2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册 2.1气体实验定律（Ⅰ）跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
2.1气体实验定律（Ⅰ）
跟踪训练（解析版）
1．如图所示，一端封闭，一端开口截面积相同的U形管AB，管内灌有水银，两管内水银面高度相等，管A内封有一定质量的理想气体，气体压强为72
cmHg。今将开口端B接到抽气机上，抽尽B管上面的空气，结果两水银柱产生18
cm的高度差，则A管内原来空气柱长度为（　　）
A．18
cm
B．12
cm
C．6
cm
D．3
cm
2．如图所示，一端封口的玻璃管开口向下插在水银槽里，管内封有长度分别为L1和L2的两段气体，当将管慢慢地向下按一段距离时，管内气柱的长度将如何变化（　　）
A．L1变小，L2变大
B．L1变大，L2变小
C．L1、L2都变小
D．L1、L2都变大
3．空气压缩机的储气罐中储有1.0
atm的空气6.0
L，现再充入1.0
atm的空气9.0
L。设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为（　　）
A．2.5
atm
B．2.0
atm
C．1.5
atm
D．1.0
atm
4．粗细均匀的玻璃管长L
=
90cm，内有齐口h
=
2cm长水银柱封闭一定质量气体，外界大气压p0=
76cmHg，环境温度不变，从外界缓慢加入水银，则（
）
A．最多能加10cm水银
B．最多能加7cm水银
C．最多能加5cm水银
D．不能再加入水银
5．一个体积为2V0的钢瓶中，装有压强为p0的氧气。在恒温状态下用容积V0的抽气筒抽气，则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为（
）
A．
p0
B．
p0
C．
p0
D．
p0
6．如图所示，一定质量的理想气体先后处于、、、四个状态，则这四个气体状态的温度关系正确的是
（　　）
A．
B．
C．
D．
7．如图所示，一定质量的理想气体被质量为m的活塞封闭在竖直放置的导热气缸内（活塞与气缸间的摩擦不计），下列操作可使理想气体压强变大的是（　　）
A．缓慢升高环境温度
B．将整体倒置，气缸开口向下
C．用力推气缸，让整体向上加速运动
D．气缸自由下落
8．如图所示为某同学设计的喷药装置，内部装有8L药液，上部密封1atm的空气1L，保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.2L，设在所有过程中空气可看成理想气体，且温度不变，下列说法错误的是（　　）
A．充气后，密封气体的压强增大为1.2atm
B．充气后，密封气体的分子平均动能不变
C．打开阀门后，密封气体对外界做正功
D．打开阀门后，不再充气也能把药液喷光
9．如图所示，一个横截面积为S的内壁光滑圆筒形容器竖直固定放置，容器中静止的金属圆板A的上表面水平，下表面倾斜，下表面与水平面的夹角为。已知圆板质量为M，大气压强为，则容器内气体压强等于（　　）
A．
B．
C．
D．
10．如图，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，这样就可以自动控制进水量。已知刚进水时细管中被封闭空气柱长度为50cm，大气压强p0=
1.0×105Pa，水的密度ρ=
1.0×103kg/m3，重力加速度g=
10m/s2。某次洗衣选择的档位，当细管中空气压强达1.02×105Pa时压力传感器就会关闭洗衣机进水阀门，此时洗衣缸内水位高度约为（　　）
A．20cm
B．21cm
C．23cm
D．24cm
11．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．当时，气室1的压强为4p0
B．当时，气室2的压强为
C．当时，活塞向下移动
D．当时，活塞向下移动
12．如图甲所示，一汽缸竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞．将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态．现保持温度不变，把汽缸向右倾斜90°（如图乙所示），达到平衡后，与原来相比（　　）
A．气体的压强变大
B．气体的压强变小
C．气体的体积变大
D．气体的体积变小
13．一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中，内封一定质量的气体，管内水银面低于管外，在温度不变时，将玻璃管稍上提一些，下列说法正确的是，如图所示（　　）
