2.2玻意耳定律课后练习-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
一、选择题（共14题）
1．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
2．某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0，体积为 的空气（填选项前的字母）
A． B． C． D．
3．如图所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的图线，则在此过程中（　　）
A．气体的内能改变 B．气体的体积增大
C．气体压强变大 D．气体温度降低
4．如图所示，在光滑水平面上，一质量为m的导热活塞将一定质量的理想气体封闭在内壁光滑的圆柱形气缸中，开始时活塞和气缸静止，此时气柱长度为l，现使气缸底部绕一竖直轴由静止开始转动，缓慢增大转动的角速度，当气缸转动的角速度为1时，气柱长度为2l，当气缸转动的角速度为2时，气柱长度为3l，若外界大气压不变，则1与2的比值为（　　）
A． B． C．2：3 D．3：2
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=500cm3，轮胎容积V=3L，原来压强p=1.5atm．现要使轮胎内压强变为p′=4atm，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．5次 B．10次 C．15次 D．20次
6．一定质量理想气体，它的状态变化如图所示，由A→B→C三个状态的温度是Ta、Tb、Tc，下面结果正确的是( )
A．Ta＞Tb＝Tc B．Tb＞Ta=Tc
C．Tc＞Ta=Tb D．Ta=Tb=Tc
7．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
8．如图所示，有一重力可以忽略的薄壁小试管开口向下竖直地浮在很大的水银槽内，试管中有一长为h1的水银柱封住两段气体A、B，A、B气柱长分别为l1、l2，管内外水银面高度差为h2，在保持温度不变的情况下，下列说法错误的是（ ）
A．开始时h2一定等于h1
B．若外界大气压缓慢增加少许，则h2不变，l1变小，l2变小
C．若外界大气压缓慢增加少许，则h2变小，l1变大，l2变大
D．若用手轻按试管，使试管竖直向下移少许，则h2变大，l1变小，l2变小
9．如图所示，当玻璃管与水平面成30°角时，汞面上玻璃管内汞柱的长为厘米，已知大气压是76厘米汞柱，那么当沿着30°的方位把玻璃管往上拔时（　　）
A．汞柱的长度不变 B．汞柱的长度变短
C．汞柱的长度变长 D．以上三种情况都有可能（系统的温度恒定）
10．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
11．在两端开口的弯管内用两段水柱封闭了一段空气柱，A、B、C、D 四个液面的位置关系如图所示。现将左侧试管底部的阀门 K 打开， 释放掉少量水后立刻关闭阀门，A、B、D 液面相对各自原来的位置下降的长度、和之间的大小关系为（　　）
A． B．
C． D．
12．如图所示，D→A→B→C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．D→A是一个等温过程
B．A→B是一个等温过程
C．A与B的各状态参量均相同
D．B→C体积增大，压强减小，温度不变
13．下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是（　　）
A． B．
C． D．
14．在天花板上用轻弹簧悬挂一支平底试管，将试管口向下竖直插入水银槽中，当处于如图所示的静止状态时，不计管壁厚度，关于弹簧秤对试管作用力的大小，下列正确的说法是（　　）
A．大小等于试管重力
B．大小等于试管重力减去水银对试管的浮力
C．大小等于试管重力减去管内h高度部分相当的水银的重力
D．大小等于试管重力减去内部气体与外界大气对试管压力之差
二、填空题
15．在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强______（选填“大于”、“小于”或“等于”）机场地面大气压强：从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
