2.1气体实验定律（Ⅰ）同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修三 2.1 气体实验定律（Ⅰ）
一、单选题
1．现有一个容积为400L的医用氧气罐，内部气体可视为理想气体，压强为15MPa，为了使用方便，用一批相同规格的小型氧气瓶（瓶内视为真空）进行分装，发现恰好能装满40个小氧气瓶，分装完成后原医用氧气罐及每个小氧气瓶内气体的压强均为3MPa，不考虑分装过程中温度的变化，则每个小氧气瓶的容积为（　　）
A．20L B．40L C．50L D．60L
2．一个气泡由湖面下20m深处缓慢上升到湖面下10m深处，设湖中温度不变（水的密度ρ取，g取，大气压强），则气泡的体积约变为原来体积的（　　）
A．3倍 B．2倍 C．1.5倍 D．
3．将一定质量的空气装入气瓶内，并对它进行等温压缩。如果这些空气可以看成理想气体，那么图中能正确表示压缩过程中空气的压强p和体积V关系的是（　　）。
A． B．
C． D．
4．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
5．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，大气压强，水的密度，重力加速度。当空气柱被压缩到长时，压力传感器关闭洗衣机进水阀门，此时洗衣缸内水位高度约为（　　）
A． B． C． D．
6．新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度均保持不变，则下列说法正确的是（　　）
A．充气过程中储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加
B．喷液过程中，储气室内气体对外界做功并吸收热量
C．充气过程中，储气室内气体内能不变
D．喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力增大
7．如图所示，一端封闭，一端开口截面积相同的U形管AB，管内灌有水银，两管内水银面高度相等，管A内封有一定质量的理想气体，气体压强为72 cmHg。今将开口端B接到抽气机上，抽尽B管上面的空气，结果两水银柱产生18 cm的高度差，则A管内原来空气柱长度为（　　）
A．18 cm B．12 cm C．6 cm D．3 cm
8．小楷同学在做“用DIS研究温度不变时气体的压强与体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐变小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。下列说法中正确的是（　　）
A．实验过程中在注射器内壁涂油主要是为了减小摩擦
B．现有5mL和20mL的注射器，要使注射器在较小的推力时传感器示数能有明显的变化，应该选用20mL的注射器
C．在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和外界的大气压
D．现有20mL和50mL的注射器，作出的图像不过原点，选用50mL的注射器可以减小误差
9．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．
10．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
11．如图所示，粗细均匀竖直放置的玻璃管中，P为一小活塞，有一段水银柱将封闭在玻璃管中的空气分成上、下两部分，活塞和水银柱都静止不动。现在用力向下压活塞，使得活塞向下移动一段距离L，同时水银柱将向下缓慢移动一段距离H，在此过程中温度不变，则有（　　）
A．L>H B．L12．“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。小张同学在实验中缓慢推动活塞，根据实验数据作出p-图线如图所示，图线弯曲的可能原因是（ ）
A．活塞与筒壁间存在摩擦
B．实验中用手握住了注射器前端
C．未在注射器活塞上涂润滑油
D．压强传感器与注射器的连接处漏气
13．如图所示，圆柱形气缸水平放置，活塞将气缸分为左右两个气室，两侧气室内密封等质量的氮气。现通过接口K向左侧气室内再充入一定质量的氮气，活塞再次静止时左右两侧气室体积之比为。气缸导热良好，外界温度不变，活塞与气缸间无摩擦，则从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为（　　）
A． B． C． D．
14．容积V=10L的钢瓶充满氧后，压强p=20atm，打开钢瓶盖阀门，让氧气分别装到容积为V0=5L的小瓶子中去，若小瓶子已抽成真空，分装到小瓶子中的氧气压强均为p0=2atm。在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可装的瓶数是（　　）
A．2瓶 B．18瓶 C．0.10瓶 D．20瓶
15．探究气体等温变化规律的实验装置，如图所示。空气柱的长度由刻度尺读取、气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取。为得到气体的压强与体积关系，下列做法正确的是（　　）
A．柱塞上涂油是为了减小摩擦力 B．改变气体体积应缓慢推拉柱塞
C．推拉柱塞时可用手握住注射器 D．实验前应测得柱塞受到的重力
二、填空题
16．(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL 的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示．坐标格的正方形大小为2cm×2cm．由图可以估算出油膜的面积是________cm2（保留2位有效数字)，由此估算出油酸分子的直径是_________m（保留1位有效数字）.
