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
1．一定质量的气体在温度保持不变时，压强增大到原来的4倍，则气体的体积变为原来的（　　）
A．4 B．2 C． D．
2．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．
3．关于气体的体积，下列说法正确的是（　　）
A．气体的体积就是所有气体分子体积的总和
B．气体的体积与气体的质量成正比
C．气体的体积与气体的密度成反比
D．气体的体积等于气体所在容器的容积
4．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
5．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．L6．如图所示，一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中，在某一深度静止时， 管内有一定的空气。若向广口瓶中缓慢倒入一些水，则试管将（　　）
A．加速上浮 B．加速下沉
C．保持静止 D．以原静止位置为平衡位置上下振动
7．“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
8．一只轮胎的容积，已装有的空气，现用打气筒给它打气。已知打气筒的容积，设打气过程中轮胎的容积及气体温度都保持不变，大气压，要使胎内气体的压强达到，应打气（　　）
A．10次 B．12次 C．15次 D．20次
9．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
10．下列说法正确的是（　　）
A．只有处于平衡态的系统才有状态参量
B．状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统状态变化时，其各个状态参量都会改变
C．两物体发生热传递时，它们组成的系统处于非平衡态
D．0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，冰水混合物处于平衡态
11．如图所示为两端开口的形直管，右侧直管中有一部分空气被一段水银柱与外界隔开，若在右侧直管中再注入一些水银，则平衡后（外界温度恒定）（　　）
A．两侧水银面A、高度差减小 B．两侧水银面A、高度差增大
C．右侧封闭气柱体积变大 D．两侧水银面A、高度差不变
12．做托里拆利实验时，玻璃管内残留了空气，此时玻璃管竖直放置如图所示。假如把玻璃管倾斜适当角度，玻璃管下端仍浸没在水银中（视空气温度、大气压强不变，空气中的玻璃管长度不变），下列变化符合实际的是（　　）
A．管内水银长度变长，管内空气压强增大
B．水银高度差变大，管内空气压强减小
C．水银高度差不变，管内空气体积变小
D．管内水银长度变短，管内空气体积变大
13．一个体积为2V0的钢瓶中，装有压强为p0的氧气。在恒温状态下用容积V0的抽气筒抽气，则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为（ ）
A． p0 B． p0 C． p0 D． p0
14．如图所示，一竖直放置的气缸被轻活塞AB和固定隔板CD分成两个气室，CD上安装一单向阀门，当气室2中的压强大于气室1中的压强时，单向阀门向下开启。已知开始时，气室1内气体压强为2p0，气室2内气体压强为p0，气柱长均为L，活塞面积为S，活塞与气缸间无摩擦，气缸导热性能良好，重力加速度为g。现在活塞上方缓慢放置质量为m的细砂后，下列说法正确的是（　　）
A．当时，气室1的压强为4p0
B．当时，气室2的压强为
C．当时，活塞向下移动
D．当时，活塞向下移动
15．如图所示，一定质量的理想气体先后处于、、、四个状态，则这四个气体状态的温度关系正确的是 （　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
16．如图，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为，管内外水银面高度差为，若温度保持不变，把玻璃管稍向上提起一段距离，则长度如何变化_____，长度如何变化_____
17．如图所示，一直立的气缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，开始时活塞被固定，此时气体温度为，气体体积为V，压强为P，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的，大气压强为Po，重力加速度为g.若环境温度保持不变，打开固定螺栓K后活塞上升，经过足够长时间后，活塞停在B点，则活塞停在B点时缸内封闭气体的压强为________，气体体积为_________．
