2.1气体实验定律（Ⅰ）综合训练（Word版含答案）

2.1气体实验定律（Ⅰ）
一、选择题（共15题）
1．描述气体的三个状态参量是（ ）
A．温度、体积、压强 B．质量、温度、密度
C．质量、压强、温度 D．密度、压强、温度
2．篮球赛上同学发现一只篮球气压不足，用气压计测得球内气体压强为1.3atm，已知篮球内部容积为7.5L。现用简易打气筒给篮球打气，如图所示，每次能将0.3L、1.0atm的空气打入球内，已知篮球的正常气压范围为1.5~1.6atm。忽略球内容积与气体温度的变化。为使篮球内气压回到正常范围，应打气的次数范围是（　　）
A．5~7次 B．5~8次 C．7~12次 D．12~15次
3．如图所示，开口向下并插入水银槽中的粗细均匀的玻璃管内封闭着长为H的空气柱，管内水银柱高于水银槽h，若将玻璃管向右旋转一定的角度（管下端未离开槽内水银面），环境温度保持不变，则H和h的变化情况为（　　）
A．H减小，h增大 B．H增大，h减小
C．H和h都增大 D．H和h都减小
4．在一个温度可视为不变的水池中，一个气泡从水底缓慢向上浮起，则在气泡上升的过程中，气泡的（　　）
A．体积增大，压强减小
B．体积不变，压强不变
C．体积减小，压强增大
D．体积减小，压强减小
5．“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
6．在“用DIS探究气体的压强与体积的关系”实验中，某小组通过推活塞减小气体体积测得数据，并画出如图的p-图像，则可能原因是实验过程中（　　）
A．气体温度升高 B．气体漏出注射器
C．气体温度降低 D．气体漏进注射器
7．如图所示，两端开口的U形管，用两段水银封闭了一段空气，达到平衡状态。现如果大气压强增大，则两管液面差h会（　　）
A．不变 B．减小 C．增大 D．无法判断
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，只有一端开口的U形玻璃管，竖直放置，用水银封住两段空气柱I和II，大气压为，水银柱高为压强单位，那么空气柱I的压强p1为（　　）
A． B． C． D．
10．如图所示，一定质量的空气被活塞封闭在竖直放置的导热汽缸内，活塞的质量不可忽略，下列可使被封闭气体压强变大的是（　　）
A．环境温度升高 B．汽缸向上加速运动
C．汽缸自由下落 D．将汽缸开口向下放置
11．用活塞气筒向一个容积为V的容器内打气，每次能把体积为V0，压强为p0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次后容器内气体的压强为 （ ）
A． B．p0+np0
C． D．
12．如图所示，a，b，c三根完全相同的玻璃管，一端封闭，管内各用相同长度的一段水银柱封闭了质量相等的空气，a管竖直向下做自由落体运动，b管竖直向上做加速度为g的匀加速运动，c管沿倾角为45°的光滑斜面下滑，若空气温度始终不变，当水银柱相对管壁静止时，a，b，c三管内的空气柱长度La、Lb、Lc间的关系为(　 　)
A．Lb＝Lc＝La B．LbC．LbLc>La
13．如图所示是一定质量的某气体状态变化的p V图像，则下列说法正确的是（　　）
A．气体做的是等温变化
B．气体的压强从A到B一直减小
C．气体的体积从A到B一直增大
D．气体的三个状态参量一直都在变
14．某同学用如图甲所示的实验装置做了两次“探究气体等温变化规律”的实验，操作规程完全正确，根据实验数据在P－图上画出了两条不同的直线，如图乙中的图线1、2所示，造成这种情况的可能原因是 。
A．两次实验中空气质量不相同
B．两次实验中空气温度不相同
C．两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体压强数据不同
D．两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体体积数据不同
E．两次实验中空气质量、温度都不相同
15．如图所示，两端封闭粗细均匀的玻璃管水平放置在桌面上，中间有一段水银柱把气体分隔为等体积的两部分．现使玻璃管竖直并作一定的运动，保持温度不变，在运动过程中发现两部分气体的体积仍相等，则该玻璃管可能的运动是（　　）
A．匀速直线运动
B．自由落体运动
C．竖直上抛运动
D．平抛运动
二、填空题
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．
