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．如图所示，两端封闭的等臂U形管中，两边的空气柱a和b被水银柱隔开，当U形管竖直放置时，两空气柱的长度差为H。现在将该U形管平放，使两臂处于同一个水平面上，稳定后两空气柱的长度差为L，若温度不变，下列关于L和H的大小关系正确的是（　　）
A．L>H B．L2．某压缩式喷雾器储液桶的容量是5.7×10－3m3。往桶内倒入4.2×10－3m3的药液后开始打气，打气过程中药液不会向外喷出，如果每次能打进2.5×10－4m3的空气，要使喷雾器内药液能全部喷完，且整个过程中温度不变，则需要打气的次数是（　　）
A．16次 B．17次
C．20次 D．21次
3．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
4．一只轮胎的容积，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
5．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
6．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
7．如图所示，一个横截面积为S的内壁光滑圆筒形容器竖直固定放置，容器中静止的金属圆板A的上表面水平，下表面倾斜，下表面与水平面的夹角为。已知圆板质量为M，大气压强为，则容器内气体压强等于（　　）
A． B．
C． D．
8．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为，中间封有一段空气，则（　　）
A．若环境温度升高，则不变，增大
B．若大气压强增大，则减小，减小
C．若把弯管向下移少许距离，则增大，不变
D．若在右管开口端沿管壁加入少许水银，则不变，增大
9．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
10．如图所示，竖直放置的均匀等臂U型导热玻璃管两端封闭，管内装有水银，右管水银面高于左管水银面。若右臂水银上方为真空，不改变温度而通过阀门k放出少量水银，设稳定后左、右两管中液面相对于管壁下降的距离分别为L1和L2，则（　　）
A．L1>L2 B．L1=L2
C．L111．如图所示，下端用橡皮管连接的两根粗细相同的玻璃管竖直放置，右管开口，左管内封闭着一段长为l、压强为2p0（p0为大气压强）的气柱，两管水银面高度差为h，现保持右管不动，为了使两管内水银面一样高，把左管竖直（　　）
A．向上移动h+l B．向下移动2h+l
C．向上移动h+2l D．向下移动2h+2l
12．一个气泡由湖面下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．
13．在“用DIS研究温度不变时，一定质量气体的压强与体积关系”实验中，关于实验前压强传感器操作以及缓慢压缩气体时对应的图像正确的是（　　）
A．不需要调零 图 B．不需要调零 图 C．需要调零 图 D．需要调零 图
14．一定质量的气体，压强为5atm，保持温度不变，当压强减小为3atm时，体积变为4L，则该气体原来的体积为（　　）
A． L B． L C．6 L D．8 L
15．如图为一注水的玻璃装置，玻璃管D、E上端与大气相通，利用玻璃管C使A、B两球上部相通，D、C、E三管与两球接口处紧密封接。当A、B、D的水面高度差如图所示时，E管内水相对B中水面的高度差h应等于（　　）
A．0.6m B．0.8m C．1.2m D．1.5m
二、填空题
16．如图所示，汽缸固定在平板车上，质量为m的活塞将气体封闭 在汽缸内，已知外界大气压强为P0，活塞横截面积为S，不计活塞与汽缸壁的摩擦，当小车和汽缸以相同的加速度a沿水平方向运动时，则汽缸内气体的压强为________
17．如图所示的容器，两端是直径不同的两个圆筒，里面各有一个活塞，其横截面积分别是=8cm2,=24cm2，质量分别为=8kg,=12kg.它们之间有一质量不计的轻杆相连，活塞可无摩擦滑动，但不漏气；活塞B的下面是和大气相通的，活塞A的上面是真空．若大气压强=1105,则被封闭气体的压强为______
18．一内壁光滑、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一轻活塞。初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示。已知大气压强p0=75cmHg，环境温度不变。右侧封闭气体的压强p右=______cmHg；为使管内两边水银柱高度相等并达到稳定，需要用力向下缓慢推活塞______cm。
19．如图所示，在做托里拆利实验时，竖直的玻璃管内有些残存的空气，现将玻璃管竖直向上提少许，气体温度不变，忽略槽中水银面高度的变化， 则玻璃管向上提后管中水银面高度________（选填“上升”“下降”或“不变”），残存的空气压强________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
三、解答题
20．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。
21．如图所示，开口向上的长为的玻璃管内用水银封闭了一段空气，水银柱和封闭空气柱的长度均为，大气压为。现在缓慢的向管内注入水银，且整个过程温度保持不变，求玻璃管内水银柱的最大长度。
22．如图，下端封闭、粗细均匀的玻璃管开口向上竖直放置，玻璃管长约1米，管内用h=25cm长的水银柱封闭了一段长l1=20cm的空气柱。已知大气压强为p0=75cmHg，玻璃管导热性能良好且周围环境温度保持不变，重力加速度为g。
（1）若将玻璃管缓慢倒转至开口向下，求玻璃管中空气柱长度l2；
（2）若将玻璃管向下做加速度为0.8g的匀加速直线运动，求稳定时玻璃管中密封空气柱长度l3。
23．如图a所示，一根足够长的粗细均匀导热细管，下端封闭且竖直放置，处于压强p0=75cmHg的大气中。用长为h=15cm的汞柱封闭有L1=30cm的空气柱。环境温度为室温一直保持不变，汞柱与管空间的摩擦阻力不计。（结果保留3位有效数字）
