2019—2020学年高中物理沪科版选修3-3：2.2玻意耳定律 课时作业1（解析版）

2.2玻意耳定律
课时作业（解析版)
1．如图，粗细均匀的玻璃管A和B由一橡皮管连接，一定质量的空气被水银柱封闭在A管内，初始时两管水银面等高，B管上方与大气相通．若固定A管，将B管沿竖直方向缓慢下移一小段距离H，A管内的水银面高度相应变化h，则
A．h=H
B．h<
C．h=
D．2．一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生等温变化，相应的两条等温线如图所示，T2对应的图线上有A、B两点，表示气体的两个状态．则
．
A．温度为T1时气体分子的平均动能比T2时大
B．A到B的过程中，气体内能增加
C．A到B的过程中，单位体积内的气体分子数增多
D．A到B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少
3．如图所示，一定质量的理想气体分别在温度T1和T2情形下做等温变化的p-V图象，则下列关于T1和T2大小的说法，正确的是（　　）
A．T1小于T2
B．T1大于T2
C．T1等于T2
D．无法比较
4．如图所示，一个内壁光滑、导热性能良好的汽缸竖直吊在天花板上，开口向下，质量与厚度均不计、导热性能良好的活塞横截面积为S=2×10-3m2，与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离h=24cm，活塞距汽缸口10cm。汽缸所处环境的温度为300K，大气压强p0=1.0×105Pa，取g=10m/s2；现将质量为m=4kg的物块挂在活塞中央位置上，活塞挂上重物后，活塞下移，则稳定后活塞与汽缸底部之间的距离为（　　）
A．25cm
B．26cm
C．28cm
D．30cm
5．用活塞式抽气机抽气，在温度不变的情况下，从玻璃瓶中抽气，第一次抽气后，瓶内气体的压强减小到原来的，要使容器内剩余气体的压强减为原来的，抽气次数应为（　　）
A．2次
B．3次
C．4次
D．5次
6．如图甲所示，P-T图上的a→b→c表示一定质量理想气体的状态变化过程，这一过程在P-V图上的图线应是选项中的（P、V和T分别表示气体的压强、体积和热力学温度）（
）
A．
B．
C．
D．
7．如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度为l=9.0cm，B侧水银面比A侧的高h
=
5.0
cm．现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1=3.0cm时将开关K关闭．己知大气压强p0=75.0cmHg．则下列法正确的是（
　）
A．此时A内气体压强72cmHg
B．此时A内空气柱长度10.00cm
C．此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，则注入的水银在管内的长度3.8cm
D．此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，则注入的水银在管内的长度3.4cm
8．下图中，表示压强，表示体积，表示热力学温度，其中选项C的图像为双曲线的一支，各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是（　　）
A．
B．
C．
D．
9．如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条p—图线．由图可知(
)
A．一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比
B．一定质量的气体在发生等温变化时，其p—图线的延长线是经过坐标原点的
C．T1>T2
D．T110．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的状态参量不同
D．B→C体积减小，压强减小，温度不变
E.B→C体积增大，压强减小，温度不变
11．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型管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76cm汞柱高，图中给出了气体的两个不同的状态，实验时甲图气体的压强为__________cmHg；乙图气体压强为__________cmHg。
12．左端封闭右端开口粗细均匀的倒置U形管，用水银封住两部分气体，静止时如图所示，若让管保持竖直状态做自由落体运动，则气体柱Ⅰ长度将________，气体柱Ⅱ长度将________。（选填：“增大”、“减小”或“不变”）
13．如图所示，水平放置的封闭绝热汽缸，被绝热隔板A分为左、右两部分，左侧为理想气体，右侧为真空。突然抽去隔板A，气体充满整个汽缸，气体的温度______（选填“升高”“降低”或者“不变”）；然后，用活塞B将气体压缩，回到初始位置，气体的温度________（选填“升高”“降低”或者“不变”）。
14．如图所示，U型玻璃细管竖直放置，水平细管与U型玻璃细管底部相连通，各部分细管内径相同。U型管左管上端封有长16
cm的理想气体B，右管上端开口并与大气相通，此时U型玻璃管左、右两侧水银面恰好相平，水银面距U型玻璃管底部为15
cm。水平细管内用小活塞封有长度同样为16
cm的理想气体A。已知外界大气压强为75
cmHg，忽略环境温度的变化。现将活塞缓慢向右推，使气体B的气柱长度为15
cm，求：
(1)左、右管中水银面的高度差；
(2)理想气体A的气柱长度。
15．如图所示，在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，上端等高，左、右两边空气柱的长度分别为l1=10.0cm和l2=6.0cm，右边气体的压强为76.0cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求：U形管平放时左边空气柱的压强和长度,在整个过程中，气体温度不变。（结果保留三位有效数字）
参考答案
1．B
【解析】
根据题意，原来A、B管内的水银高度相同，有；B管下移后，设A管水银下移高度为h，B管内水银末位置高度如图所示，A、B管内末位置水银高度差为，则B管内水银初、末位置高度差为：，可以计算B管下降的高度为：，此时由于A管内水银下降，则A管内气体体积增加，压强减小，即，此时有：，计算得，最后有：，由于，所以，故选项B正确．
【学科网考点定位】气体压强
【方法技巧】先分析B管下降前，封闭气体压强与大气压相等，；再分析B管下降后，封闭气体压强与大气压关系：，分析时注意A管和B管内水银下降的高度和等于H这个关系，．
2．D
【解析】
根据理想气体状态方程，得PV=CT，PV之积越大表示温度越高，所以等温线T1对应的温度较低，则温度为T1时气体分子的平均动能比T2时小，故A错误；
A到B的过程中，气体温度不变，内能不变，故B错误；
A到B的过程中，体积变大，则单位体积内的气体分子数减小，故C错误；A到B的过程中，压强减小，气体温度不变，则分子运动的激烈程度不变；气体的体积增大，分子密度减小，所以气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少．故D正确。
故选D.
