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）课后作业（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）课后作业（解析版）
1．用活塞气筒向一个容积为V的容器内打气，每次把体积为、压强为的空气打入容器内，若容器内原有空气的压强为p，打气过程中温度不变，则打了n次气后容器内气体的压强为（　　）
A．
B．
C．
D．
2．“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。保持温度不变，封闭气体的压强p用压强传感器测量，体积V由注射器刻度读出。某次实验中，数据表格内第2次~第8次压强没有记录，但其他操作规范。
次　数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
压强p/kPa
100.1
p7
179.9
体积V/cm3
18
17
16
15
14
13
12
11
10
根据表格中第1次和第9次数据，推测出第7次的压强p7，其最接近的值是（　　）
A．128.5kPa
B．138.4kPa
C．149.9kPa
D．163.7kPa
3．一定质量的气体发生等温变化时，若体积增大为原来的2倍，则压强变为原来的几倍（　　）
A．2
B．1
C．
D．
4．容积V=20L的钢瓶充满氧气后，压强为p=30atm，打开钢瓶阀门，把氧气分装到容积为V'=5L的小瓶子中去。若小瓶子已抽成真空，分装到小瓶中的氧气压强p'=2atm。若在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可能装的瓶数是（　　）
A．4瓶
B．50瓶
C．54瓶
D．56瓶
5．为了直观地描述一定质量理想气体的等温变化时压强与体积的关系，通常建立坐标系来研究。该气体在、温度下的等温线如图所示。则它的图象应为（　　）
A．
B．
C．D．
6．如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒直径是细筒的2倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞（不考虑活塞的重力）间封有气体气柱长L=20cm活塞A上方的水银深H=10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平。现使活塞B缓慢上移，直至一半的水银被推入细筒中，若大气压强p0相当于75cm高的水银柱产生的压强。则此时气体的压强为（
）
A．100cmHg
B．95cmHg
C．90cmHg
D．85cmHg
7．在验证玻意耳定律的实验中，如果将实验所得数据在图中标出，可得图像。如果实验中，使一定质量的气体的体积减小的同时，温度逐渐升高，则根据实验数据应描出图中的（　　）
A．甲
B．乙
C．丙
D．无法判断
8．如图所示，足够长U型管内分别由水银封有L1、L2两部分气体，则下列陈述中正确是（　　）
A．只对L1加热，则h减小，气柱L2长度变大
B．只对L1加热，则h减小，气柱L2长度减少
C．若在右管中注入一些水银，L1将增大
D．使L1、L2同时升高相同的温度，则L1增大、h减小
9．如图所示，一导热良好的足够长气缸水平放置在光滑水平桌面上，桌面足够高，气缸内有一活塞封闭了一定质量的理想气体。一足够长轻绳跨过定滑轮，一端连接在活塞上，另一端挂一钩码，滑轮与活塞间的轻绳与桌面平行，不计一切摩擦。已知当地重力加速度为g，大气压为p0，钩码质量为m1，活塞质量为m2，气缸质量为m3，活塞横截面积为S。则释放钩码，气缸稳定运动过程中，气缸内理想气体的压强为（　　）
A．
B．
C．p0
D．
10．如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管竖直固定，两段水银柱将空气柱B封闭在玻璃管左侧的竖直部分，左侧水银柱A有一部分在水平管中。若保持温度不变，向右管缓缓注入少量水银，则稳定后（　　）
A．右侧水银面高度差h1增大
B．空气柱B的长度减小
C．空气柱B的压强增大
D．左侧水银面高度差h2减小
11．如图所示，在一个量筒内放入大半筒水，里面放入一个倒置的小瓶，小瓶内留有大约一半水，使其能刚好浮出水面，再用橡胶膜把量筒口密封。保持温度不变，当用力挤压橡胶薄膜时，观察到小瓶将下沉。小瓶下沉过程中（　　）
A．量筒上部空气体积变大
B．小瓶内气体体积增大
C．小瓶先加速后减速下沉
D．小瓶一直加速下沉到量筒底部
