2.1气体实验定律 练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修三 2.1 气体实验定律（Ⅰ）
一、单选题
1．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
2．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．
3．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
4．如图所示为一定质量的理想气体的图像、是双曲线上的两点，和的面积分别为和，则（　　）
A． B．
C． D．与的大小无法确定
5．一个气泡由湖面下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．
6．如图所示，玻璃瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，初始时，气球和玻璃瓶之间密闭压强为p0，体积为V0的气体，现向气球内缓慢充气，让密闭气体的体积减为，充气过程气体温度不变，则密闭气体的压强变为（ ）
A．np0 B． C． D．
7．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
8．一定质量的理想气体，经历如图所示的状态变化，，则这三个状态的热力学温度之比为（　　）
A． B． C． D．
9．在“探究气体等温变化的规律”实验中得到的图像如图所示，若纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示封闭气体的（　　）
A．热力学温度T B．摄氏温度t C．体积V D．体积的倒数
10．如图所示，一端开口，一端封闭的玻璃管，封闭端有一定质量的气体，开口端置于水银槽中，用弹簧测力计拉着玻璃试管而平衡，此时管内外水银面高度差为，弹簧测力计示数为，若在水银槽中缓慢地倒入部分水银，使槽内水银面升高一些，稳定后管内外水银面高度差为，弹簧测力计示数为，则（　　）
A． B．
C． D．
11．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．
12．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的空气柱，中间有一段长的水银柱，上部空气柱的长度。已知大气压强为。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。假设活塞下推过程中没有漏气，则活塞下推的距离为（　　）
A． B． C． D．
13．如图所示，两端封闭的形管中，初始时连接处有一段水银将气体分为、两部分，现打开阀门一段时间后关闭，期间无水银漏出，则关闭阀门后气体的体积相比初始时（　　）
A．增大 B．减小 C．不变 D．无法判断
14．如图所示，玻璃管倒插入水银槽中，内封一定质量的理想气体，将玻璃管略提高一些，则（　　）
A．管内气体体积减小 B．管内气体体积不变
C．管内外水银面高度差减小 D．管内外水银面高度差增大
15．如图，一个上口用橡皮膜封闭的盛水长玻璃槽内，用一小玻璃瓶倒扣在水中形成一个浮沉子，悬浮在水中某位置保持平衡，若环境温度不变，用力按压橡皮膜到某一位置后，玻璃瓶将（　　）
A．下沉一点后又平衡
B．上浮一点后又平衡
C．一直下沉到水底
D．一直上浮到水面
二、填空题
16．如图所示，在p-V图中，1、2、3三个点代表某容器中一定质量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，用n1、n2、n3分别表示这三个状态下单位体积内的气体分子数，则T1______T3，n2______n3。（填“>”、“=”或“<”）
17．用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：
①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。
③用图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线。
(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)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是___________和___________。
18．如图，固定密闭容器内储有一定量的水，若拔掉容器底部的软木塞，可能观察到的现象有___________。
