2022-2023学年高二物理粤教版（2019）选择必修三 2.1 气体实验定律（I) 课时作业 解析版

2.1 气体实验定律（I)
一、单选题
1．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．
2．如图所示，某人用托里拆利管做测定大气压强的实验时。由于管内漏进了空气，测得管内汞柱的高度仅为70cm，当时的实际大气压强为一个标准大气压（相当于76厘米高的汞柱产生的压强）。今采用下述哪种方法，可使管内、外汞面的高度差大于70cm（　　）
A．把托里拆利管逐渐倾斜（管子露出部分长度不变）
B．把托里拆利管慢慢向下压少许
C．保持装置不动，往汞槽内加汞，以增大压强
D．整个装置竖直向下做加速运动
3．如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管竖直固定，两段水银柱将空气柱B封闭在玻璃管左侧的竖直部分，A侧水银有一部分在水平管中。若保持温度不变，向右管缓缓注入少量水银，稳定后（　　）
A．右侧水银面高度差h1增大
B．空气柱B的压强减少
C．空气柱B的长度不变
D．左侧水银面高度差h2增大
4．用打气筒将压强为1atm的空气打进自行车胎内，如果打气筒容积△V=500cm3，轮胎容积V=3L，原来压强p=1.5atm．现要使轮胎内压强变为p′=4atm，问用这个打气筒要打气几次（设打气过程中空气的温度不变）（　　）
A．5次 B．10次 C．15次 D．20次
5．如图为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图象，它由状态A经过等容过程到状态B，再经过等压过程到状态设A、B、C状态对应的温度分别为、、，则下列关系式中正确的是（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
6．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
7．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
8．风箱是中国传统的鼓风设备，公元前4世纪的《道德经》中曾写到“天地之间，其犹橐龠（tuoyue）乎？虚而不屈，动而愈出。”橐龠即当时的鼓风用具，在古代既应用于熔炼金属，又应用于家庭炉灶，后逐渐演变制成风箱，其构造如图甲所示，剖面图如图乙所示，无论向左推进拉杆还是向右拉出拉杆过程中都有气流从出气口排出，从而可以一直鼓风，吹旺炉火。已知大气压强为，以下说法正确的是（　　）
A．往左推动拉杆时，进气口A闭合，进气口打开；阀门闭合，阀门打开，气流可以从出气口排出
B．往右拉动拉杆时，进气口A打开，进气口闭合；阀门闭合，阀门打开，气流可以从出气口排出
C．若堵住出气口，往左推动拉杆，则左边气体压强大于，右边气体压强小于
D．若堵住出气口，往右拉动拉杆，则左边气体压强小于，右边气体压强大于
二、多选题
9．如图中玻璃管A和B下端用橡皮管连通，管内装有汞，A管上端封闭，内有部分气体，B管上端开口。如果将B管提起，则（　　）
A．A管内气体体积增大 B．A管内气体体积减小
C．A管和B管内水银面的高度差减小 D．A管和B管内汞面的高度差增大
10．如图所示，内径均匀、两端开目的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是（　　）
A．B管内水银面比管外水银面高h
B．B管内水银面比管外水银面高
C．B管内水银面比管外水银面低
D．管内封闭气体的压强比大气压强小高水银柱
11．如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程。则下列说法正确的是（　　）
A．D→A是一个等温过程
B．A→B是一个等温过程
C．A与B的各状态参量均相同
D．B→C体积增大，压强减小，温度不变
12．如图所示为某人在旅游途中对同一密封的小包装食品拍摄的两张照片，甲图摄于海拔500 m、气温为18℃的环境下，乙图摄于海拔3200 m、气温为10 ℃的环境下．下列说法中正确的是(　　)
A．甲图中小包内气体的压强小于乙图中小包内气体的压强
B．甲图中小包内气体的压强大于乙图中小包内气体的压强
C．甲图中小包内气体分子间的引力和斥力都比乙图中大
D．甲图中小包内气体分子的平均动能大于乙图中小包内气体分子的平均动能
E．甲图中小包内气体分子的平均距离大于乙图中小包内气体分子的平均距离
三、解答题
13．如图所示为一定质量的理想气体在不同温度下的p－V图线，T1和T2哪一个大？
14．如图所示，一下端开口的竖直固定圆筒，圆筒内横截面积为S，内有甲、乙两活塞，甲、乙质量分别为m、M，竖立的劲度系数为k的轻弹簧下端固定在水平地面上，上端与活塞乙连接，圆筒上端与下端开口均与大气相通．两活塞间密闭一定质量的理想气体，两活塞间距为h，均处于静止状态．现对活塞甲施加向下的压力，使其缓慢下移．已知甲、乙都可沿圆筒无摩擦地上下滑动且不漏气，大气压强为p0，环境温度不变，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g．则当施加的压力为F时，求：
