2.2玻意耳定律 学科素养提升练-2021-2022学年高二下学期物理沪教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

2.2玻意耳定律 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．如图，一端封闭的玻璃管，开口向下竖直插在水银槽里，管内封有长度分别为L1和L2的两段气体。若把玻璃管缓慢向下插入少许，则管内气体的长度（　　）
A．L1变大，L2变大 B．L1变小，L2变小
C．L1不变，L2变小 D．L1变小，L2不变
2．如图甲所示，总长为40cm的一端封闭的粗细均匀的直玻璃管水平放置，用长为20cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体，气体长度为20cm，大气压强为75cmHg，环境温度300K。现以封闭端为轴，将玻璃管缓慢逆时针旋转90°，如图乙所示；再以封闭端为轴，将玻璃管缓慢逆时针旋转180°，如图丙所示；最后以封闭端为轴，将玻璃管缓慢顺时针旋转53°，如图丁所示。则下列说法正确的是（　　）
A．图乙气柱长度约为15.8cm B．图丙气柱长度约为27.3cm
C．图丁气柱长度约为22.7cm D．图丁气柱长度约为23.8cm
3．如图所示，两端封闭粗细均匀的玻璃管中有两段等体积的气柱，中间夹着一段水银柱，水平放置在桌面上。现使玻璃管始终保持竖直状态并做某种运动，维持气体温度不变，在运动过程中发现两部分气体的体积仍相等，则该玻璃管的运动不可能的是（　　）
A．平抛运动 B．自由落体运动
C．竖直上抛运动 D．匀速直线运动
4．如图所示蹦蹦球是一种儿童健身玩具，某同学在27℃的室内对蹦蹦球充气，已知充气前两球的总体积为 2L，压强为1atm，充气筒每次充入0.2L的气体，忽略蹦蹦球体积变化及充气过程中气体温度的变化，问，用这个充气筒要充气多少次才能让气体压强增大到3atm（　　）
A．15次 B．18次 C．20次 D．22次
5．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
6．如图所示，为一种演示气体实验定律的仪器——哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的导热平底大烧瓶。瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，封闭气体的压强为，在对气球缓慢吹气过程中，当瓶内气体体积减小时，压强增大，若使瓶内气体体积减小，则其压强为（　　）
A． B． C． D．
7．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
8．桶装纯净水及压水装置原理如图所示。柱形水桶直径为24cm，高为35cm；柱压水蒸气囊直径为6cm，高为8cm，水桶颈部的长度为10cm。当人用力向下压气囊时，气囊中的空气被压入桶内，桶内气体的压强增大，水通过细出水管流出。已知水桶所在处大气压强相当于10m水压产生的压强，当桶内的水还剩5cm高时，桶内气体的压强等于大气压强，忽略水桶颈部的体积。至少需要把气囊完全压下几次，才能有水从出水管流出？〔不考虑温度的变化）（　　）
A．2次 B．3次 C．4次 D．5次
9．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为，中间封有一段空气，则（　　）
A．若环境温度升高，则不变，增大
B．若大气压强增大，则减小，减小
C．若把弯管向下移少许距离，则增大，不变
D．若在右管开口端沿管壁加入少许水银，则不变，增大
10．只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲，抽气时如图乙），其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，气筒和容器内的空气压强为p0，已知气筒和容器导热性能良好，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为（　　）
A．， B．，
C．， D．，