(2)如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱，中间有一段长l2=25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度l3=50.0cm．已知大气压强为p0=75.0cmHg．现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l1'=20.0cm.假设活塞下推过程中没有漏气，不计活塞的厚度．求活塞下推的距离______．
17．如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下竖直插在水银槽内， 管内封闭有一定质量的空气。开始时管内空气柱长度为 10cm，管内外水银面高度差为 60cm。已知水银槽的截面积是玻璃管截面积的 4 倍，大气压强相当于 75cm 高水银柱产生的压强。现将玻璃管沿竖直方向缓慢下移，使管内外水银面的高度差变为 50cm，此时管内空气柱的长度为______cm，浸入水银槽内的玻璃管长度增加了______cm。
18．理想气体与实际气体
实际气体在温度不低于______、压强不超过______时，可以当成理想气体来处理．
19．如图为一种减震垫，布满了圆柱状相同薄膜气泡。每个气泡内充满体积为V0，压强为p0的气体。现把平板状物品恰好水平放在n个完整的气泡上。设被压的气泡不漏气，且气体温度保持不变。当每个气泡的体积压缩了ΔV时，其与物品接触面的边界为S。则此时每个气泡内气体的压强为________，此减震垫对平板物品的支持力为________。
三、解答题
20．如图所示，导热性能良好的柱形金属容器竖直放置，容器上端的塞子将容器内的某种理想气体密闭，内有质量为m的厚度不计的活塞将容器分为A和B两个气室，活塞与容器内壁间气密性良好，且没有摩擦，活塞横截面积为S，已知重力加速度大小为g，外界大气压强为，A和B两个气室的体积均为V0，A气室内气体的压强为，求：
（1）A和B两个气室中气体的质量之比；
（2）拔去容器上端的塞子，等稳定后，容器内的活塞移动的距离。
21．图甲为桶装水自动抽水器，图乙为简化图。抽水器工作时将外界空气经单向进气口压入密闭水桶内，增大桶内气体的压强，使桶内的水流出。开始时桶内空气体积为V0，与大气相通，很细的出水管管口与桶内水面间的高度差为h，桶的横截面积为S。若抽水器工作时每秒钟压入桶内的空气量为，求抽水器工作多长时间可以缓慢流出的水。已知水的密度为ρ，外界大气压强为p0，重力加速度大小为g，抽水过程中气体温度保持不变。
22．如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K。求细管的长度。
23．如图所示，粗细均匀、两端封闭的玻璃管内，长为h的水银柱将内部的理想气体分隔成两段，当玻璃管竖直静止时，的长度分别为，且A的压强等于（为水银的密度、g为重力加速度）。当玻璃管保持如图的竖直状态以某一加速度a做竖直向上的匀加速运动，稳定后，的长度相等，求这个加速度a的大小。已知运动前后管内各处温度相等且不变。
24．如图所示，一根一端封闭另一端开口向上导热的直角玻璃管竖直放置，水平段玻璃管长为Lx，竖直段玻璃管长为Ly，两段玻璃管粗细一样，口径极小，一段长为L1的水银柱位于竖直段玻璃管下端，此时水平管内封闭的气体长度刚好为Lx，已知大气压p0=76cmHg，Lx=27cm，Ly=19cm，L1=12cm。
（1）求此时水平玻璃管内封闭的气体压强；
（2）如果保持温度不变，将直角玻璃管以水平玻璃管为轴转动180°，求从玻璃管流出的水银柱长度ΔL。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
设每个小氧气瓶的容积为V0，以医用氧气罐中所有氧气为研究对象，初态：p1＝15MPa，V1＝400L；末态：p2＝3MPa，V2＝40V0＋400L；因为不考虑温度变化，由玻意耳定律有
代入数据得V0＝40L，B正确。
故选B。
2．C
【详解】
设气泡的体积分别为，初态时气泡的压强
在10m深处时气泡的压强
根据玻意耳定律得
解得
体积应变为原来的1.5倍。
故选C。
3．B
【详解】
等温变化中，根据
pV=C
可知
可知图象为过原点的直线，故ACD错误，B正确。
故选B。
