21气体实验定律(Ⅰ)同步练习(Word版含解析)1.pdf

粤教版（粤教版（20192019）选择性必修三）选择性必修三 2.1 2.1 气体实验定律（）气体实验定律（）一、单选题一、单选题1如图所示，一竖直放置的气缸被轻活塞AB和固定隔板 CD 分成两个气室，CD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 2p0，气室 2 内气体压强为 p0，气柱长均为 L，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 m 的细砂后，下列说法正确的是（）A当m B当m C当m 3p0S时，气室 1 的压强为 4p0g3p0S时，气室 2 的压强为1.5p02g3p0S1时，活塞向下移动L2g33p0S4D当m 时，活塞向下移动L2g52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C保持静止B加速下沉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 p 变化的下列四种图线中，属等温变化的是（）试卷第 1 页，共 8 页ABCD4如图所示为一定质量的理想气体的p V图像A、B是双曲线上的两点，OAC和OBD的面积分别为S1和S2，则（）AS1 S2CS1 S2BS1S2DS1与S2的大小无法确定5用打气筒将压强为 1atm 的空气打进自行车胎内，如果打气筒容积V 300cm3，轮胎容积 V=3L，原来压强p 1.5atm。现要使轮胎内压强变为p 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）（）A25 次B20 次C15 次D10 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C管内外水银面高度差减小B管内气体体积不变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1.5p0，车轮内胎体试卷第 2 页，共 8 页积约为V0。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 V1V0、压强为p0的气体，充气结束后发现内胎体积约膨胀了20%，充气几分200钟可以使轮胎内气体压强达到标准压强2.5p0？（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）（）A3B4C5D68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1p。现通过连接两罐的细管把2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2：3B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（）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 l、压强为 2p0（p0为大气压强）的气柱，两管水银面高度差为h，现保持右管不动，为了使两管内水银面一样高，把左管竖直（）试卷第 3 页，共 8 页A向上移动 h+lC向上移动 h+2lB向下移动 2h+lD向下移动 2h+2l11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L1、L2、L3，则三个管内的气体长度关系是（）AL1 L2 L3BL1 L2 L3CL2 L3 L1DL1 L2 L312一个容积是 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）（）A32LB24LC20LD16L13“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-曲的可能原因是（）1图线如图所示，图线弯V试卷第 4 页，共 8 页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aB不需要调零图bC需要调零图aD需要调零图b15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a管内注入少量水银，则（）Aa、b 水银面高度差将减小Ba、b 水银面高度差将大于 c、d水银面高度差Cb 管水面上升的距离等于c管水面下降的距离Db 管水面上升的距离大于c管水面下降的距离二、填空题二、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”）。试卷第 5 页，共 8 页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 P0，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 a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1cm3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p0=1.0105Pa，g=10m/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。19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、解答题三、解答题20如图，矩形容器容积为5V0，容器内气体压强为p0。内有一薄壁气球，初始气球内气体体积为V0，气球表面由于弹力绷紧会产生向内的附加压强恒为p，设p1p0。现通过开关K，每次充入压强为p0，体积为V0的空气，要使气球的体积101不能小于V0，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2试卷第 6 页，共 8 页不变，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 5SB，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a b 50cm，活塞静止，两活塞与水平硬杆总质量为 m（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p0）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x1的大小。22如图 a 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p0=75cmHg 的大气中。用长为 h=15cm 的汞柱封闭有 L1=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 L2为多少?（2）若（1）问中导热细管与斜面间动摩擦因数为u=0.5，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L3为多少?23如图所示，由导热材料制成的汽缸长为l0、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m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，通过虹吸最后能使试卷第 7 页，共 8 页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 p0，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“U”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l1=10cm，压强 p1=70cmHg，右管上方空气柱的长度 l2=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 p0=76cmHg，已知172441.5。求此时左管上方空气柱的长度和压强。试卷第 8 页，共 8 页参考答案：参考答案：1D【详解】A当活塞刚好到达CD 位置时，对气室 1，2 内的气体，根据玻意耳定律可得p0LS 2p0LS pLS解得p 3p0对活塞受力分析，根据共点力平衡可得p0S mg pS解得m 2p0Sg若m 3p0S2p0Sgg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2p0时，对活塞受力分析，根据共点力平衡可得p0S mg 2p0S解得m p0Sg当p0S3p S2p S m 00g2gg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p0LS 2p0LS pLS对活塞受力分析，由共点力平衡可得答案第 1 页，共 13 页p0S mg pS联立解得L 6L5所以，活塞下降64h 2LL L55故 BC 错误，D 正确。