2.1气体实验定律 同步练习（word版含答案）

2.1气体实验定律同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．如图，两端封闭的玻璃管水平放置，一段水银将管内气体分隔为左右两部分A和B，已知两部分气体初始温度相等，且体积VA＞VB。若A、B两部分气体同时升高相同的温度，水银柱将（　　）
A．向右移动 B．向左移动 C．静止不动 D．无法确定向哪移动
2．大气压强p0＝1.0×105Pa.某容器容积为20 L，装有压强为2.0×106Pa的理想气体，如果保持气体温度不变，把容器的开关打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩下的气体质量与原来的质量之比为( )
A．1∶19 B．1∶20 C．2∶39 D．1∶18
3．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5℃升高到10℃，体积的增量为；温度由10℃升高到15℃，体积的增量为。取，则（　　）
A． B．
C． D．无法确定
4．一定质量的气体在等容变化过程中，温度每升高1℃，压强的增加量等于它在27℃时压强的（　　）
A． B． C． D．
5．一定质量的理想气体，由状态a经状态b变化到状态c，如图所示，图中能正确反映出这种变化过程的是(　　)
A． B．
C． D．
6．某同学借助铅笔把气球塞进一只瓶子里，并拉大气球的吹气口，反扣在瓶口上，然后，给气球吹气，发现要把气球吹大，非常困难，不管怎么吹，气球不过大了一丁点，这主要是因为（　　）
A．瓶和气球之间密封着的空气体积缩小，压强增大，阻碍了气球的膨胀
B．气球里气体质量增大压强增大
C．气球一部分与瓶接触受到瓶的阻力
D．气球和嘴连通的部分狭小，压强很大，阻碍了人往气球里吹气
7．一定质量的理想气体，体积不变时，温度每升高3℃，增加的压强值等于它在0℃时压强的（　　）
A． B． C． D．
8．在寒冷的冬天气温零下33℃，某钢瓶内的液化气将用完时内部气体压强为1.2×105pa，现用热水加热液化气钢瓶使瓶内气压上升，以便继续使用一段时间．已知热水温度77℃，则加热后瓶内气体压强约为
A．2.8×105pa B．1.8×105pa C．2.8×106pa D．1.8×106pa
9．如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断正确的是（　　）
A．A→B过程温度升高，压强变大
B．B→C过程体积不变，压强变大
C．C→D过程体积变小，压强不变
D．C→D过程温度，压强变大
10．一根内径均匀、两端开口的细长玻璃管，竖直插在水中，管的一部分在水面上．现用手指封住管的上端，把一定量的空气密封在玻璃管中，以V0表示其体积；然后把玻璃管沿竖直方向提出水面，设此时封在玻璃管中的气体体积为V1；最后把玻璃管在竖直平面内转过900，使玻璃管处于水平位置，设此时封在玻璃管中的气体体积为V2．则有
A．V1>V0=V2 . B．V1>V0>V2 . C．V1=V2>V0 D．V1>V0，V2>V0
11．一定质量的气体从状态a开始，经历ab、bc两个过程，其p-T图像如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．状态a的体积小于状态b的体积
B．状态a的体积小于状态c的体积
C．状态a分子的平均动能大于状态b分子的平均动能
D．状态a分子的平均动能大于状态c分子的平均动能
12．一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，内水银面比管外高h，上端空气柱长为l，如图所示，已知大气压强为，下列说法正确的是（　　）
A．此时封闭气体的压强是
B．此时封闭气体的压强是
C．此时封闭气体的压强是
D．此时封闭气体的压强是
13．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
14．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其P-T图象如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．A→B的过程，气体的内能减小
B．A→B的过程，气体的体积减小
C．B→C的过程，气体的体积不变
D．B→C的过程，气体的内能不变
15．如图，一竖直放置的汽缸内有两个活塞分别用一根硬杆相连，上活塞上放有一小木块，缸内封有一定质量的气体，整个系统处于平衡。活塞与缸壁间无摩擦且不漏气。下列做法中能使两活塞相对汽缸向下移动的是（　　）
A．给气缸内气体缓慢降温 B．上活塞再加一个小木块
C．让整个装置自由下落 D．大气压变大
二、填空题（共4题）
16．如图所示，固定的竖直圆筒由上段细筒和下段粗筒组成，粗筒横截面积是细筒的4倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质光滑活塞间封有空气，活塞A上方有水银．用外力向上托住活塞B，使之处于静止状态，活塞A上方的水银面与粗筒上端相平，水银深H=10cm，气柱长l=20cm，大气压强p0=75cmHg．现使活塞B缓慢上移，当粗桶中水银还剩5cm时，则此时粗筒内气体的压强为_____cmHg，气柱长度为_____cm．
17．在一只锥形瓶中放入一个气球，把气球的开口翻在锥形瓶的瓶颈上如图所示，然后向气球吹气，将会发生的现象是_______；认为气球内外压强相等，同时忽略吹气时温度变化，在人吹出的气体压强达到1.1p0时气球的体积增加量为__________V.