12．医用氧气钢瓶的容积，室内常温下充装氧气后，氧气钢瓶内部压强，释放氧气时瓶内压强不能低于。病人一般在室内常温下吸氧时，每分钟需要消耗下氧气，室内常温下，一瓶氧气能供一个病人吸氧的最长时间为（　　）
A．23小时
B．33.5小时
C．46小时
D．80小时
13．如图所示，表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是（　　）
A．是一个等温过程
B．是一个等温过程
C．与的状态参量不同
D．体积减小，压强减小，温度不变
14．如图所示，用弹簧秤拉着一支薄壁玻璃试管，将它的开口向下插在水银槽中，由于管内有一部分空气，此时试管内水银面比管外水银面高h。若试管本身的重力与管壁的厚度均不计，此时弹簧秤的示数等于（　　）
A．进入试管内的H高水银柱的重力
B．外部大气与内部空气对试管底部的压力之差
C．试管内高出管外水银面的h高水银柱的重力
D．上面A、C所述的两个数值之差
15．在室内，将装有5atm的6L气体的容器阀门打开后，从容器中逸出的气体相当于（设室内大气压强p0＝1atm）（　　）
A．5atm，4.8L
B．1atm，24L
C．5atm，3L
D．1atm，30L
16．如图所示，A、B两容器内装有一定量的水银，下部连通。容器B上部封闭气体体积为V，右侧连接一打气筒，每次能将的外界空气注入容器B.经15次打气后，容器B内气体体积变为15V，两容器的液面差；又继续打气n次后，两容器的液面差。已知外界大气压，不计气体温度变化。求：
（1）打气前，容器B上部空间封闭气体体积V；
（2）打气次数n。
17．高层住宅小区需要高楼供水系统，某小区高楼供水系统示意图如图所示，压力罐与水泵和气泵通过阀门K3、K2连接，其中压力罐可看成底面积S=10m2、高度h=6m的柱体容器，开始罐内只有压强p=1.0×105Pa的空气。注水时关闭阀门K1、K2，打开阀门K3，开启水泵注水t1=1000s后关闭阀门K3，打开阀门K1供用户使用。已知水泵工作时注水流量Q=0.05m3/s，气泵工作时每秒钟可以向压力罐中充入p0=1.0×105Pa的空气0.1m3（即q=0.1m3/s），假设罐内气体温度保持不变。
（1）求注水结束时压力罐中气体压强p1；
（2）用户用水使罐内液面下降导致气压不断降低，现要排空罐内剩余自来水并保证高层住户不断水，压力罐中气体压强不能低于4×105Pa，求气泵至少需要工作的时间t2。
18．突如其来的新型冠状病毒（引起了严重的肺炎疫情，大量的病人对医疗资源造成了空前的压力。其中负压隔离病房在抗击疫情中起了关键的作用，所谓负压病房是指在特殊的装置之下，病房内的气压低于病房外的气压。从空气的流通来讲，只能是外面的新鲜空气可以流进病房，病房内被患者污染过的空气就不会泄露出去，而是通过专门的通道及时排放到固定的地方。假设一间负压隔离病房的体积是，原来房间内外的气压值均为一个标准大气压，现在要使该病房内的压强值比病房外低30Pa，需要从病房内抽取一定量的气体。假设抽气过程中气体温度不变，求需一次性从病房内抽取一个标准大气压下的空气体积。（已知一个标准大气压数值为）
19．一根内壁光滑、导热性能良好的试管水平放置，如图甲，试管中部一段5cm长的水银将左侧气体封闭，气柱长l0=16cm。现将试管缓慢旋转至管口朝上，如图乙。已知大气压强P0=75cmHg，环境温度27℃，管内气体可视为理想气体。
（1）求试管竖直后（图乙）封闭气柱的长度l1；
（2）将试管下端插入一恒温水箱，如图丙，并静置一段时间后，封闭气柱又恢复到16cm长，求恒温水箱的温度t。
20．在疫情防控期间，医院的氧气消耗量较平时有所增加。某医院用的氧气瓶容积是32L，出厂时瓶内气体压强为130atm。在使用过程中，当氧气瓶内气体压强降到10atm时就要充气，以免混入其他气体而需要洗瓶。某医院急诊室每天用1.0atm氧气384L，若不考虑温度变化，则一瓶氧气够这个急诊室用多少天？
参考答案
1．C
【详解】
以容器内原有的气体和打进的气体为研究对象如图，初态是，末态是，由玻意耳定律得
所以
故选C。
2．C
【详解】
根据玻意耳定律，一定质量气体，压强与体积成反比，而实验数据，第1次和第9次数据，它们的压强与体积乘积，也正好近似相等，因此第7次的压强
p7=kPa=150kPa
故选C。
3．C
【详解】
气体发生等温变化，根据玻意耳定律可知其压强和体积的乘积不变，所以若气体体积增大为原来的2倍，则压强变为原来的，故C正确。
故选C。
4．D
【详解】
气体的初态
p1=30atm
V1=20L
末态
p2=2atm
V2=（V1+nV′）（n为瓶数）
由
p1V1=p2V2
解得
n=56
故ABC错误，D正确。
5．B
【详解】