16．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。
17．如图（a）所示，在一个玻璃瓶中放入一个气球，把气球的开口翻在玻璃瓶的瓶颈上。然后向气球吹气，如图（b）所示，气球不容易被吹大。这是因为当向气球内吹入气体时，_______（选填“气球内”或“气球与锥形瓶之间”）的气体被密封且质量保持一定，体积________（选填“变大”“不变”或“变小”），压强_______（选填“变大”“不变”或“变小”）。
18．一内壁光滑、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一轻活塞。初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示。已知大气压强p0=75cmHg，环境温度不变。右侧封闭气体的压强p右=______cmHg；为使管内两边水银柱高度相等并达到稳定，需要用力向下缓慢推活塞______cm。
三、综合题
19．如图所示，玻璃管的横截面S=1cm2，在玻璃管内有一段质量为m =0.1 kg的水银柱和一定量的理想气体，当玻璃管平放时气体柱的长度为=10 cm，现把玻璃管正立，过较长时间后再将玻璃管倒立，经过较长时间后，求玻璃管由正立至倒立状态，水银柱相对于管底移动的距离是多少？（假设环境温度保持不变，大气压强取p0=1×105 Pa）
20．一个密闭的导热汽缸里用质量为M，横截面积为S的活塞封闭了A，B两部分气体，此时上下气体体积相等，当把汽缸倒置稳定后A，B两部分气体体积比为1︰2，重力加速度为g，求后来B气体的压强．
21．我国“深海勇士”号载人潜水器在南海完成深海下潜试验任务，某小组设计了一个可测定下潜深度的深度计，如图所示，两气缸Ⅰ、Ⅱ内径相同，长度均为L，内部各装有一个活塞，活塞密封性良好且无摩擦。在气缸Ⅰ内通过活塞封有153个大气压的气体，Ⅱ内通过活塞封有398个大气压的气体，在气缸右端开口处和正中央各有一个体积不计的卡环，在卡环的左侧各有一个厚度不计的活塞A、B，活塞A、B只可以向左移动，活塞密封良好且与气缸之间无摩擦。当该装置水平放入水下达到一定深度后，水对活塞A产生挤压使之向左移动，通过活塞A向左移动的距离可以测出下潜深度。已知1标准大气压为，海水的密度，取，不计海水密度随海水深度的变化，两部分气体均视为理想气体且温度始终保持不变。求：
（1）当活塞A向左移动的距离为时，下潜的深度；
（2）该深度计能测量的最大下潜深度。
22．2021年11月7日，王亚平从天和核心舱节点舱成功出舱，成为中国首位出舱行走的女航天员，标志着中国女航天员首次实现“太空漫步”．同时，新舱外航天服也在太空中首次亮相．假如在天和核心舱内航天服内气压为，气体体积为，出舱进入太空后由于外部气压低，航天服内气体体积变为，设航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统，其内部气体视为理想气体．
①求此时航天服内气体的压强；
②若开启航天服的充气阀门，向航天服内充入同种气体，保持航天服内气体体积为，使航天服内的气压缓慢恢复到，则需补充压强为的等温气体多少升？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．C
【详解】
设需充入的气体体积为V0，由于整个过程中气体的温度保持不变，根据玻意耳定律有
p0（V+V0）=Pv
解得
故选C。
3．C
【详解】
AD．由图像知，这条线为等温线，即，所以气体内能相同，AD错误；
B．由图像知，所以，即气体的体积减小，B错误；
C．由图像知，所以气体压强变大，C正确。
故选C。
4．A
【详解】
当气缸转动的角速度为1时，根据向心力方程
当气缸转动的角速度为2时，
根据等温方程
解得1与2的比值为。
故选A。
5．C
【详解】
打气N次后，空气压强达到4标准大气压，打入的气体在标准大气压下的体积为△VN，根据玻意耳定律
pV+p0△VN=4p0V
解得
N=15次
故选C。
6．B
【详解】
在理想气体的pV图象中，等温线为一条双曲线．故该图不是等温变化，由理想气体状态方程pV＝nRT可知，对于一定质量的理想气体，气体的温度与pV的乘积成正比，即所以由图象可知，TB>TA＝TC
思路分析：在理想气体的pV图象中，等温线为一条双曲线．根据分析
试题点评：本题考查了理想气体状态方程