19．如图所示的是医院用于静脉滴注的示意图，倒置的输液瓶上方有一气室E，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中A管与大气相通，B管为输液软管，中间又有一滴壶C，而D端则通过针头接入人体静脉。
（1）若气室E、滴壶C中的压强分别为pE、pC，则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为______；
（2）在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的速度是______（选填“越滴越慢”“越滴越快”或“恒定”）；
（3）在输液过程中（瓶中尚有液体），下列说法正确的是( )
①瓶中上方气体的压强随液面的下降而增大；②瓶中液面下降，但E中气体的压强不变；③滴壶C中的气体压强随瓶中液面的下降而减小；④在瓶中药液输完以前，滴壶C中的气体压强保持不变．
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
三、解答题
20．如图所示，在开口向上的竖直放置圆筒形容器内用质量为m的活塞密封部分气体，活塞与容器壁间能够无摩擦滑动，大气压恒为，容器的横截面积为S，活塞静止于位置A．对活塞施加外力F，使其从位置A缓慢移动到位置B，位置A、B到容器底部的距离分别为、，密封气体与外界温度始终保持相同，已知重力加速度为g。。求：
（1）活塞在位置A时，密封气体的压强；
（2）活塞在位置B时，外力F的大小。
21．如图所示，有一两端封闭、两臂长度相等、横截面均匀的U形玻璃管，两臂管内分别贮有适量的理想气体1与2，一段水银柱把两种气体隔开。将此U形管两端朝上竖直立起时，两臂中气柱的长度分别为L1=12cm，L2=18cm，两端朝下竖直立起时，气柱的长度分别为L1'=6cm，L2'=24cm，当U形玻璃管平放在水平桌面上时，两臂中气柱的长度分别为L10、L20.整个过程中环境温度保持不变，求的值。
22．生活中给车胎打气的过程可以用如图所示的简化装置进行模拟，图中装置A为打气筒，其下端有两个单向阀门K1、K2，容器B相当于车胎，两者之间有一根体积不计的细管连接。已知活塞的横截面积为S=15cm2，质量不计，与装置A的摩擦不计。B的容积VB=5L，打气前装置A内和容器B内的气体压强都等于大气压强p0=1.0×105Pa。假设在保持装置内气体温度不变的情况下进行打气，将活塞从图中C处用力向下推至筒底，把气体压入容器B，然后再把活塞提到C处，如此反复。若活塞在C处时距气筒底部L=40cm，把空气看成理想气体处理。
（1）求活塞如此反复打气25次后，容器B内气体的压强；
（2）在打第26次时，活塞要向下移动多大距离才能将空气压入容器B内；此时推动活塞的推力F至少多大。
23．有一粗细均匀、一端封闭、另一端开口的U形玻璃细管，用水银在管内封闭一定质量的空气，空气可视为理想气体，如图所示。保持室温t=27℃、大气压强不变，进行实验。玻璃管开口朝上竖直放置时，测得两管中水银面高度差为h=5cm，封闭空气柱的长度为，玻璃管两段直管部分长均为25cm。
（1）仅将左右两玻璃管缓慢平放在水平桌面上时，求封闭空气柱的长度L2；
（2）在第（1）问基础上，缓慢将玻璃管开口朝下竖直放置，若左侧封口竖直玻璃管仍有水银存在，求封闭空气柱的长度L3。
24．如图，两侧长度相同、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，左端开口、右端封闭，管内用水银封闭长l0=30.0cm的空气柱（可视为理想气体），此时左侧水银柱比右侧水银柱高h=8.00cm，若在U形玻璃管开口端缓慢用活塞向下压左侧空气柱，使右侧水银柱比左侧水银柱高h'=4.00cm。已知大气压强p0=76.0cmHg，求：
（1）此时右侧空气柱压强；
（2）活塞向下移动的高度。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．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。
3．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。
4．B
【详解】
的面积为
的面积为
而、是等温线上的两点，根据玻意耳定律可得
故有
选项B正确，ACD错误；
故选B。
5．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。
6．A
【详解】
气体做的是等温变化，由玻意耳定律得
p0V0= p′
代入数据有
p′ = np0
故选A。
7．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。
8．D
【详解】
根据
可知温度之比等于pV乘积之比，即
故选D。
9．D