A．玻璃管内气体压强减小
B．玻璃管内气体体积增大
C．管内外水银面高度差减小
D．管内水银柱长度增大
14．如图所示，竖直放置一根上端开口，下端封闭的细玻璃管，内有两段长为的水银柱，封闭了长度均为的、两段空气柱，已知大气压强，环境温度保持不变。则、两段空气柱的压强是多大（　　）
A．
B．
C．
D．
15．回热式制冷机是一种极低温设备，制冷极限约50
K。某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程。已知状态A、B的温度均为27
℃，状态C、D的温度均为－133
℃，下列判断正确的是（　　）
A．气体由状态A到状态B的过程，温度先升高后降低
B．气体由状态B到状态C的过程，内能保持不变
C．气体由状态C到状态D的过程，气体对外做功
D．气体由状态D到状态A的过程，其热力学温度与压强成正比
16．如图所示，一导热性能良好的圆柱形气瓶水平固定，瓶内有用光滑活塞分成的A、B两部分理想气体。阀门K处于关闭状态，A、B两部分气体的体积之比为3：2，压强均为p，活塞与气瓶的内壁间气密性良好。
（1）请通过计算判断当环境温度缓慢升高时，活塞是否移动；
（2）若环境温度不变，因阀门封闭不严，B中气体向外缓慢漏气，活塞将缓慢向右移动。当B中气体体积减为原来的时，阀门漏气问题解决，不再漏气。求B中漏出的气体质量占原质量的几分之几。
17．氧气瓶的容积是40
L，瓶内氧气的压强是130
atm，规定瓶内氧气压强降到10
atm时就要重新充氧。有一个车间，每天需要用1
atm的氧气400
L，一瓶氧气能用几天？（假定温度不变，氧气可视为理想气体）
18．粗细均匀的U形管中装有水银，左管上端开口与大气相连，右管上端封闭，如图所示．开始时两管内水银柱等高，两管内空气柱长均为l＝90
cm，此时两管内空气柱温度均为
，外界大气压为p0＝76
cmHg.现在左管上端开口处缓慢注入水银压缩空气柱，直至右管内水银面上升14
cm，在注入水银过程中，左管内温度缓慢下降到
，右管内温度保持在.求：
（1）注入水银柱的长度；
（2）左管注入的水银柱上表面离左管开口的距离。
19．求图中被封闭气体A的压强。其中（1）、（2）、（3）图中的玻璃管内都装有水银，（4）图中的小玻璃管浸没在水中。大气压强p0=76
cmHg。（p0=1.01×105
Pa，g=10
m/s2，ρ水=1×103
kg/m3）
参考答案
1．D
【详解】
设大气压强为p0，A管内原来空气柱长度为l，横截面积为S，根据题意可得
，
抽尽B管上面的空气，则A管内空气柱压强为
体积为
由玻意耳定律得
解得
故ABC错误，D正确。
故选D。
2．C
【详解】
ABCD．将管慢慢地向下按一段距离时，假设L1、L2的长度不变，L1、L2内气体的压强增大，根据玻意耳定律可得L1、L2的长度都减小，故ABD错误C正确。
故选C。
3．A
【详解】
取全部气体为研究对象，由
得
故选A。
4．A
【详解】
初状态
p1
=
(76
+
2)cmHg
=
78cmHg，V1
=
(L
-
h)S
=
88S
设水银柱下降xcm后注满，则
p2
=
(76
+
90
-
88
+
x)cmHg
=
(78
+
x)cmHg，V2
=
(L
-
h
-
x)S
=
(88
-
x)S
根据玻意耳定律可得
p1V1
=
p2V2
联立得
x
=
10cm
则加入水银柱的长度为
H
=
L
-
h
-
(L
-
h)
+
x
=
10cm
故选A。
5．D
【详解】
钢瓶的容积为2V0，抽气筒容积为V0，最初钢瓶内气体压强p0，抽气过程气体温度不变，由玻意耳定律，第一次抽气有
p02V0=
p1V0
+
p12V0
第二次抽气有
p12V0=
p2V0
+
p22V0
第三次抽气有
p22V0=
p3V0
+
p32V0
第四次抽气有
p32V0=
p4V0
+
p42V0
经过计算有
p4=
p0
故选D。
6．D
【详解】
根据
可知，pV乘积越大，则温度T越大，由图可知，a、b、c、d四点的pV乘积的大小分别为（格子数乘积）6、18、9、18，则四点的温度关系是
故选D。
7．C
【详解】
A．缸内气体的压强为
则缓慢升高环境温度，缸内气体压强不变，选项A错误；
B．将整体倒置，气缸开口向下，则缸内气体的压强变为
即压强减小，选项B错误；
C．用力推气缸，让整体向上加速运动，则对活塞
解得
则压强变大，选项C正确；
D．气缸自由下落，则活塞完全失重，则缸内气体的压强变为p0减小了，选项D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．把充入的气体和原气体作为整体：气体做等温变化，根据玻意耳定律可得