18．如图所示，一定质量的理想气体，按图示方向经历了ABCDA的循环，其p-V图线如图．状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能____ (选填 “大”或“小”);由B到C的过程中，气体将_____(选填“吸收”或“放出”)热量：经历ABCDA一个循环，气体吸收的总热量______ ( 选填“大于”或“小于”)释放的总热量．
19．在“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某同学最后得到如图所示的V－图线
（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是_________________
（2）若大气压强为p0，注射器内气体初始体积为10cm3，实验过程中，注射器内气体体积在4cm3到20cm3范围内变化，则注射器内部与外界压强差的最大值为________p0
（3）图线弯曲的可能原因是在V增大过程中( )
A．注射器中有异物
B．连接软管中存在气体
C．注射器内气体温度升高
D．注射器内气体温度降低
三、综合题（共4题）
20．如图所示，长为L、横截面积为S、质量为m的筒状小瓶，底朝上漂浮在某液体中。平衡时，瓶内空气柱长为0.21L，瓶内、外液面高度差为0.10L；再在瓶底放上一质量为m的物块，平衡时，瓶底恰好和液面相平。已知重力加速度为g，系统温度不变，瓶壁和瓶底厚度可忽略。求：
（i）液体密度ρ；
（ii）大气压强p0。
21．如图所示，圆柱形导热汽缸顶部有一卡环，横截面积为S、质量为m的活塞下方汽缸内密封有热力学温度为T0的理想气体。此时活塞恰好与卡环接触而无作用力。现在活塞上方缓慢添加小石块（该过程中缸内气体的温度不变）。当缸内气体的体积变为原来的时停正添加石块。大气压强p0 =（g为重力加速度的大小），不计一切摩擦。求
(i)所添加石块的质量M；
(ii)若停止添加石块且系统稳定后。对缸内气体缓慢加热，求活塞返回卡环处且恰好与卡环间无作用力时缸内气体的热力学温度T。
22．木工装修用的气动钉枪通过风管和接头与装有压缩空气的气缸相连。气缸的容积为，充气前，缸内气压为，环境温度为。气泵每循环工作一次，可向气缸内压入体积为、压强为的空气，打气和放气的过程中气缸内气体温度与外界环境温度相同且保持不变。
（1）要使气缸内气压达到，求气泵循环工作的次数；
（2）若将上述充好气的气缸放在的工作环境中，此环境下气动钉枪每钉一个钉子需要消耗压强为、体积为的空气，则木工最多可以钉几个钉子？
23．一定质量的气体，在状态变化过程中的p T图像如图所示，在A状态时的体积为V0，试画出对应的V T图像和p V图像（标注字母和箭头）。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
开始时水银柱平衡，故两侧气体压强相等，设为p，设温度升高△t时气体体积不变，根据理想气体状态方程，有
故
两侧初状态温度T相同，升高的温度△T相同，初状态两侧p相等，则两边气体△p相等，水银仍静止不动，故C正确，ABD错误。
故选C。
2．B
【解析】
【详解】
以原来所有气体为研究对象，初状态：P1=20×105Pa，V1=20L，末状态；P2=1.0×105Pa，V2=？
由玻意耳定律得：P1V1=P2V2，代入数据得：V2=400L。可得，故B正确，ACD错误。
3．A
【解析】
【详解】
由盖一吕萨克定律可得
即
所以
（、分别是气体在5℃和10℃时的体积），而
所以
故选A。
4．C
【解析】
【详解】
一定质量的气体，在压强不变时有
设27℃时的体积为，故有
故有
即温度每升高1℃，增加的体积等于它在27℃时体积的。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
由图可知，理想气体由a到b经历了等容变化，压强增大，温度升高；由b到c经历了等温变化，压强减小，体积变大；
A.先为等温变化，再等容变化；故A不符合；
B.先是等容变化，再是等温变化，但等容变化是温度在降低，不符合题意，故B错误；
C.先是做压强增大的等容变化，再做压强减小的等温变化，故C正确；
D.先做等容变化，但压强在减小；后做等温变化，压强在增大，不符合题意，故D错误；