11．如图所示，竖直放置的粗细相同的玻璃管A、B底部由橡皮软管连接，橡皮管内充满水银。一定质量的空气被水银柱封闭在A管内。B管上方与大气相通。初始时两管水银面向平。A管固定不动，环境温度不变的情况下，为使A管内水银面上升，则应缓慢（　　）
A．上移B管 B．下移B管
C．右移B管 D．左移B管
12．在“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”的实验中，下列操作正确的是（　　）
A．调节空气柱长度后立刻读数
B．拉上窗帘防止阳光直射玻璃管
C．推拉活塞时，为了防止手滑应该用手紧握玻璃管
D．实验中若密封橡胶帽脱落，应立刻堵住后继续实验
13．如图所示，在一端封闭的玻璃管中，用一段水银将管内气体与外界隔绝，管口向下放置，若将管倾斜，待稳定后封闭气体的压强和体积变化情况是（　　）
A．封闭端内气体的压强增大 B．封闭端内气体的压强减小
C．封闭端内气体的压强不变 D．封闭端内气体的体积减小
14．如图所示，图线1和2分别表示一定质量的气体在不同温度下的等温线。下列说法正确的是（　　）
A．气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中，分子间平均距离减小
B．图线1对应的温度低于图线2
C．图线1对应的温度高于图线2
D．气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中，气体分子的平均速率不变
15．如图所示，飞行过程中乘务员发给飞机上旅客的软体袋装牛奶都是膨起的，而回到地面时又会瘪了，若舱内温度不变，则与飞机在地面时相比（ ）
A．在飞行过程中软体袋内气体压强变小
B．在飞行过程中软体袋内气体压强变大
C．在飞行过程中软体袋内饱和汽压变小
D．在飞行过程中软体袋内饱和汽压不变
二、解答题
16．某地区空气污染较严重，一位学生从桶装纯净水得到启发，提出用桶装的净化压缩空气供气。设每人内呼吸16次，每次需吸入的净化空气，而每个桶能装的净化空气，假定这些空气可以全部被吸完。设温度保持不变，估算一下每人每天需吸多少桶净化空气，请对这位同学的提议作出评价。
17．如图所示，A、B两个气缸分别与粗细均匀的U形管的一臂相连。管内盛有水银。用轻杆相连的两轻质活塞在A、B两气缸内分别密封质量不等的理想气体，A气缸的横截面积为B的一半，开始时A气缸内的气体的体积为，B气缸内气体的体积为，压强均为=75cmHg，且水银的液面处在同一高度。现缓慢向右推进B的活塞，直到水银在U形管中的高度差h=75cm，两侧竖直细管内均有水银且未进入气缸。求此时A气缸内气体的压强和体积。假定两气室的温度保持不变，气缸不漏气。计算时不计U形管和连接管道中气体的体积。
参考答案
1．B
【详解】
若把玻璃管缓慢向下插入少许，L2的长度减小，气体温度不变，由玻意耳定律可得
易知下部封闭气体的压强变大，设玻璃管中水银柱的长度为H，根据
可得上部封闭气体的压强变大，同理由玻意耳定律可判断出L1变小。
故选B。
2．A
【详解】
A．图甲时
图乙设气柱长L
由玻意耳定律得
解得
A正确；
B．图甲时
图丙设气柱长L2
由玻意耳定律得
解得
B错误；
CD．图甲时
图丁设气柱长L3
由玻意耳定律得
解得
CD错误。
故选A。
3．D
【详解】
ABC．玻璃管做平抛运动、自由落体运动、竖直上抛运动时，水银均处于完全失重状态，水银对气体不产生压力，气体压强不变，温度与体积不变，不符合题意，故ABC错误；
D．当玻璃管在竖直方向上做匀速直线运动时，水银对下面的气体产生压强，下面气体体积减小，上面气体体积变大，符合题意，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】
设充气n次可以让气体压强增大至3atm，据题充气过程中气体发生等温变化，以蹦蹦球内原来的气体和所充的气体整体为研究对象，由玻意耳定律得
p1（V+n△V）=p2V
代入
1×（2+n×0.2）=3×2
解得
n=20（次）
故选C。
5．A
【详解】
取全部气体为研究对象，可视为将15L的气体等温压缩为6L，由玻意耳定律可得
得
故选A。
6．D
【详解】
气体做的是等温变化，由玻意耳定律得：
，
解得：
p′=2p0
故选D。
7．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。
8．B
【详解】