4．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。
5．A
【详解】
压力传感器关闭洗衣机进水阀门，此时管内气体的压强为
则由玻意耳定律可知
解得
h≈43.6cm
故选A。
6．B
【详解】
A．充气过程中储气室内气体分子数增多，但是充气过程中气体温度保持不变，则分子运动剧烈程度不变，所以A错误；
B．喷液过程中，储气室内气体对外界做功，喷液过程中温度保持不变，则气体的内能保持不变 ，根据热力学第一定律
可知 ，则气体吸收热量，所以B正确；
C．充气过程中，储气室内气体内能增大，因为气体的质量增大，分子数增大，总动能增大，则内能增大，所以C错误；
D．喷液过程中，根据等温变化，可知气体的体积增大，压强减小，则储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力减小，所以D错误；
故选B。
7．D
【详解】
设大气压强为p0，A管内原来空气柱长度为l，横截面积为S，根据题意可得
，
抽尽B管上面的空气，则A管内空气柱压强为
体积为
由玻意耳定律得
解得
故ABC错误，D正确。
故选D。
8．D
【详解】
．在实验中，要保证气体的质量不变，所以实验过程中在注射器内壁涂油主要是为了防止漏气，故A错误；
B．根据压强的计算公式可得
容积越大的注射器截面积越大，在施加相同压力的情况下，压强变化较小，要使注射器在较小的推力时传感器示数能有明显的变化，应该选用的注射器，故B错误；
C．在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和封闭气体的质量，与外界气体的压强无关，故C错误；
D．现有和的注射器，作出的图像不过原点，在绝对误差一定的情况下，体积越大、相对误差越小，故选用的注射器可以减小误差，故D正确。
故选D。
9．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。
10．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。
11．A
【详解】
题目没说压力多大，可以采用极限法分析，不妨设其为无穷大，这时空气柱的体积几乎都被压缩为零。显然，活塞移动的距离要比水银柱移动的距离多A部分空气柱的长度，即L比H大。
故选A。
【点睛】
在单调函数的变化过程中，可以应用极限法定性分析物理量之间的变化关系。例如，本题中，压强与体积之间的变化关系是减函数，可以采用极限法分析当压强为无穷大时对应的体积情况；活塞移动距离与气体体积减小量之间的变化关系是增函数，可以采用极限法分析当体积为零时对应的活塞移动的距离。
12．B
【详解】
当增大时，V减小，p增加的程度不是线性关系，当斜率增大时，压强增加程度增大，导致这一现象的是实验过程中用手握住注射器前端，导致注射器中气体温度升高，则图像的斜率会增大，而活塞与筒壁间存在摩擦、未在注射器活塞上涂润滑油、压强传感器与注射器的连接处漏气都会导致斜率减小，ACD错误，B正确。
故选B。
13．A
【详解】
分析得两次平衡状态时，左右两边气缸的压强平衡即
=p，
对右边气体分析，活塞再次静止时左右两侧气室体积之比为，故右边气体的体积由原来气缸总体积的减小到，根据玻意耳定律
解得
=2p
故
=2p
对左边气缸气体分析，假设充入左边的气体在一样的温度，压强为的体积为，根据玻意耳定律得
联立解得
n=2
从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为2:1。
故选A。
14．B
【详解】
由玻意耳定律得
pV=p1V1
即
20atm×10L=2atm×V1
解得
V1=100L
最多可装的瓶数是
瓶
故选B。
15．B
【详解】
A．柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小摩擦力，A错误；
B．实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉柱塞，B正确；
C．用手握住注射器，会使气体温度变高，C错误；
D．实验前应测量柱塞的横截面积，并不是测量重力，这样才能得到空气柱的体积，D错误。
故选B。
16． 2.6×102 8×10-10 17.5cm
【详解】
(1)由图示油膜法可知，油膜的面积为：；两滴油酸溶液含纯油酸的体积：，则油酸分子的直径为.