18．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）
19．如图，玻璃瓶倒扣在水中为漂浮状态．若环境温度不变，大气压强缓慢增大，玻璃瓶内气体的体积将_________；玻璃瓶内外水面的高度差将_________．（选填“变大”“变小”或“不变”）
三、解答题
20．如图所示，一质量为m=2.4kg，面积为的活塞与竖直放置的导热气缸封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸内璧夹角且气缸内璧光滑。已知大气压强，重力加速度g=10m/s2、sin37=0.6、cos37=0.8，气缸足够长，环境温度恒定。
（1）求理想气体压强大小；
（2）将气缸缓慢转90后横向放置，稳定后气体体积是原来的多少倍？
21．羊角跳跳球是儿童喜欢的玩具，现有一个跳跳球内部气体压强为，总体积，由于长时间放置，导致部分气体漏出，球内剩余气体压强为、体积为的空气，整个过程气体的温度始终和环境温度相等，保持不变，则：
（1）球内剩余气体与漏出气体质量之比？
（2）若使用打气筒对其充气，每次充入压强、体积为，将跳跳球充至最初的状态，整个过程气体温度相同且保持不变，需要充气的次数n？
22．如图所示，在长为l＝57 cm、一端封闭且另一端开口向上的竖直玻璃管内，用4 cm高的水银柱封闭着51 cm长的理想气体，管内外气体的温度均为33 ℃.现将水银缓慢注入管中，直到水银面与管口相平.此时管中气体的压强为多少？新注入水银柱的高度为多少？（大气压强为p0＝76 cmHg）
23．如图为开口向上竖直放置的足够高的汽虹,内部一定质量的理想气体被轻质活塞A、B分成I、II容积均为的两部分开始时活塞A、B均被锁定,气体I的压强与外界大气压相同，气体II的压强是气体I的3倍。外界温度恒定，汽缸导热性良好。现解除活塞B的锁定,求:
（1）稳定后气体I的体积和压强;
（2）稳定后再解除活塞A的锁定,求再次稳定后气体II的体积。
24．如图所示，U形管两管粗细不等、开口向上，右端封闭的粗管横截面是左端开口的细管的3倍，管中装入水银，大气压为H cmHg，左端开口管银面到管口的距离为h，且水银面比封闭管内高h，现把开口端用小活塞封住，并缓慢向下推动活塞，当活塞下降距离为h时，两管液面恰好相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，活塞不漏气。求：
（1）粗管中气体的最终压强p。
（2）粗管内空气柱的原长x。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
根据玻意耳定律得温度一定时，气体的压强与体积成反比，所以体积变为原来的。
故选D。
2．C
【详解】
将n次打气的气体和容器中原有气体分别看成是初态，将打气后容器内气体看成是末态，由玻意耳定律，有
得n次打气后容器内气体的压强
ABD错误，C正确。
故选C。
3．D
【详解】
A．气体的体积就是所有气体分子运动占据的空间的体积的总和，选项A错误；
B．只有当气体的密度一定时气体的体积才与气体的质量成正比，选项B错误；
C．只有当气体的质量一定时气体的体积才与气体的密度成反比，选项C错误；
D．气体总是充满整个容器，则气体的体积等于气体所在容器的容积，选项D正确。
故选D。
4．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。
5．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。
6．B
【详解】
向广口瓶中缓慢倒入一些水，水的深度增加，对试管内空气柱的压强增大，使空气的体积被压缩，则它排开的水的体积减小，浮力减小，重力大于水的浮力，故物体会加速下沉，ACD错误，B正确。
故选B。
7．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，活塞与筒壁间存在摩擦不会影响压强与体积，故斜率不会变化，ACD错误，B正确。
故选B。
8．A
【详解】
设打气n次，由玻意耳定律可得
代入数据解得
即应打气10次，A正确。
故选A。
9．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。
10．C
【详解】
AB．状态参量是描述系统状态的物理量，与系统是否处于平衡态无关，且系统状态变化时，不一定各个状态参量都改变，AB错误；
C．处于热传递过程中的两系统因温度不同发生热传递，最终两系统温度相同，处于非平衡态，C正确；
D．0°C的冰水混合物放入1°C的环境中，其温度、压强、体积都会变化，冰水混合物处于非平衡态，D错误。
故选C。
11．B
【详解】
设大气压为，由题图可知，右侧封闭气体压强
向右管内注入一些水银，变大，则变大，不变，由