根据理想气体状态方程得
pV之积越大表示温度越高，则
根据理想气体状态方程变形得
则图线的延长线过原点，且温度越高直线的斜率越大
故选B。
6．A
【详解】
当有一半的水银被推入细筒中时，由于粗筒直径是细筒的2倍，粗筒横截面积是细筒横截面积的4倍，因此，细筒中水银柱的高度为4=20cm，活塞A上方水银柱的总高度为
h=20cm+=25cm
因活塞A的重力不计，所以气体的压强
p=p0+h=100cmHg
故A正确，BCD错误。
故选A。
7．A
【详解】
根据可得
则图像的斜率为
k=CT
当使一定质量的气体的体积减小的同时，温度逐渐升高，则当增大时斜率变大，可知该过程为图中的甲。
故选A。
8．D
【详解】
AB．只对L1加热，假设体积不变，则压强增大，所以L1增大、h减小，气柱L2长度不变，因为此部分气体做等温变化，故AB错误；
C．若在右管中注入一些水银，L2压强增大，假设L1的体积不变，L1的压强与h长度的水银柱产生的压强之和随之增大，L1的压强增大，根据玻意耳定律得L1将减小，故C错误；
D．使L1、L2同时升高相同的温度，假设气体体积不变，L1的压强增大，L2压强不变，则L1增大、h减小，故D正确。
故选D。
9．A
【详解】
对钩码、活塞和气缸的整体，由牛顿第二定律可知
对气缸
联立解得
故选A。
10．D
【详解】
保持温度不变，B中气体压强满足
从右管注入水银，则B气体受到挤压，假设B体积减小，根据玻意尔定律可知B气体压强增大，则和均增大，不符合事实，所以B体积增大压强减小，和均减小，A中水银竖直部分受到挤压向上移动，符合事实，ABC错误，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
当向下用力挤压橡胶膜时，使量筒上部空气体积变小，压强变大，从而使小瓶内气体压强变大，根据玻意耳定律可知，小瓶内气体体积减小，导致小瓶所受浮力减小，因此小瓶向下运动，而小瓶越向下运动，小瓶内气体压强越大，体积就越小，所受浮力就越小，向下运动的加速度就越大，故D正确，ABC错误。
故选D。
12．C
【详解】
由题意可知，气体的温度不变，由玻意耳定律可得
解得
一瓶氧气能供一个病人吸氧的最长时间为
故C正确，ABD错误。
故选C。
13．AC
【详解】
A．根据
可得
图中图像中的斜率不变，判断知是一个等温过程，故A正确；
BC．、两状态温度不同，的过程中不变，则体积不变，此过程中气体的压强增大、温度会升高，故B错误，C正确；
D．是一个等温过程，体积增大，压强减小，故D错误。
故选AC。
14．BC
【详解】
隔离试管，受三个力作用，外部大气对管顶的压力，内部气体对管顶的压力，弹簧秤向上的拉力，平衡时有
F＋pS=p0S
内部压强为
p=p0-ρgh
可得
F=p0S-pS=ρghS
故选BC。
15．AB
【详解】
BD．当气体从阀门跑出时，温度不变，所以
p1V1=p2V2
当p2=1atm时，得
V2=30L
逸出气体30L-6L=24L，故B正确，D错误；
AC．根据玻意耳定律可得
p2（V2-V1）=p1V1′
得
V1′=4.8L
所以逸出的气体相当于5atm下的4.8L气体，故C错误，A正确。
故选AB。
16．（1）15mL；（2）118
【详解】
（1）打气前，容器B上部空间封闭气体的压强；体积V；经15次打气后，容器B内气体体积变为15V，压强
根据玻意耳定律可得
解得
（2）又继续打气n次后，因为
解得容器内气体的体积为
气体压强
根据玻意耳定律可得
解得
n=118
17．（1）6.0×105Pa；（2）1800s
【详解】
（1）压力罐内初始状态
p1=p0=1.0×105Pa
V1=60m3
注水t1=1000s时，压力罐中水的体积为
气体的体积为V2=10m3
根据
p1V1=p2V2
解得
p2=6.0×105Pa
（2）因为p3=4×105Pa，则根据
则气泵至少需要工作的时间
18．
【详解】
设把病房体积扩大为后，压强变为负压病房所需的压强为，用、表示初态病房的压强和体积，由玻意耳定律得
设一次性从病房抽走一个标准大气压下的空气体积为，由玻意耳定律得
联解方程得
19．（1）15cm；（2）47℃
【详解】
（1）设试管横截面积为S，则有
cmHg
解得
l1=15cm
（2）乙图中气柱：T1=300K，丙图中气柱：T2=（273+t）
解得
t=47℃
20．10天
【详解】
p1=130atm，p2=10atm，p3=1.0atm，V1=32L
设压强为p2时，能向外放出气体的体积为V2
p1V1=p2（V2+V1）
当压强为p3时，放出气体的体积为V3
P2V2=p3V3
设能用n天
解得
n=10天