气泡。气泡内的气 体视为理想气体，且气体质量保持不变，大气压强为夕尸L0xl05pa, giom/s2,湖水温 度保持不变，气泡在上升的过程中，气体 （填“吸热”或者“放热”）;气泡到达湖 面时的体积为 cm3 o19 .如图所示浮沉子的工作原理是：当用力挤压橡胶薄膜时，根据 定律，量筒内气体压强,将水压入小瓶内，小瓶内气体的体积减小，所受浮力， 所以小瓶就下沉。三、解答题20 .如图，矩形容器容积为5乂，容器内气体压强为P。内有一薄壁气球，初始气球 内气体体积为,气球表面由于弹力绷紧会产生向内的附加压强恒为即，设=现通过开关K，每次充入压强为P。，体积为的空气，要使气球的体积不能小于;V。，则最多只能充气多少次？假设容器导热性能良好，内外温度始终保持不变，气体视为理想气体。21 .如图所示，两个固定的导热良好的水平气缸，由水平硬杆相连的活塞面积Sa=5S/两气缸通过一带阀门K的细管连通，最初阀门关闭，A内有理想气体，B 内为真空.两活塞分别与各自气缸底相距。= = 50cm,活塞静止，两活塞与水平硬杆 总质量为，(不计摩擦，细管体积可忽略不计，设环境温度保持不变，外界大气压为Po).求:(1) K关闭，A内气体的压强；(2) K打开，足够长时间后，活塞向左移动距离七的大小。22 .如图。所示，一根足够长的粗细均匀导热细管，下端封闭且竖直放置，处于压强 p尸75cmHg的大气中。用长为/?=15cm的汞柱封闭有L/=30cm的空气柱。环境温度为 室温一直保持不变，汞柱与管空间的摩擦阻力不计。(结果保留3位有效数字)(1)现将导热细管按如图b所示方式放置，静止于倾角37。的斜面上，问此时被封闭的气柱长度匕为多少？(2)若(1)问中导热细管与斜面间动摩擦因数为=05由静止释放(向下运动时细管不转动，斜面足够长)。求达到稳定时被封闭的气柱的长度力为多少？图(a)图(b)23 .如图所示，由导热材料制成的汽缸长为/。、横截面积为S,活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞上方有质量为?的液体，活塞质量和厚度均不计，活塞与汽缸壁之间的摩擦也可以忽略.现将一细管插入液体，开始时从细管一端抽气，通过虹吸最后能使 活塞上方液体逐渐流出。当液体全部流出的时候，活塞恰好到达汽缸的顶部.已知大气 压强为P。，环境温度保持不变，求初始状态气体柱的长度.24 .如图所示，一个粗细均匀的形玻璃管竖直放置，两管上端封闭且等高，管内有 一段水银柱，左管上方空气柱的长度/=10cm,压强p/=70cmHg,右管上方空气柱的 长度/2=30cm。现将右管上端缓慢打开，直到水银面再次稳定，在整个过程中气体温度 保持不变，大气压强po=76cmHg,已知Jl724 p 41.5。求此时左管上方空气柱的长度和压强。八/=10cm八30cm/2=30cm'水银、,10cm参考答案:1. D【详解】A.当活塞刚好到达C。位置时，对气室1, 2内的气体，根据玻意耳定律可得PoLS + 2pJS = pfLS解得" = 3po对活塞受力分析，根据共点力平衡可得PoS + mg = prS解得2 Posm =g若m = 3Pos > 2Posg g此时，单向阀门已向下开启且活塞已经到达CD位置，故气室1的压强为3p0,故A错误；BCD.当气室2内的压强刚好到达2P。时，对活塞受力分析，根据共点力平衡可得PoS + mg = 2p°S解得PoS m = g当PoS < 胃,=3PoS . 2Posg2gg时，单向阀门开启且活塞稳定时，对于气室1, 2内气体，等温变化有p()LS + 2 p()LS = p'L'S对活塞受力分析，由共点力平衡可得答案第1页，共13页