高中物理粤教版3-3作业 气体实验定律（Ⅰ） Word版含解析

　气体实验定律(Ⅰ)

1.一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处,它的体积约变为原来体积的(温度不变,水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 m/s2)(　　)
A.3倍　　　B.2倍　　　C.1.5倍　　　D.0.7
答案C
解析根据玻意耳定律,有V2V1=p1p2=p0+ph1p0+ph2=p0+2p0p0+p0=3p02p0=32.
2.一定质量的气体由状态A沿直线变到状态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
答案B
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.
3.(多选)为了将空气装入气瓶内,现将一定质量的空气等温压缩,空气可视为理想气体.下列图象中,能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是(　　)
答案BC
解析由气体等温变化的玻意耳定律pV=C知,B、C正确.
能力提升
4.大气压强p0=1.0×105 Pa.某容器容积为20 L,装有压强为2.0×106 Pa的某种气体(不计分子势能),如果保持气体温度不变,把容器的开关打开,待气体达到新的平衡时,容器中剩下的气体质量与原来质量之比为(　　)
A.1∶9 B.1∶20 C.2∶39 D.1∶18
答案B
解析由p1V1=p2V2,得p1V0=p0(V0+V),V0=20 L,得V=380 L.即容器中剩余20 L、1 atm的气体,而同样大气压下原容器中气体的总体积为400 L,所以剩下气体的质量与原来质量之比等于同压下气体的体积之比:20400=120,B项正确.
5.(多选)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
答案BC
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=12V1,ρ1=mV1,ρ2=mV2,
可得ρ1=12ρ2,即ρ2=2ρ1,故B、C正确.
6.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
答案A
解析根据玻意耳定律,有p1V1+p1V2=p2V1,解得p2=2.5 atm.
7.如图所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量.设温度不变,洗衣缸内水位升高,则细管中被封闭的空气(　　)
A.体积不变,压强变小 B.体积变小,压强变大
C.体积不变,压强变大 D.体积变小,压强变小
答案B
解析水位升高,封闭气体体积减小,由玻意耳定律 pV=C可知压强变大,选项B正确.
8.如图所示,一个厚度可以不计、质量为m的汽缸放在光滑的水平地面上,活塞的质量为m',面积为S,内部封有一定质量的气体.活塞不漏气,摩擦不计,外界大气压强为p0,若在活塞上加一水平向左的恒力F(不考虑气体温度的变化),当汽缸和活塞以共同加速度运动时,缸内气体初末状态的长度之比是(　　)
A.Fp0S B.1
C.1+Fp0S D.1+mF(m+m')p0S
答案D
解析初态p1=p0,V1=l1S;
加上力F后,整体的加速度是a=Fm+m',对活塞,由牛顿第二定律,得p0S+F-p2S=m'a,
得p2=p0+mF(m+m')S,由玻意耳定律p1V1=p2V2,得l1l2=1+mF(m+m')p0S.　
9.如图所示,两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体,这时管下端开口处内外水银面高度差为h2,若保持环境温度不变,当外界压强增大时,下列分析正确的是(　　)
A.h2变长 B.h2变短
C.h1上升 D.h1下降
答案D
解析被封闭气体的压强为p=p0+ph1,或p=p0+ph2,始终有h1=h2;当p0增大时,被封闭气体的压强增大,由玻意耳定律知,封闭气体的体积应减小.
10.(多选)钢瓶中装有一定量的气体,现在用两种方法抽钢瓶中的气体,第一种方法用小抽气机,每次抽1 L气体,共抽取3次;第二种方法是用大抽气机,一次抽取3 L气体.下列说法正确的是(　　)
A.两种抽法抽去的气体质量一样多
B.第一种抽法抽去的气体质量多
C.第一种抽法中每次抽去的质量一样多
D.第一种抽法中,每次抽去的质量逐渐减少
答案BD
解析第一种抽法中:三次抽取时,设钢瓶中气体压强分别为p1、p2、p3,则pV=p1(V+V0),p1V=p2(V+V0),p2V=p3(V+V0),p3=p·VV+V03;第二种抽法中,设抽取后,瓶中气体压强为p',则pV=p'(V+3V0),p'=p·VV+3V0,其中V0=1 L,p为钢瓶中气体开始时的压强,V为钢瓶的容积.因p311.(多选)右图是医院为病人输液的部分装置,图中A为输液瓶,B为滴壶,C为进气管,与大气相通.则在输液过程中(瓶A中尚有液体)(　　)
A.瓶A中上方气体的压强随液面的下降而增大
B.瓶A中液面下降,但A中上方气体的压强不变
C.滴壶B中的气体压强随A中液面的下降而减小
D.在瓶中药液输完以前,滴壶B中的气体压强保持不变
答案AD
解析进气管C端的压强始终是大气压强p0,设输液瓶A内的压强为pA,可以得到pA=p0-ρgh,因此pA将随着h的减小而增大.滴壶B的顶端液面与进气管C顶端的高度差不受输液瓶A内液面变化的影响,因此压强不变.