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知，要将气球吹大很困难，其主要原因是气球和瓶之间密封着空气，当气球体积增大时瓶和气球之间密封着的空气体积缩小，压强增大，阻碍了气球的膨胀。
故选A。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知，气体的体积不变，是等容变化，由查理定律，可得
温度每升高3℃，有
ABC错误，D正确。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
试题分析：本题过程是等容变化过程，根据理想气态方程， 得：1.8×105pa （理想气态方程中的温度应是热力学温度）
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．A→B为等压线，压强不变，温度升高，选项A错误；
B．B→C为等容变化，温度降低，压强变小，选项B错误；
CD．C→D为等温变化，体积变小，则压强变大，故C错误，D正确。
故选D。
10．A
【解析】
【详解】
用手指封住管的上端，把一定量的空气密封在玻璃管中，管内外液面相平，管内气体压强等于大气压强；然后把玻璃管沿竖直方向提出水面，空气被封在玻璃管，管内气体压强小于大气压强；把玻璃管在竖直平面内转过900，使玻璃管处于水平位置，管内气体压强等于大气压强．据玻意耳定律，所以．故A项正确，BCD三项错误．
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．根据理想气体状态方程
可知，当体积不变时，压强与温度成正比，所以状态a的体积等于状态b的体积；从b到c温度不变，则压强与体积成反比，压强减小，体积增大，所以状态b的体积小于状态c的体积，则
A错误B正确；
CD．温度是气体分子平均动能的标志，状态b的温度高于状态a的温度，状态b的温度等于状态c的温度，所以状态a、b、c分子的平均动能大小关系为
CD错误。
故选B。
12．C
【解析】
【详解】
取等压面法，选取管外水银面为等压面，根据
得
即
故选C。
13．A
【解析】
【分析】
【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。
14．C
【解析】
【详解】
A．A→B的过程，气体发生等温变化，温度保持不变，因此内能不变，A错误；
B．A→B的过程，温度不变，根据
恒量
可知压强减小时，体积膨胀，B错误；
CD．B→C的过程，图象过坐标原点，因此气体发生等容变化，体积不变，温度降低，因此内能减小，C正确，D错误。
故选C。
15．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．给气缸缓慢降温，气体温度降低，由盖·吕萨克定律知气体体积要减小，从气缸结构上看活塞应向上移动，选项A错误；
B．设缸内气体压强p，外界大气压为p0，大活塞面积S，小活塞面积s，活塞和木块的总重力为G，以活塞和气体整体为研究对象，由物体平衡条件知
上活塞再加一个小木块，整体的重力增大，大气压及活塞面积不变，则容器内气体压强必须减小，由玻意耳定律知气体体积要增大，所以两活塞相对汽缸向下移动，选项B正确．
C．让整个装置自由下落，缸内气体压强增大（原来小于大气压强），由玻意耳定律知气体体积要减小，所以气缸向上移动，选项C错误；
D．大气压变大时，由知缸内气体压强要变大，由玻意耳定律知气体体积要减小，所以气缸要向上移动，选项D错误。
故选B。
16． 100； 17；
【解析】
【详解】
设细筒横截面积为s，根据两圆筒的截面积之比4：1，则粗筒横截面积为4s，
由体积相等得：5×4s=hs
解得：h=20cm，即进入细圆筒中水银柱高应为h=20cm，
最后水银柱的总高度h′＝h+ =25cm．
开始时，气体：P1=P0+ph=85cmHg V1=20S
被封气体的末态压强为：P2=P0+h′=75+25cmHg=100cmHg
封闭气体等温变化，终态体积V2=SL2
由玻意耳定律P1V1=P2V2
得
17． 气球不容易被吹大
【解析】
【详解】
吹气球时，气球内气压增大，气球膨胀，由于锥形瓶封闭，瓶与气球间的气体气压也同时增大，气球内外很难形成较大的气压差，所以气球很难被吹大.