（1）现将导热细管按如图b所示方式放置，静止于倾角37°的斜面上，问此时被封闭的气柱长度L2为多少
（2）若（1）问中导热细管与斜面间动摩擦因数为u=0.5，由静止释放（向下运动时细管不转动，斜面足够长）。求达到稳定时被封闭的气柱的长度L3为多少
24．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
假设U形管平放后两部分气体的体积不变，即L和H的大小相等。在竖直状态时可以判断出左侧空气柱a的压强应比右侧空气柱b的压强大，则如果水平放置时L和H相等的话，两端的空气柱体积不变，压强也不变。此时水银柱会在两个大小不等的压强作用下向右侧管中移动，即原来长的空气柱变长，原来短的空气柱变短，则可知L>H。
故选A。
【点睛】
由于两部分气体的体积和压强都变化，如果直接去分析四个变化情况，就会使问题难于解决。在定性分析时，往往可以先假设气体体积不变、压强不变或水银柱的长度不变等，然后利用气体实验定律分析真实的变化关系。
2．B
【详解】
设大气压强为p，由玻意耳定律
npV0＋pΔV=pV
其中V0=2.5×10－4m3，ΔV=5.7×10－3m3－4.2×10－3m3=1.5×10－3m3，V=5.7×10－3m3
解得
n=16.8次≈17次
故选B。
3．A
【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。
4．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。
5．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。
6．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。
7．A
【详解】
以活塞为研究对象，分析受力：重力Mg、外界大气压力p0S，气缸壁的压力N和气缸内气体的压力F；
其中
根据平衡条件得
p0S+Mg=Fcosα
联立得
故选A。
8．B
【详解】
设大气压为p0，水银的密度为ρ，则管中封闭气体的压强
p=p0+ρgh1=p0+ρgh2
解得
h1=h2
A．如果温度升高，封闭气体压强与体积都增大，h1、h2都增大，故A错误；
B．若大气压升高时，封闭气体的压强增大，由玻意耳定律pV=C可知，封闭气体的体积减小，水银柱将发生移动，使h1和h2同时减小，故B正确；
C．若把弯管向下移动少许，封闭气体的体积减小，由玻意耳定律pV=C可知，气体压强增大，h1、h2都增大，故C错误；
D．右管中滴入少许水银，封闭气体压强增大，封闭气体体积减小，h1、h2都增大，故D错误。
故选B。
9．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。
10．C
【详解】
不改变温度而通过阀门k放出少量水银，左边封闭气体的体积增大，由可知，气体的压强将会减小，设水银柱的高度为h，故有
即
故选C。
11．C
【详解】
设玻璃管的横截面积为S，末态两管内水银面一样高，封闭气体压强与外界大气压强相同为p0，根据玻意耳定律得
2p0Sl=p0Sl′
解得末态玻璃管内封闭气体的长度为
l′=2l
保持右管不动，为了使两管内水银面一样高，把左管竖直提高
△h=h+2l
故C正确，ABD错误。
故选C。
12．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。
13．C
【详解】
在“用DIS研究温度不变时，一定质量气体的压强与体积关系”实验中，根据理想气态方程
pV =nRT
得
压强与气体体积的倒数成正比，是一条过原点的直线，故在使用前压强传感器需要校准，需要调零。
故选C。
14．B
【详解】
气体温度不变，根据玻意耳定律可得
则
故ACD错误，B正确。
故选B。
15．D
【详解】
利用玻璃管C使A、B两球上部相通，可得
根据压强关系
联立可得
故选D。
16．
【详解】
设气体的压强为，以活塞为研究对象，对活塞受力分析，根据牛顿第二定律可得：，解得．
17．2.5104Pa
【详解】
设被封闭气体压强为，以A、B和轻杆整体为研究对象，对其受力分析，据平衡条件可得： ，代入数据解得：．
【点睛】
合理选择研究对象，可使问题简化．
18． 90 9.417
【详解】
[1]
[2]两边水银柱一样高，则左边下降右边上升各7.5cm。所以右边被封气体高度变为12.5cm，对右边气体，由玻意耳定律：
此时左侧气体压强也为p2。
对于左侧气体，由玻意耳定律：
所以活塞下降距离为：
19． 上升 减小
【详解】
[1] 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，管内气体的压强为
因为压强变小，所以h变大，即管内水银柱高度上升；
[2] 综上分析，管内残存的空气压强减小。
20．
【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
21．175cm
【详解】
封闭空气柱的压强为
体积为
设玻璃管内水银柱的最大长度为，则封闭空气柱的压强为
体积为
由玻意耳定律可得
代入数据解得
22．（1）；（2）
【详解】
（1）以玻璃管内封闭气体为研究对象，设玻璃管横截面积为S，初始状态的压强
初始状态的体积
倒转后的压强
体积
由玻意耳定律可得
解得
（2）玻璃管向下做加速度为0.8g的匀加速度直线运动时，设封闭气体的压强为，水银柱的质量为m，对水银柱分析得
解得
由玻意耳定律可得
解得
23．（1）；（2）
【详解】
设细管的横截面积为S
（1）初态
静止在斜面上时
等温变化，由波意耳定律得
得
（2）分析细管整体向下加速时
分析水银柱
得
由初态到稳定向下加速的过程为等温变化；由波意耳定律得
解得
24．（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。
答案第1页，共2页
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