(2)以cmHg为压强单位．在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强p1=p0+h
设活塞下推后，下部空气柱的压强为p1'，由玻意耳定律得
设活塞下推距离为 l，则此时玻璃管上部空气柱的长度 - l
设此时玻璃管上部空气柱的压强为p3'，则
由玻意耳定律得
联立代入数据解得: l=17.5cm
17． 6cm 13cm
【详解】
[1]玻璃管内的空气作等温变化，根据波尔定律
（p0-ρgH1）L1=（p0-ρgH2）L2
解得
L2=6cm
故此时管内空气柱的长度为6cm；
[2]由上分析可知玻璃管原来空气柱内水银面上升4cm，水银体积不变，因为水银槽的截面积是玻璃管截面积的 4 倍，所以水银槽内水银面下降了1cm，玻璃管相比没有下移时浸没的深度增加
L1=60+10-50-6cm=14cm
而水银槽内水银面下降高度为1cm，浸入水银槽内的玻璃管长度增加了
L2=14-1cm=13cm
18． 零下几十摄氏度 大气压的几倍
【详解】
略
19．
【详解】
[1][2]．设压缩后每个气泡气体压强为p，由玻意耳定律得到
解得
对其中的一个气泡
解得
平台对减震垫的压力为
20．（1）；（2）
【详解】
（1）由题意知，A和B气室中的气体的体积相等，温度相同，A气室中气体的压强为
B气室中气体的压强为
假设让B气室中气体发生等温膨胀，使其压强等于A气室中气体的压强，由玻意耳定律知
pBV0=pAVB
故两气室中气体的质量之比
（2）若拔去塞子，待稳定后，B气室内气体的温度仍与外界相同，压强为
设此时B气室中气体的体积为V，根据玻意耳定律有
pBV0=pB'V
解得
V=V0
因此活塞向下移动的距离为
21．
【详解】
初始时，桶内气体的压强p1＝p0，缓慢流出了
V1=
的水后，桶内的液面下降了
h1=
此时，出水管管口与桶内水面间的高度差
H＝h＋h1
桶内空气的压强
p2=p0+ρgH
设经过时间t有体积的桶外空气压入桶内，则
根据玻意耳定律有
p0(V0＋)＝p2(V0＋V1)
联立解得
22．41cm
【详解】
设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1.由玻意耳定律有
由力的平衡条件有
式中，ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强。由题意有
解得
23．
【详解】
设玻璃管横截面积S，已知运动前后管内各处温度相等且不变，A、B段气体均做等温变化，对A气体：初状态
，
末状态
由玻意耳定律得
解得
对B气体：初状态
末状态
由玻意耳定律得
对水银柱，由牛顿第二定律得
解得
24．（1）88cmHg；（2）2cm
【详解】
（1）由平衡条件可得，水平玻璃管内封闭的气体压强
p1=p0+pL1=76cmHg+12cmHg=88cmHg
（2）设转动后玻璃管中剩余水银柱长为L2，玻璃管横截面积为S。如图
初态封闭气体压强及体积为
p1=88cmHg，V1=LxS
末态封闭气体压强及体积为
p2=p0﹣pL2=（76﹣L2）cmHg
V2=（Lx+Ly﹣L2）S
封闭气体发生等温变化，由玻意耳定律得
p1V1=p2V2
解得
L2=10cm
则从玻璃管流出的水银柱长度
ΔL=L1﹣L2=12cm﹣10cm=2cm
答案第1页，共2页
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