吹气过程对瓶内壁和气球之间的气体发生等温膨胀，由，则，则气体的体积减少了，则气球的体积增加了.
18． 大 放出 大于
【解析】
【详解】
[1]由理想气体状态方程得：解得：
可见TA[2] B到C的过程中，体积没变，外界不对气体做功，气体也不对外界做功，W=0；体积没变，压强减小，温度降低，内能变小，根据热力学第一定律可知气体将放出热量；
[3] 经历ABCDA一个循环，内能变化为0，气体对外做了功，根据热力学第一定律可知气体吸收的总热量大于释放的总热量．
19． 在活塞上涂润滑油 1.5 C
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射器活塞上涂润滑油，这样可以保持气密性；
(2)[2]注射器内气体初始体积为10cm3，注射器内气体体积在4cm3到20cm3范围内变化，则最小体积为4cm3，由玻意尔定律
求得
所以注射器内部与外界压强差的最大值为
(3)[3]A．注射器有异物不会影响图线的斜率，故A错误；
B．连接软管中存在气体可以视为被封闭的气体总体积较大，不会影响斜率，故B错误；
CD．注射器内气体温度升高，由理想气体状态方程有：，当T增大时，PV会增大，故C正确，D错误。
故选C。
20．（i）；（ii）
【解析】
【详解】
（i）初态，瓶内气体压强为
p1=p0+0.1Lρg
瓶处于平衡状态有
p1S=p0S+mg
联立解得液体密度
ρ=
（ii）初态，瓶内气体压强
p1=p0+
由题意知瓶内气柱长度为
L1=0.21L
末态，设瓶内气柱长度为L2，瓶内气体压强为p2
瓶内气体压强
p2=p0+ρgL2
瓶和物块整体处于平衡状态有
p2S=p0S+2mg
联立解得
L2=0.2L
瓶内气体做等温变化，由玻意耳定律
p1L1S=p2L2S
联立解得
21．(i)M=3m；(ii)
【解析】
【详解】
（i）当活塞恰好与卡环接触而无作用力时，缸内气体的压强为
停止添加石块且系统稳定后，缸内气体的压强为
设当活塞恰好与卡环接触面无作用力时，缸内气体的体积为V，根据玻意耳定律有：
解得M=3m
（ii）根据盖一吕萨克定律有
解得
22．（1）39次；（2）141个
【解析】
【详解】
（1）充气的过程中温度不变，由玻意耳定律得
解得
次
（2）将充好气的气缸放在℃的工作环境中，体积不变，由查理定律得
放气的过程中温度不变，由玻意耳定律得
解得
个
23．
【解析】
【详解】
根据理想气体状态方程，有
解得
A到B是等温变化，B到C是等压变化，C到A是等容变化，作出对应的V T图像和p V图像如图所示。
答案第1页，共2页