17．一个圆柱形汽缸，缸内有一个可以无摩擦滑动的活塞。已知活塞的横截面积为S，活塞所受重力为G，大气压强为。当按图中三种方式放置时，活塞均保持平衡，则缸内气体的压强分别为：_________；___________；___________。
18．如图所示，在水和汽达到动态平衡时，测得水柱长206 mm，水银柱长723.3 mm.已知大气压为760 mmHg，则水的饱和汽压为________mmHg.如把图中的管上提1 cm(未脱离水银槽)，则管中水银面将________(填“上升”“下降”或“不变”)，水的饱和汽压将________(填“变大”“变小”或“不变”)．(水银密度为13.6×103kg/m3)
19．如图，粗细均匀的长玻璃管竖直放置且开口向下，管内的水银柱封闭了一部分体积的空气柱．当外界大气压缓慢减小，水银柱将_______（上升、不动、下降）；若大气压减小△p，水银柱移动L1，大气压再减小△p，水银柱又移动L2，则：L1_______L2（选填“>”、“<”、“=”）．（保持温度不变）
三、综合题
20．如图所示，横截面积为0.01 m2的气缸内被重力G＝200 N的活塞封闭了高30 cm的气体．已知大气压p0＝1.0×105 Pa，现将气缸倒转竖直放置，设温度不变，求此时活塞到缸底的高度．
21．如图甲所示，不计质量的活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，开始时活塞距离汽缸底的高度为。现将一质量为M的物块轻放在活塞上（如图乙），活塞再次稳定后距离缸底的高度为，且气体温度为200K。汽缸横截面积为，活塞与汽缸壁之间的摩擦忽略不计，外界大气压强为。求：
(1)如果不考虑气体温度的变化，再次稳定后理想气体的压强；
(2)当活塞距离缸底的高度为时，让活塞固定，再给汽缸缓慢加热到300K，求此状态的理想气体的压强。
22．如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿汽缸无摩擦地滑动。取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。沙子倒完时，活塞下降了。再取同样的3个小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。外界大气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距汽缸底部的高度。
23．粗细均匀的玻璃管，一端封闭，长为12cm。一个人手持玻璃管开口竖直向下潜入池水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2cm，求管口距水面的深度。(取水面上大气压强为p0＝1.0×105Pa，g取10m/s2，池水中温度恒定)
参考答案：
1．A
【详解】
描述气体的三个状态参量是：温度、体积、压强，故选A.
2．A
【详解】
对球内原有气体压强为p1=1.3atm时，其体积为V=7.5L，设需打气n次球内气压回到正常范围，设球内正常气压为p2，每次打入的空气为ΔV。
由玻意耳定律有
p2V=p1V+n p0ΔV
解得
当p2=1.5atm时，解得
n=5
当p2=1.6atm时，解得
n=7.5
故需打气的次数范围5~7次。
故选A。
3．D
【详解】
设大气压为，封闭气体压强
玻璃管绕其最下端的水平轴偏离竖直方向一定角度，假设H不变，则水银柱的有效高度h变小，封闭气体压强变大，根据玻意耳定律可知，封闭气体体积减小，故水银柱会升高，即H要减小；再假设h不变，则H会减小，根据玻意耳定律，封闭气体压强会增加，故h也要减小，故ABC错误，D正确。
故选D。
4．A
【详解】
根据可知，一个气泡从水底缓慢向上浮起，h减小，所以气泡内压强减小；气泡内气体做等温变化，由可知压强与体积成反比，故体积增大，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．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。
6．A
【详解】
根据
整理
图像斜率变大，则温度升高，故A正确BCD错误。
故选A。
7．A
【详解】
封闭气体的压强可表示为
可得
由于左侧上段水银柱长度不变，故h不变。
故选A。
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．B
【详解】
据液体产生的压强II部分气体的压强为
I部分气体的压强为
联立解得
故选B。
10．B
【详解】