设至少需要把气囊完全压n次，才能有水从出水管流出，设大气压强为p0，水桶内气体体积为V0，气囊体积为V1，根据玻意耳定律可得
其中
联立解得
即至少需要把气囊完全压3次
故选B。
9．B
【详解】
设大气压为p0，水银的密度为ρ，则管中封闭气体的压强
p=p0+ρgh1=p0+ρgh2
解得
h1=h2
A．如果温度升高，封闭气体压强与体积都增大，h1、h2都增大，故A错误；
B．若大气压升高时，封闭气体的压强增大，由玻意耳定律pV=C可知，封闭气体的体积减小，水银柱将发生移动，使h1和h2同时减小，故B正确；
C．若把弯管向下移动少许，封闭气体的体积减小，由玻意耳定律pV=C可知，气体压强增大，h1、h2都增大，故C错误；
D．右管中滴入少许水银，封闭气体压强增大，封闭气体体积减小，h1、h2都增大，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
打气时，活塞每推动一次，把体积为V0压强为p0的气体推入容器内，若活塞工作n次，就是把压强为p0体积为nV0的气体压入容器内，容器内原来有压强为p0体积为V的气体，现在全部充入容器中，根据玻意耳定律得
所以
抽气时，每拉动一次，把容器中气体的体积从V膨胀为V+V0，而容器内气体的压强就要减小，活塞推动时将抽气筒中的V0气体排除，而再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体从V又膨胀到V+V0容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得，第一次抽气
得
第二次抽气
得
第三次抽气
得
第n次抽气完毕后，气体压强为
故选D。
11．A
【详解】
为了使A管内水银面上升，即使封闭空气的体积减小，根据玻意耳定律可知应使封闭空气的压强增大，所以应缓慢上移B管，使B中水银面比A中水银面高，故A正确。
故选A。
12．B
【详解】
A．调节空气柱长度的过程中，外界对气体做功，气体温度发生变化，为保持气体温度不变，调节空气柱长度后不要立即读数，要等气体状态稳定后再读数，故A错误；
B．实验过程要保持气体温度不变，拉上窗帘防止阳光直射玻璃管，所以B正确；
C．当用手直接握在注射器上时，手的温度可能改变气体的温度，所以不要用手直接握在注射器上，则C错误；
D．实验时要保持气体的质量不变，实验中若密封橡胶帽脱落，注射器内气体的质量发生变化，则不能继续实验，所以D错误；
故选B。
13．AD
【详解】
被封闭气体的压强
其中h为水银柱的竖直高度，故当管倾斜时水银柱竖直高度h将减小，则封闭气体压强p增大，又由于气体是等温变化，由玻意耳定律
知，压强增大，体积减小，故BC错误，AD正确。
故选AD。
14．CD
【详解】
A．气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中，压强减小，质量和温度不变，故气体体积增大，所以分子间平均距离增大，A错误；
BC．p-V图像中，图线1在图线2外侧，则图线1对应的温度较高，B错误，C正确；
D．气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中，温度不变，故平均动能不变，所以气体分子的平均速率不变，D正确。
故选CD。
15．AD
【详解】
A、B项：由等温变化可知：，在飞行过程中体积变大，压强变小，故A正确，B错误；
C、D项：汽体的饱和汽压与温度有关，温度不变，饱和汽压不变，故D正确．
16．58，见解析
【详解】
每人每天需要呼吸1atm的净化空气的体积
V总=500mL/次×16次/min×24×60min=1.152×107mL=1.152×104L
每桶p1=10atm的净化空气V1=20L变为p=1atm大气压时的体积为V，由玻意耳定律可得
p1V1=pV
解得
V=200L
每人每天需要吸净化空气的桶数
该同学提议可行性不大，应为每人每天需要的桶数太对，在运送和存放等方面都不太现实。
17．，
【详解】
假设U形管中的高度差为h时，A气缸体积增加了V，由横截面积的关系可知，B气缸体积减小了2V，对左气缸气体，有
p0VA = p1 (VA +V)
对右气缸气体，有
p0VB =(p1 +h)(VB一2V)
代入数据可得
p1 =50cmHg，V1=VA+V=30L