7．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。
8．C
【详解】
ABC．分析两段气柱的压强变化，气体发生的是等温变化，根据玻意耳定律判断l1、l2的长度变化。薄壁小试管的质量可以不计，则由
ρgh1S=ρgh2S
知
h1=h2
B中气体压强等于
p1+ρgh1=p0+ρgh2
所以A中气体压强等于大气压强，当外界大气压缓慢增加少许时，A、B中的气体压强增大，根据玻意耳定律，体积减小，l1变小，l2变小；由于h1=h2，即h2不变，AB正确，不符合题意；C错误，符合题意；
D．用手轻按试管，相当于施加一向下的力，A、B中气体压强均增大，l1变小，l2变小
p2=p0+ρgh2
变大，h2变大，D项正确，不符合题意；
故选C。
9．A
【详解】
玻璃管内汞柱产生的压强
厘米汞柱
从而玻璃管内为真空，那么当沿着30°的方位把玻璃管往上拔时，汞柱的长度不变。
故选A。
10．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。
11．B
【详解】
释放掉少量水后立刻关闭阀门，空气柱长度增大，压强减小，C液面上升，B液面下降，A液面下降，AB之间液面高度差减小，A相对于底面压强最大；BC段内压强减小，C液面上升，D液面下降，如果C液面上升的高度大于B液面下降的高度，则BC段的体积将减小，压强将增大，这是不可能的，所以A下降的最大，其次是B，D液面下降的高度最小，即，故B正确，ACD错误。
故选B。
12．AD
【详解】
A．图线D→A的斜率不变，由数学知识可知图线的斜率等于pV，斜率不变，则pV不变由气态方程
分析可知温度不变，所以D→A是一个等温过程，故选项A正确；
BC．由图可知A→B过程中，压强变大，体积变大，根据
可知，气体的温度升高，A与B的各状态参量均不相同，故选项BC错误；
D．同理，B→C过程气体的温度不变，而压强减小，根据玻意耳定律
可知体积增大，故选项D正确。
故选AD。
13．BC
【详解】
由理想气体状态方程有，则气体做等温变化时，压强p与体积V成反比，压强p与成正比，体积不可能缩小为零，则图像如下
故选BC。
14．BCD
【详解】
以试管为研究对象，对试管进行受力分析如图所示
试管受到向下的重力mg、大气的向下的压力p0S、试管内被封闭的气体的向上的压力pS、弹簧向上的拉力F，由于
pS＋F＝mg＋p0S
所以
F＝mg＋p0S－pS＝mg－（pS－p0S）＝mg－F浮＝mg－ρgV排
A错误，BCD正确。
故选BCD。
15． 小于 不变
【详解】
机场地面温度与高空客舱温度相同，由题意知瓶内气体体积变小，以瓶内气体为研究对象，根据理想气体状态方程
故可知高空客舱内的气体压强小于机场地面大气压强；
由于温度是平均动能的标志，气体的平均动能只与温度有关，机场地面温度与高空客舱温度相同，故从高空客舱到机场地面，瓶内气体的分子平均动能不变。
16． 玻意耳 增大 减小
【详解】
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。
17． 气球与锥形瓶之间 变小 变大
【详解】
吹气球时，气球内的气体质量变大，压强变大，气球膨胀。由于瓶口被封住，气球内气体和气球与锥形瓶之间气体总体积不变，等于锥形瓶的容积，气球膨胀，体积增大，气球与锥形瓶间气体质量一定，体积减小，压强增大。
18． 90 9.417
【详解】
两边水银柱一样高，则左边下降右边上升各7.5cm。所以右边被封气体高度变为12.5cm，对右边气体，由玻意耳定律：
此时左侧气体压强也为p2。
对于左侧气体，由玻意耳定律：
所以活塞下降距离为：
19．2cm
【详解】
玻璃管平放时有
玻璃管正立时有
玻璃管倒立时有
根据玻意耳定律，得
由以上各式联立解得
20．
【详解】
由初始平衡状态：；
由最终平衡状态： ；
设汽缸总容积为V，因为汽缸导热，气体做等温变化，有： ；；
联立上面的方程，得 ；
21．（1）；（2）
【详解】
（1）当活塞A向左移动的距离为时，活塞B不动，取A内气体为研究对象，由玻意耳定律可得
解得
故Ⅱ中活塞未移动，又
解得
（2）当I内活塞到缸底时所测深度最大，设两部分气球压缩到压强p'
对I有
对II有
解得
22．①；②
【详解】
①设初始时，航天服内气压为
体积
进入太空后气体体积
设此时气压为，气体做等温变化
解得
②设补充的气体的压强为
体积为，补充后航天服内的气压变为
总体积仍为
气体做等温变化
解得