(i)气体的压强p；
(ii)整个过程活塞甲下移的距离x．
15．如图甲所示，英国天文学家艾德蒙·哈雷1717年发明了第一只可容纳一人以上且有实用价值的潜水钟。关于潜水钟，可简化为图乙所示盛有氧气的薄圆筒。为防止其浮起，用2根轻绳将它固定在湖水底部，绳索竖直，此时圆筒内气体体积为V。压强为p。某时刻由于筒内静止的一质量为m的物体不慎落入水中并沉入水底，使筒内气体压强降低了，若筒内气体温度保持不变，且筒内气体视为理想气体，已知该处湖水的密度为，当地重力加速度为g。求：
（1）筒内空气体积的变化量；
（2）每根绳上拉力是增大还是减少，以及变化量。
参考答案：
1．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。
2．D
【详解】A．压强只与高度差有关，把托里拆利管逐渐倾斜，高度差不变。故A错误；
B．把托里拆利管慢慢向下压少许，则气体体积减小，因温度不变，则气体压强会增加，使水银柱下移，液面差会变小。故B错误；
C．保持装置不动，往汞槽内加汞，水银柱上移，温度不变，气体压强增大，故液面差变小。故C错误；
D．整个装置竖直向下做加速运动，水银柱失重，液面差变大。故D正确。
故选D。
3．B
【详解】气体压强
p=p0+ρgh1=p0+ρgh2
故
h1=h2
ABD．向右管注入少量水银，假定先固定水银A，则气压增加，再释放水银A，封闭气体将向上运动，故h2减小，气体的压强p0+ρgh2也就减小，右管与B的水银面的高度差h1也减小，故AD错误，B正确；
C．气体的压强减小、温度不变，根据
体积增大，则长度增大，故C错误；
故选B。
4．C
【详解】打气N次后，空气压强达到4标准大气压，打入的气体在标准大气压下的体积为△VN，根据玻意耳定律
pV+p0△VN=4p0V
解得
N=15次
故选C。
5．C
【详解】根据
可知，从A到B体积不变，压强减小，则温度降低，即
从B到C压强不变，体积变大，则温度升高，即
故选C。
6．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。
7．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。
8．B
【详解】A．由图可知，往左推动拉杆时，进气口A闭合，进气口打开；阀门打开，阀门闭合，气流可以从出气口排出，故A错误；
B．往右拉动拉杆时，进气口A打开，进气口闭合；阀门闭合，阀门打开，气流可以从出气口排出，故B正确；
C．若堵住出气口，往左推动拉杆，则左边气体压强大于，右边气体压强等于，故C错误；
D．若堵住出气口，往右拉动拉杆，则左边气体压强等于，右边气体压强大于，故D错误。
故选B。
9．BD
【详解】AB．假设封闭气体的体积不变，将B管提起，B管上方液面上升，压强差增大，封闭气体A的压强变大，温度不变，根据玻意耳定律可知，A管内气体体积减小，故A错误；B正确；
CD．提B管之前，左右两管的高度差为0，A中气体的压强为
压强增大，向上提B管引起两管内汞面的高度差增大。故C错误；D正确。
故选BD。
10．BD
【详解】AB．以A管中的水银柱为研究对象，则有
pS＋hcosθS＝p0S
B管内压强
p＝p0－hcosθ
显然pCD．由上可得B管内水银面要比槽内水银面高出hcosθ。故D正确，C错误。
故选BD。
11．AD
【详解】A．图线D→A的斜率不变，由数学知识可知图线的斜率等于pV，斜率不变，则pV不变由气态方程
分析可知温度不变，所以D→A是一个等温过程，故选项A正确；
BC．由图可知A→B过程中，压强变大，体积变大，根据
可知，气体的温度升高，A与B的各状态参量均不相同，故选项BC错误；
D．同理，B→C过程气体的温度不变，而压强减小，根据玻意耳定律
可知体积增大，故选项D正确。
故选AD。
12．BCD
【详解】AB.根据高度知甲图中小包内气体的压强大于乙图中小包内气体的压强，A错误，B正确；
C.甲图中分子间的距离比乙图的小，由气体分子间的引力和斥力关系知，C正确
D.由甲图中的温度比乙图中的高可知，D正确．
E.甲图中平均分子间的距离比乙图的小,E错误；
故选BCD。
13．T2
【详解】略
14．(1) (2)
【详解】（1）活塞甲平衡，
解得：
（2）初态：气体压强为：，设末态甲乙间距为h′，
有：
解得
活塞乙对弹簧施加压力F，再下移 h，k h=F，则整个过程中活塞甲下移距离：x=h-h′+ h解得
15．（1）；（2）增大，
【详解】（1）筒内气体温度保持不变，根据玻意尔定律得
解得
（2）根据平衡条件，质量为m的物体落入水中前
质量为m的物体落入水中后
由上两式，可知绳上拉力增大，拉力的变化量为