A．设活塞的质量为m，截面积为S，大气压为p0，封闭气体的压强为p2．对活塞：由平衡条件得
p0S+mg=p1S
则
当环境温度升高时，封闭气体温度也升高，但p不变。故A错误。
B．设加速度大小为a，对活塞：由牛顿第二定律得
p2S-p0S-mg=ma
得
即压强增大。故B正确
C．当气缸自由下落，处于完全失重状态，封闭气体的压强等于大气压，则压强减小，故C错误。
D．对活塞：由平衡条件得
p0S=mg+p4S
则
压强减小。故D错误。
故选B。
11．C
【详解】
由玻意耳定律得
解得
故选C
12．C
【详解】
设大气压为．对a管：a管竖直向下做自由落体运动，处于完全失重状态，封闭气体的压强等于大气压，即；
对b管：以水银为研究对象，根据牛顿第二定律得：
则得：
对c管：以水银为研究对象，根据牛顿第二定律得：
又对管子和水银整体，有：
解得：
所以可得：
根据玻意耳定律
解得：
A.A项与上述计算结果不相符，故A错误；
B.B项与上述计算结果不相符，故B错误；
C.C项与上述计算结果相符，故C正确；
D.D项与上述计算结果不相符，故D错误．
13．BCD
【详解】
A．一定质量的气体的等温过程的p -V图像即等温线是双曲线中的一支，显然题图所示AB图线不是等温线，AB过程不是等温变化过程，选项A错误；
BC．从AB图线可知气体从A状态变为B状态的过程中，压强p在逐渐减小，体积V在不断增大，选项B、C正确；
D．又因为该过程不是等温变化过程，所以气体的三个状态参量一直都在变化，选项D正确。
故选BCD。
14．ABE
【详解】
ABE．由图像可知P与成正比，即P与V成反比，根据玻意耳定律，对于一定质量的气体，在温度不变时有，斜率不同则说明两次试验中气体质量和温度至少有一者是不同的，故ABE正确；
CD．压强在图像中均已测出，不是影响实验结果的客观因素，故CD错误。
故选ABE。
15．BCD
【详解】
玻璃管竖直放置时，气体温度与体积都不变，由理想气体状态方程可知，气体压强不变；
A．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，不符合题意;故A错误．
B．当玻璃管做自由落体运动时，水银处于完全失重状态，水银对气体不产生压力，气体压强不变，温度与体积不变，符合题意;故B正确．
C．玻璃管做竖直上抛运动时，水银处于完全失重状态，水银对气体不产生压力，气体压强不变，温度与体积不变，符合题意;故C正确．
D．玻璃管做平抛运动时，水银处于完全失重状态，水银对气体不产生压力，气体压强不变，温度与体积不变，符合题意;故D正确．
故选BCD．
16． 100； 17；
【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． p0
【详解】
当按图中a方式放置时，活塞保持平衡，根据平衡条件可知封闭气体压强等于大气压强
pA=p0
当按图中b方式放置时，活塞保持平衡，根据平衡条件可知
封闭气体压强
当按图中c方式放置时，活塞保持平衡，根据平衡条件可知
封闭气体压强
18． 21.6 上升 变小
【详解】
p水＝×206mm＝15.1mm，所以p汽＝p0－p汞－p水＝(760－723.3－15.1)mmHg＝21.6mmHg，若将管上提，设汽的体积不变，由p汽＝p0－(p汞＋p水)，可得p汞增大，所以p汽减小，V汽增大，即管中水银面上升，饱和汽压变小．
19． 下降 <
【详解】
设外界大气压为，封闭气体的压强为，封闭气体的横截面为S，气柱的长度为，封闭水银柱受力平衡： ，解得 ，由于气体的温度不变，所以的乘积应该是一定值，设为C，则 解得 ， 当外界大气压降低相同的量时，根据函数关系可知气柱的长度会增加，且气柱移动的长度 ．
20．45cm
【详解】
以活塞为研究对象，由平衡条件得：
正放时
mg+p0S=p1S
倒放时
p0S=p2S+mg
温度不变由玻意耳定律得
p1h1S=p2h2S
联立解得
h2=45cm
此时活塞到缸低的高度45cm．
21．(1)；(2)
【详解】
(1)根据玻意耳定律
得再次稳定后理想气体的压强
(2)根据查理定律
得此状态的理想气体的压强
22．
【详解】
设大气和活塞对气体的总压强为p0，加一小盒沙子对气体产生的压强为p，由玻意耳定律得
解得
再加3小盒沙子后，气体的压强变为p0+4p，设第二次加沙子后，活塞的高度为h′，有
′
联立解得
23．2.02m
【详解】
玻璃管未进入水中时，管内气体压强为
p1=p0=1.0×105Pa
体积
设管口距液面的深度为h，则此时管内气体的压强为
管内气体的体积为
由玻意耳定律有代入数据，解得