可知，变大，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，气体体积减小，故ACD错误，B正确。
故选B。
12．A
【详解】
假设玻璃管内水银长度不变，则空气柱长度也不变。但是玻璃管倾斜后，管内水银柱高度减小，压强减小，所以管内空气压强与水银柱压强之和小于大气压强，则水银槽内水银会进入玻璃管，则管内水银长度变长，空气体积减小，压强增大。达到新的平衡后，因为后来的封闭气体压强变大，所以水银柱的压强较开始要小，即水银高度差变小。
故选A。
13．D
【详解】
钢瓶的容积为2V0，抽气筒容积为V0，最初钢瓶内气体压强p0，抽气过程气体温度不变，由玻意耳定律，第一次抽气有
p02V0= p1V0 + p12V0
第二次抽气有
p12V0= p2V0 + p22V0
第三次抽气有
p22V0= p3V0 + p32V0
第四次抽气有
p32V0= p4V0 + p42V0
经过计算有
p4= p0
故选D。
14．D
【详解】
A．当活塞刚好到达CD位置时，对气室1，2内的气体，根据玻意耳定律可得
解得
对活塞受力分析，根据共点力平衡可得
解得
若
此时，单向阀门已向下开启且活塞已经到达CD位置，故气室1的压强为，故A错误；
BCD．当气室2内的压强刚好到达时，对活塞受力分析，根据共点力平衡可得
解得
当
时，单向阀门开启且活塞稳定时，对于气室1，2内气体，等温变化有
对活塞受力分析，由共点力平衡可得
联立解得
所以，活塞下降
故BC错误，D正确。
故选D。
15．D
【详解】
根据
可知，pV乘积越大，则温度T越大，由图可知，a、b、c、d四点的pV乘积的大小分别为（格子数乘积）6、18、9、18，则四点的温度关系是
故选D。
16． 变大 变大
【详解】
在实验中，水银柱产生的压强加上封闭空气柱产生的压强等于外界大气压。如果将玻璃管向上提，则管内水银柱上方空气的体积增大，因为温度保持不变，所以压强减小，而此时外界的大气压不变，根据上述等量关系，管内水银柱的压强须增大才能重新平衡，故管内水银柱的高度增大。
17． ；
根据活塞处于平衡状态可以求出被封闭气体的初态的压强，然后根据玻意耳定律列式求解体积．
【详解】
活塞处于平衡状态有：，所以被封闭气体压强为：；根据玻意耳定律，有： 联立解得：
18． 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 ．
19． 变小 不变
根据玻璃瓶所受的浮力与重力平衡判断玻璃瓶内外水面的高度差的变化；根据气体状态变化方程判断玻璃瓶内气体的体积的变化.
【详解】
因玻璃瓶所受的浮力等于玻璃管的重力，则平衡时玻璃瓶排开水的体积是不变的，即当大气压增大时，玻璃瓶内外水面的高度差将不变；当大气压增加时，则根据p=p0+ρg h可知瓶内气体的压强变大，则玻璃管内气体的体积减小；
20．（1）；（2）3倍
【详解】
（1）对活塞，竖直方向受力平衡得
代入数据得
（2）设稳定后气体体积是原来的n倍，由玻意尔定律得
代入数据得
则体积变成原来的3倍。
21．（1）；（2）10
【详解】
（1）对于跳跳球中的气体，由理想气体状态方程有
其中V2为漏出气体在压强大小为p1时的体积，球内剩余气体与漏出气体质量之比等于体积之比为
（2）对跳跳球充气过程，由玻意耳定律有
其中V3为充入气体在压强大小为p1时的体积对于充入的气体由玻意耳定律有
解得
22．85 cmHg；5 cm
【详解】
设玻璃管的横截面积为S，水银的密度为ρ，初态时，管内气体的温度为
T1＝306 K
体积为
V1＝51 cm·S
压强为
p1＝p0＋ρgh＝80 cmHg.
当水银面与管口相平时，设水银柱高度为H，则管内气体的体积为
V2＝（l－H）S
压强为
p2＝p0＋ρgH
由玻意耳定律得
p1V1＝p2V2
联立解得
H＝9 cm（H＝－28 cm不合题意，舍去）
所以
p2＝85 cmHg
新注入水银柱的高度为
Δh＝H－4 cm＝5cm
23．（1）2.0×105Pa；（2）3m3
【详解】
（1）设解除活塞B的锁定且稳定后气体Ⅰ的压强为p1，体积为V1，气体Ⅱ的压强为p2，体积为V2，两部分气体都经历等温过程，且
对气体Ⅰ
对气体Ⅱ
解得
（2）解除活塞A的锁定后，汽缸内气体压强大于大气压，活塞将上升，气体Ⅰ和气体Ⅱ经历等温过程，设再次稳定后气体Ⅱ的压强为p3，体积为V3
则有
解得
24．（1）；（2）
【详解】
（1）设左管横截面积为S，则右管横截面积为3S，两管液面相平时，设左管中水银面下降了h1，右管中水银面上升了h2，则有
解得
以左管封闭气体为研究对象。气体做等温变化
初态
末态
根据波意耳定律可知
解得
（2）粗管内空气柱的原长x，则初态
末态
根据波意耳定律可知
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页