3．B
【解析】
由图示图象可知，当体积V相等时，p1＞p2，由理想气体状态方程
=C可知，T1＞T2；故选B．
点睛：本题考查了比较气体的温度问题，考查了理想气体状态方程的应用，分析清楚图示图象应用理想气体状态方程可以解题．
4．D
【解析】
该过程中气体初末状态的温度不变，根据玻意耳定律有
代入数据解得
h1=30cm
故D正确，ABC错误。
故选D。
5．C
【解析】
设玻璃瓶的容积是V，抽气机的容积是V0，气体发生等温变化，由玻意耳定律可得：
PV=P（V+V0）
V0=V
设抽n次后，气体压强变为原来的，由玻意耳定律可得：
抽一次时：
PV=P1（V+V0）
P1=P
抽两次时：
P1V=P2（V+V0）
P2=()2P
抽n次时：
Pn=()nP
Pn=P
则
n=4
A．2次，与结论不相符，选项A错误；
B．3次，与结论不相符，选项B错误；
C．4次，与结论相符，选项C正确；
D．5次，与结论不相符，选项D错误；
故选C．
【点睛】
气体发生等温变化时，遵守玻意耳定律，应用玻意耳定律列方程，即可求出抽气次数．
6．A
【解析】
气体a到b为等容变化，b到c为等温变化，则P-V图象中，a到b对应V不变，P-V图象中的双曲线为等温线，故b-c为双曲线，故选A．
7．ABC
【解析】
打开开关放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随着减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止，由力学平衡条件，有：p1=p0-h1，即此时A内气体压强p1=(75-3)cmHg=
72cmHg，故A错误；根据玻意耳定律可知：
，解得，故B正确；
当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为P2，由玻意耳定律，有：pl=p2l2?；
由力学平衡条件有：p2=p0?；??联立各式，并代入题目数据，有l2=9.6cm?；设注入水银在管内的长度为△h，依题意，有：△h=2（l1-l2）+h1???；并代入题目数据，有：△h=3.8cm，则选项C正确，D错误。
故选ABC.
8．AB
【解析】
A图中可以直接看出温度不变；B图说明，是等温过程；C图是双曲线的一支，温度变化，不是等温线；D图的图线不是双曲线的一支，故也不是等温过程。故选AB。
9．BD
【解析】
这是一定质量的气体在发生等温变化时的p－图线，由图线知p∝，所以p与V应成反比，故A错误；由图可以看出，p－图线的延长线是过坐标原点的，故B正确；根据理想气体状态方程，可得PV=CT，PV之积越大表示温度越高，故T1＜T2，故C错误，D正确。
故选BD。
10．ACE
【解析】
A．根据可得：
图中图象中D→A的斜率不变，判断知D→A是一个等温过程，选项A正确；
BC．A、B两状态温度不同，A→B的过程中不变，则体积V不变，此过程中气体的压强增大、温度会降低，选项B错误、C正确；
DE．B→C是一个等温过程，体积V增大，压强p减小，选项D错误、E正确。
故选ACE。
11．76
80
【解析】
[1]．甲图中管中两边液面相平，可知气体的压强为76cmHg；
[2]．乙图气体压强为76+4=80cmHg。
12．减小
不变
【解析】
[1][2]
设大气压强为P0，由图示可知，封闭气体压强
当U型管做自由落体运动时，水银处于完全失重状态，对封闭气体不产生压强，封闭气体压强都等于大气压P0。
可知气柱I的压强变大，温度不变，由玻意耳定律可知，气体体积变小，气柱长度变小；气柱Ⅱ部分气体压强不变，温度不变，由理想气体状态方程可知，气体体积不变，气柱长度不变。
13．不变
升高
【解析】
[1]由于抽出隔板后，外界没有对气体做功，也没有热传递，因此气体的内能不变，温度不变。
[2]外界对气体做功，没有热传递，根据热力学第一定律，气体内能增加，温度升高。
14．(1)5cm；(2)15cm
【解析】
(1)对理想气体B，根据玻意尔定律
解得
(2)理想气体A，根据玻意尔定律
解得
15．78.4cmHg，10.2cm
【解析】
设U形管平放时左边空气柱的压强为p，长度为l，左边气体，初态压强为
p1=76
cmHg
+4
cmHg
=80cmHg
右边气体，末态长度为16-l，由玻意耳定律有
p1l1=pl
p2l2=p（16-l）
联立解得
p=78.4cmHg
l=10.2cm