12.下列各图中,p表示压强,V表示体积,T为热力学温度,各图均描述一定质量的气体的等温变化,不正确的是(C中图线是双曲线的一支)(　　)
答案D
解析A图中可以直接看出温度不变;B图说明p∝1V,即pV=常数,是等温过程;C图是双曲线中的一支,也是等温线;D图的pV乘积越来越大,表明温度升高.D项符合题意.
13.在探究气体等温变化的规律实验中,封闭的空气如图所示,U形管粗细均匀,右端开口,已知外界大气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强,图中给出了空气的两个不同的状态.
(1)实验时甲图空气的压强相当于　　　　cm高的水银柱产生的压强;乙图空气压强相当于　　　　cm高的水银柱产生的压强.?
(2)实验时某同学认为管子的横截面积S可不用测量,这一观点正确吗?
答:　　　　(选填“正确”或“错误”).?
(3)数据测量完后在用图象法处理数据时,某同学以压强p为纵坐标,以体积V(或空气柱长度)为横坐标来作图,你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗?
答:　　　　(选填“能”或“不能”).?
答案(1)76　80　(2)正确　(3)不能
解析(1)甲图中空气压强为大气压强,乙图中空气压强相当于(76+4) cm水银柱产生的压强.
(2)由玻意耳定律p1V1=p2V2,即p1l1S=p2l2S,即p1l1=p2l2(l1、l2为空气柱长度),所以玻璃管的横截面积可不用测量.
(3)以p为纵坐标,以V为横坐标,作出p-V图是一条曲线,但曲线未必表示反比关系,所以应再作出 p-1V 图,看是否是过原点的直线,才能最终确定p与V是否成反比.
14.如图所示,粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置,右端与大气相通,左端封闭气柱长l1=20 cm(可视为理想气体),两管中水银面等高.现将右端与一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面h=10 cm.(环境温度不变,大气压强为p0=75 cmHg)求稳定后低压舱内的压强.
答案23p0
解析设U形管横截面积为S,右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1,右端与一低压舱接通后,左管中封闭气体的压强为p2,气柱长度为l2,稳定后低压舱内的压强为p.左管中封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律,得p1V1=p2V2,①
p1=p0,②
p2=p+ph,③
V1=l1S,④
V2=l2S.⑤
由几何关系,得h=2(l2-l1).⑥
联立①②③④⑤⑥式,代入数据,得p=23p0.
15.如图,一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上,开口向上,内有两个质量均为m的相同活塞A和B;在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体,平衡时体积均为V.已知容器内气体温度始终不变,重力加速度大小为g,外界大气压强为p0.现假设活塞B发生缓慢漏气,致使B最终与容器底面接触.求活塞A移动的距离.
答案mgV(p0S+mg)S
解析设平衡时,在A与B之间、B与容器底面之间气体的压强分别为p1和p2,由力的平衡条件,有
p1S=p0S+mg,①
p2S=p1S+mg.②
漏气发生后,设整个封闭气体体积为V',压强为p',由力的平衡条件,有
p'S=p0S+mg.③
由玻意耳定律,得
p'V1'=p1V,④
p'(V'-V1')=p2V.⑤
式中V1'是原来A与B之间的气体在漏气发生后所占的体积.
设活塞A移动的距离为l(取升高时为正),按几何关系,有
V'=2V+Sl.⑥
联立①②③④⑤⑥式,得
l=mgp0S+mgVS.⑦