2-7 气体实验定律(Ⅰ) 习题(含答案)

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名称 2-7 气体实验定律(Ⅰ) 习题(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 广东版
科目 物理
更新时间 2016-07-07 16:31:05

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物理·选修3-3(粤教版)
第七节 气体实验定律(Ⅰ) 作业
1.(双选)一定质量的气体在发生等温变化时,下列物理量发生变化的是(  )
A.气体的压强
B.单位体积内的分子数
C.分子的平均速率
D.分子的总数
解析:一定质量的气体在发生等温变化时,p 和V都要发生变化,体积V发生变化,则单位体积内的分子数改变,A、B正确;温度不变,则分子的平均动能不变,分子的平均速率不发生变化,C错误;质量一定,则分子的总数不变,D错误.答案:AB
2.(双选)一定质量的气体保持温度不变,当体积膨胀为原来的10倍时,则(  )
A.气体分子数变为原来的10倍
B.气体分子的平均动能变为原来的
C.气体分子的密度变为原来的
D.器壁的同一面积上所受气体分子的平均作用力减小为原来的
解析:研究对象已确定,分子总数是不变的.又因为温度恒定,故分子平均动能不变.体积膨胀为原来的10倍,单位体积内的气体分子数(即气体分子密度)变为原来的,因而压强变为原来的,故同一面积上所受分子的平均作用力也变为原来的.故正确答案为C、D.
3.下面各图象中,p表示压强,V表示体积,T为热力学温度.不能正确描述一定质量的气体发生等温变化的是(  )
解析:由等温变化的p-V图象和p-图象的特点可知,A 、B正确,C错误;D是p-T图象,D也体现出温度不变,D正确.答案:C
4.(双选)一定质量的气体,在温度不变的条件下,将其压强变为原来的2倍,则(  )
A.气体分子的平均动能增大
B.气体的密度变为原来的2倍
C.气体的体积变为原来的一半
D.气体的分子总数变为原来的2倍
解析:温度是分子平均动能的标志,由于温度不变,故分子的平均动能不变,据玻意耳定律得p1V1=2p1V2,解得:V2=V1,ρ1=,ρ2=
可得:ρ1=ρ2,即ρ2=2ρ1,故B、C正确.
5.一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图所示,A、B位于同一双曲线上,则此变化过程中,温度(  )
A.一直下降 B.先上升后下降
C.先下降后上升 D.一直上升
解析:可作出过直线AB上各点的等温线与过A、B两点的等温线进行比较,图线离坐标轴越远,气体温度越高,可得沿直线AB的变化中,温度先上升后下降,最后TB=TA.B正确.
6.(双选)如图所示,一定质量的气体等温线上两点的压强、体积和温度如图所示,下列表达式正确的是(  )
A.p1V1=p2V2 B.p1V2=p2V1
C.T1=T2 D.T1>T
解析:一定质量的气体等温变化过程中,压强跟体积成反比,由两状态对应的压强(p1 和p2)和体积(V2和V1)可知A错误,B正确,同一等温线上各状态温度是相等的,C正确,D错误.答案:BC
7.一定质量的理想气体,压强为3 atm,保持温度不变,当压强减小2 atm时,体积变化4 L,则该气体原来的体积为(  )
A. L B.2 L C. L D.8 L
解析:由玻意耳定律p1V1=p2V2,得:3·V1=1·(V1+4) 解得V1=2 L.
答案:B
8.如图所示,由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,活塞与气缸壁之间无摩擦,活塞上方存有少量液体,将一细管插入液体,利用虹吸现象,使活塞上方液体缓慢流出,在此过程中,大气压强与外界的温度均保持不变,下列各个描述理想气体状态变化的图象中与上述过程相符合的是(  )
解析:气体的温度不变,压强减小则体积增大,由气体的等温变化特点得D正确.
9.一个气泡由湖面下深20 m处上升到湖面下深10 m处,它的体积约变为原来体积的(温度不变)(  )
A.3倍 B.2倍 C.1.5倍 D.0.7倍
解析:一个大气压相当于10 m水柱产生的压强,根据玻意耳定律有:
=====,C项正确.
玻意耳定律的发现历程
英国化学家罗伯特·玻意耳(Robert Boyle),在1662年根据实验结果提出:“在密闭容器中的定量气体,在恒温下,气体的压强和体积成反比关系.”这一定律被称为玻意耳定律,是人类历史上第一个被发现的定律.
玻意耳生于伯爵之家,是英国科学协会的会员.在1662年科学协会的会议上,罗伯特·胡克(Robert Hooke)宣读了一篇论文,论文描述法国关于“空气弹性”的实验.17世纪,科学家对空气特征产生了浓厚兴趣.
法国科学家制造了一个黄铜气缸,中间装有活塞,安装得很紧.几个人用力按下活塞压缩缸里的空气.然后,他们松开活塞,活塞弹回来,但是没有全部弹回来.不论他们隔多长时间做一次实验,活塞总是不能全部弹回来.
通过这项实验,法国科学家声称空气根本不存在弹性,经过压缩,空气会保持轻微的压缩状态.
玻意耳宣称法国科学家的实验不能说明任何问题.他指出,活塞之所以不能全部弹回来,是因为他们使用的活塞太紧.有人反驳道,如果活塞稍松,四周就会漏气,影响实验.
玻意耳许诺要制造一个松紧适中的绝好活塞,证明上述实验是错误的.两周后,玻意耳手持U形大玻璃管站在众会员面前.这个U形玻璃管是不匀称的,一支又细又长,高出3英尺多,另一支又短又粗,短的这支顶端密封,长的那只顶端开口.
玻意耳把水银倒进玻璃管中,水银盖住了U形玻璃管的底部,两边稍有上升.在封闭的短管中,水银堵住一小股空气.玻意耳解释,活塞就是压缩空气的装置,水银也可以看作“活塞”.像法国实验所期望的那样,玻意耳的做法不会因为摩擦而影响实验结果.
玻意耳记录下水银重量,在水银和空气交界处刻了一条线.他向长玻璃管中滴水银,一直把它滴满.这时,水银在短玻璃管中上升到一半的高度.在水银的挤压下,堵住的空气体积变成不到原来的一半.
在短玻璃管上,玻意耳刻下了第二条线,标示出里面水银的新高度和堵住的空气被压缩的体积.
然后,通过U形玻璃管底部的阀门,他把水银排出,直到玻璃活塞和水银的重量与实验开始时的重量完全相等.水银柱又回到它实验开始的高度,堵住的空气又回到它当初的位置.空气果真有弹性,法国科学家的实验是错误的,玻意耳是正确的.
玻意耳用玻璃活塞继续实验,发现了很多值得注意的事情.当他向堵住的空气施加双倍的压力时,空气的体积就会减半;施加3倍的压力时,体积就会变成原来的.当受到挤压时,空气体积的变化与压强的变化总是成比例.他创建了一个简单的数学等式来表示这一比例关系,现在我们称之为“玻意耳定律”.就认识大气、利用大气为人类服务而言,这一定律是极为重要的.