【详解】
气体等温变化，由玻意耳定律得
在温度不变时p和V成反比，p与成正比，故D 正确。
故选D。
10．B
【详解】
管内气体压强为
p=p0-ρgh
测力计拉力为
F=G玻+(p0-p)S
加入部分水银后，液面升高，h减小，p增大，F减小，即满足
，
B正确。
故选B。
11．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。
12．A
【详解】
活塞未下推之前，液柱下端封闭气体的压强
液柱下端封闭气体，根据玻意耳定律可知
其中
联立解得
活塞下推后，管上部分气体的压强
解得
管上部分气体，根据玻意耳定律
其中
联立解得，管上部分气体的长度
活塞下推的距离为
故选A。
13．D
【详解】
由于无法判断初始时A部分的气体压强和管外大气压强的关系，因此打开阀门一段时间后关闭，气体A的压强可能变大、可能减小也可能不变，所以气体B的体积可能不变、可能减小或增大。
故选D。
14．C
【详解】
将玻璃管略提高一些，则玻璃管中的液面一定上升，管内外水银面高度差减小，则管内气体的压强为
p=p0+h
可知管内气体的压强减小，根据
pV=C
可知，管内气体体积变大。
故选C。
15．C
【详解】
开始时，A悬浮在水中某位置保持平衡，则A排开水的重力等于A的重力；若用力按压橡皮膜到某一位置后，根据玻意耳定律，玻璃槽上方空气的体积减小，压强增大，则A内被封气体的压强增大，则体积减小，即排开水的重力减小，浮力减小，此时重力大于浮力，玻璃瓶将下沉，下沉过程中压强不断增加，被封气体的体积不断减小，浮力不断减小，则玻璃瓶将加速沉到水底，故C正确，ABD错误。
故选C。
16． = >
【详解】
[1]由于在1、3两状态下，有
则T1= T3。
[2]根据题图可知，2状态的体积小于3状态的体积，又气体分子总数不变，有n2>n3。
17． 用润滑油涂活塞 慢慢地抽动活塞 活塞导热性能好
【详解】
(1)[1]为了保证气体的质量不变，要用润滑油涂活塞保证封闭效果。
(2)[2][3]气体的体积变化，外界对气体做正功或负功，要让气体与外界进行足够的热交换，一要时间长，也就是抽动活塞缓慢，二要活塞导热性能好。
18．水流出部分、水全部流出、水柱不动、水柱向上动
【详解】
当密闭容器内水上方气体的压强满足
若拔掉容器底部的软木塞，可观察到水往外流，流出水的体积跟内外压强差有关，由理想气体的状态方程可知，在温度不变的条件下体积增大压强减小，当水流出一部分时
停止流动；如果全部流出时仍有，全部流出；当
若拔掉容器底部的软木塞，水柱不会动；当
水柱会向上移动。
19． ； 恒定； B
【详解】
（1）因为A管与大气相通，故A管上端处压强等于大气压强，这样易得pE＜p0，而pC＞p0，即有
（2）设A管上端与C上液面间高度差为h1，则有
只要液面高于A的上端，h1不变，C处气体压强不变，由题设条件知，C处与手之间的高度差不变，所以手处的液体压强不变，液体流速恒定。
（3）设E处与A的上端高度差为h0，则
C处压强不变，当h0减小时，E处压强增大，①正确；根据知，在瓶中药液输完以前C处压强不变，④正确；故B正确。
20．（1）；（2）
【详解】
（1）活塞静止于在位置A时，对活塞：
则
（2）活塞在位置B时，对活塞：
活塞从位置A缓慢移动到位置B的过程，气体等温变化，则
可得
21．
【详解】
设气体1在三种状态的压强分别为、、，气体2在三种状态的压强分别为、、，管的横截面积为，根据题意可知
,
对于气体1，根据玻意耳定律可知
对于气体2，同理可得
联立解得
，
当U形玻璃管平放在水平桌面上时
则
22．（1）4.0×105Pa；（2）30cm，450N
【详解】
（1）因打气过程中气体的温度保持不变，所以根据玻意耳定律有
p0（VB＋25·SL）=pVB
解得
p=4.0×105Pa
（2）设活塞向下移动的距离为L′时气筒内的压强等于容器B内的压强，则
p0SL=p（L－L′）S
解得
L′=30cm
设此时推动活塞的推力为F，对活塞受力分析，有
p0S＋F=pS
解得
F=450N
23．（1）16cm；（2）20cm
【详解】
（1）设玻璃管的横截面积为S，玻璃管开口朝上竖直放置时，对封闭空气柱有
平放在水平桌面上时，有
空气柱发生等温变化，由玻意耳定律有
解得
（2）当玻璃管开口朝下竖直放置时，设封闭空气柱长度的改变量为ΔL（如图所示），此时封闭空气柱的压强为
由玻意耳定律有
解得
舍去ΔL2
15cm+15cm>25cm
得空气柱长度
24．（1）；（2）12.7cm
【详解】
（1）以右端空气柱为研究对象，设玻璃管横截面积为，由玻意耳定律
得
（2）以左端空气柱为研究对象，设被压下的高度为、由玻意耳定律
得
答案第1页，共2页
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