解得
故A正确，不符合题意；
B．温度是平均动能的标志，温度不变，所以分子的平均动能不变，故B正确，不符合题意；
C．充气后封闭气体压强变为1.2atm，大于大气压强，所以打开阀门后，气体膨胀，对外界做功，故C正确，不符合题意；
D．膨胀过程温度不变属于等温变化，若都喷完容器中的水，由
得喷完容器中的水后，容器的气体压强小于外界气体压强，所以水不能喷完，故D错误，符合题意。
故选D。
9．A
【详解】
以活塞为研究对象，分析受力：重力Mg、外界大气压力p0S，气缸壁的压力N和气缸内气体的压力F；
其中
根据平衡条件得
p0S+Mg=Fcosα
联立得
故选A。
10．B
【详解】
以细管内封闭气体为研究对象，开始时压强为p0=
1.0×105Pa，体积，压缩后，气体压强p1=
1.02×105Pa，体积为，由玻意耳定律
解得
即细管内液面离地
由平衡条件
其中，h2为缸中液面和空气柱内液面高度差，解得
综上，洗衣缸内水位高度约为
故选B。
11．D
【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
解得
对活塞受力分析，根据共点力平衡可得
解得
若
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，故A错误；
BCD．当气室2内的压强刚好到达时，对活塞受力分析，根据共点力平衡可得
解得
当
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
对活塞受力分析，由共点力平衡可得
联立解得
所以，活塞下降
故BC错误，D正确。
故选D。
12．AD
【详解】
对活塞受力分析可知，开始时，封闭气体的压强
而汽缸向右倾斜90°后
故
由于温度不变，由玻意耳定律知
故选AD。
13．ABC
【详解】
假设气体体积不变，当玻璃管向上运动时，液面差变小，外界的大气压强不变，所以玻璃管内气体的压强变小，由于温度不变，由波义尔定律知气体体积变大，由于压强减小，由平衡条件可知，气体的压强等于大气压强加上液面差的压强，压强减小，则液面差减小，所以管内外水银面高度差减小，则管内水银柱的长度减小，故ABC正确，D错误。
故选ABC。
14．BC
【详解】
AB．设水银柱长度为h，玻璃管横截面积为S,对A.?上部水银柱受力分析可得
联立解得
故A错误，B正确；
CD．对B上部水银柱受力分析，根据平衡条件
故C正确，D错误。
故选BC。
15．ACD
【详解】
A．状态A、B的温度相等，根据
＝C
经过A、B的等温线应是过A、B的双曲线，沿直线由A到B，pV先增大后减小，所以温度先升高后降低，A正确；
B．气体由状态B到状态C的过程，温度降低，内能减小，B错误；
C．气体由状态C到状态D的过程，体积增大，气体对外做功，C正确；
D．气体由状态D到状态A的过程，体积不变，根据
＝C
其热力学温度与压强成正比，D正确。
故选ACD。
16．(1)活塞不移动；(2)
【详解】
(1)假设温度升高过程中活塞不动，则气体体积保持不变，气体发生等容变化，由查理定律得
解得
气体压强的变化量
由于p、T、T都相同，两边气体压强的变化量相同，故当环境温度缓慢升高时，两边气体压强一直相等，活塞不移动。
(2)设开始A的体积为3V，则B的体积为2V，由题意可知，气体A后来的体积为
A发生等温变化，由玻意耳定律得
解得
B中气体压强由p变为p'，若没有漏气，等温变化，体积变化为
现在，B中气体只剩下，所以，B中漏出气体与漏气前B中气体的质量比为
17．12
【详解】
用如图所示的方框图表示思路。
以氧气瓶内的气体为研究对象，气体发生等温变化，由V1到V2，由玻意耳定律可得
解得
由（V2-V1）到V3，由玻意耳定律可得
则
则
18．（1）42
cm；（2）62
cm
【详解】
（1）只对右管封闭气体研究，发生了等温变化
即
解得
故注入水银柱的长度
（2）左管注入的水银柱上表面离左管开口的距离
19．（1）66
cmHg；（2）71
cmHg；（3）81
cmHg；（4）1.13×105
Pa
【详解】
（1）pA=p0-ph=76
cmHg-10
cmHg=66
cmHg
（2）pA=p0-ph=76
cmHg-10sin
30°
cmHg=71
cmHg
（3）pB=p0＋ph2=76
cmHg＋10
cmHg=86
cmHg
pA=pB-ph1=86
cmHg-5
cmHg=81
cmHg
（4）pA=p0＋ρ水gh=1.01×105
Pa＋1×103×10×1.2
Pa=1.13×105
Pa