故选 D。2B【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。3A【详解】理想气体做等温变化时，由玻意耳定律pV C可判断出p 1V根据得到MV故1V答案第 2 页，共 13 页 p故 A 正确，BCD 错误。故选 A。4B【详解】OAC的面积为S111ACOC pAVA22OBD的面积为S211BDOD pBVB22而A、B是等温线上的两点，根据玻意耳定律可得pAVA pBVB故有S1S2选项 B 正确，ACD 错误；故选 B。5B【详解】设压强为p 1.5atm时气体体积为V，根据玻意耳定律得pV pVV pV 7Lp设打入的压强为p 1.5atm的气体体积为V1，则V1VV 4L设打入的压强为p11atm的气体体积为V1，则pV1 p1V1答案第 3 页，共 13 页V1pV1 6Lp1则用这个打气筒要打气次数为n V16L6L 203V300cm0.3L故选 B。6C【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=p0+h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。7C【详解】设使轮胎内气体压强达到2.5p0的充气时间为 tmin，此时内胎体积为 V2，压强为 p2；胎内气体在压强为 p1时体积为 V1，由玻意耳定律得pV11 p2V2其中p11.5p0，p2 2.5p0，V2V00.2V01.2V0联立解得V1=2V0则充入胎内气体在压强为1.5 p0时的体积为V=2V0V0=V0答案第 4 页，共 13 页对充入胎内气体，由玻意耳定律得60p0Vt 1.5p0V其中V 1V0200联立方程解得t 5min故选 C。8A【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 1p2V p3V2解得调配后两罐中气体的压强p 2p3若调配后将甲气体再等温压缩到原气体压强p，设体积为 V由玻意耳定律有pV pV解得2V V3由密度定义解得质量之比等于m现V2m原V3A 正确，BCD 错误。故选 A。9B【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。10C【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 p0，根据玻意耳定律得2p0Sl=p0Sl解得末态玻璃管内封闭气体的长度为l=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 C。11B【详解】设大气压强为p0，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a1，以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定律得p0S mgsin30 p1S ma1以水银柱和玻璃管为整体，据牛顿第二定律有Mgsin30 Ma1联立解得p1 p0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a2，以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定律得p0S mgsin45 p1S ma2以水银柱和玻璃管为整体，据牛顿第二定律有Mgsin45 Ma2联立解得p2 p0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 p0S man则p3 p0综上可得p1 p2 p0 p3根据玻意耳定律pV C得L1 L2 L3故 B 项正确，ACD 三项错误。故选 B。12B【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V1（8+V）L，p11atm气体末状态参量V28L，p24atm气体发生等温变化，由玻意耳定律得答案第 7 页，共 13 页p1V1p2V2即1（8+V）48解得V24L故选 B。13B【详解】当1增大时，V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，V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。14C【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 1V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 C。15D【详解】答案第 8 页，共 13 页AB向 a管注入水后，封闭气体压强变大，气体体积减小，a、b两液面高度差以及 c、d液面高度差都变大；由 p=p0+h可知 ab水银面高度差等于 cd水银面高度差，故AB 错误；CD向 a管注入水后，b管水银面上升，c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 D。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p气 p0h因为压强变小，所以 h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。17p p0【详解】设气体的压强为p，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：pS p0S ma，解得p p0maSmaS18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p1=p0+gh=2.0105Pa气泡浮到水面时的压强p2=p0=1.0105Pa根据气体的等温变化规律p1V1=p2V2，代入数据得答案第 9 页，共 13 页V2=2cm319玻意耳增大减小【详解】123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。205 次【详解】初始气球内气体压强为p1 p0p 11p0101若体积减到V0，设此时球内气体压强为p2，根据玻意耳定律，对球内气体21pV1 0 p2V02可得p2 2p1此时球外气体压强为11p05p3 p2p 对球外容器内的气体，其体积21p0109V3V02打入的气体视为一次性打入，有p0(4V0nV0)p3V3可得n 5.45故不能超过 5 次。21（1）0.8p0；（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pASA p0SA p0SB 0又SA 5SB解得pA 0.8 p0（2）打开阀门 K 后，设气体压强为pA，以两个活塞和杆为整体有pASA p0SA p0SB pASB 0解得pA p0设大活塞左移x1，对封闭气体由玻意耳定律可得pASAa pA(a x1)SA pA(b x1)SB代入数据，解得x 25cm22（1）L2 32.1cm；（2）L3 33.3cm【详解】设细管的横截面积为 S（1）初态p1 p0gh 90cmHg静止在斜面上时p2 p0ghsin37 84cmHg等温变化，由波意耳定律得p1SL1 p2SL2答案第 11 页，共 13 页得L2 32.1cm（2）分析细管整体向下加速时Mg sin37Mg cos37 Maa 2m/s2分析水银柱mg sin37 p0S p3S ma得p3 81cmHg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p1SL1 p3SL3解得L3 33.3cm23p0l0Sp0S mg【详解】汽缸内气体做等温变化，根据玻意耳定律p1l1S p0l0S根据平衡条件p1S p0S mg联立解得l1p0l0p0l0Sp1p0S mg24l1=11.75cm，p1=59.5cmHg【详解】设“U”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l1、p1，左管水银柱答案第 12 页，共 13 页下降了 x，右管上端打开后，水银柱再次平衡时，由平衡条件可得：p1（30 x）cmHg=p0（10 x）cmHg对左管空气柱，由玻意耳定律可得p1l1=p1l1l1=l1x联立解得l1=11.75cmp1=59.5cmHg答案第 13 页，共 13 页