烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：4.1气体的实验定律 课时作业（含解析）

4.1气体的实验定律
课时作业（含解析)
1．跳跳球是一种锻炼身体、平衡训练的玩具，由橡胶球、踏板和扶手构成，在人未站上踏板前，橡胶球内气体压强为p，体积为V，当质量为m的人站在跳跳球上保持平衡不动时，橡胶球内气体体积变为V′，若橡胶球膜厚度和玩具的重力均忽略不计，橡胶球内气体可看成理想气体且温度保持不变，重力加速度为g，则此时橡胶球和地面的接触面积为（　　）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断正确的是（　　）
A．A→B过程温度升高，压强变大
B．B→C过程体积不变，压强变小
C．B→C过程体积不变，压强不变
D．C→D过程温度不变，压强变小
3．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明
B．布朗运动是花粉分子的无规则运动
C．两个分子在相互靠近的过程中，其分子力逐渐增大，而分子势能一定先减小后增大
D．一定质量的理想气体，当温度升高时，内能和压强都一定增大
4．将一定质量的空气封闭在气瓶内，并对它进行等压变化。把这些空气看成理想气体，则下列四幅图中能正确表示变化过程中空气的体积V和温度T的关系是________
A．
B．
C．D．
5．一定质量的理想气体，0℃时压强为
p0，经一等容变化过程，温度为
t℃时，气体压强为p。则它每升高
1℃，压强的增量△p
的值为（
）
A．
B．
C．
D．
6．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下。温度由5升高到10，体积的增量为ΔV1；温度由10升高到15，体积的增量为ΔV2，则（　　）
A．ΔV1＝ΔV2
B．ΔV1>ΔV2
C．ΔV1<ΔV2
D．无法确定
7．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，左侧水银柱A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，则稳定后（　　）
A．右侧水银面高度差h1增大
B．空气柱B的长度减小
C．空气柱B的压强增大
D．左侧水银面高度差h2减小
8．一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中，管中封闭一定质量的气体，管内水银面低于管外，在温度不变时，将玻璃管稍向下插入一些，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃管内气体体积增大
B．管内外水银面高度差减小
C．若将玻璃管倾斜，保持管的上端高度不变，管内外水银面高度差h减小
D．若将玻璃管倾斜，保持管内水银柱长度不变，管内外水银面高度差h减小
9．一定量的理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程．其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da和bc平行．则气体在（?）．
A．ab过程中体积不断增加
B．da过程中体积保持不变
C．cd过程中内能保持不变
D．bc过程中内能不断减少
10．如图所示，一根内径均匀，一端封闭，另一端开口的直玻璃管，长l=1m，用一段长h=14cm的水银柱封闭了长l0=60cm的气体。这时外部的大气压p0=76cmHg，气体温度t0=27°C，给气体缓慢加热，使液柱上升到管口时，气体温度为T1，继续加热至温度为T2后停止加热，液柱会自行全部离开玻璃管，则（　　）
A．T1=430K
B．T1=38.7℃
C．T2=430.22K
D．T2无法确定
11．如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；
②缓慢移动活塞至某一位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1；
③重复上述步骤②，多次测量并记录；
④根据记录的数据，作出相应图象，分析得出结论。
(1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的__________和__________。
(2)根据记录的实验数据，做出了如图所示的p-V图。对图线进行分析，如果在误差允许范围内，p1、p2、V1、V2之间满足关系式__________，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。图线在V1、V2之间所围的面积的物理意义表示__________。
(3)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2，且T1>T2。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是______（选填选项前的字母）。
(4)在相同温度环境下，不同小组的同学均按正确的实验操作和数据处理的方法完成了实验，并在相同坐标标度的情况下画出了压强与体积的关系图线，如图所示。对于两组的图线并不相同的结果，他们请教了老师，老师的解释是由于他们选取的气体质量不同。若4个小组所选择的研究对象的质量分别是m1、m2、m3和m4，则由图可知它们的大小关系是m1_____m2，m3_____m4（选填“大于”或“小于”）。
12．如图所示，甲、乙、丙图中的玻璃管内都灌有水银，丁图中的小玻璃管浸没在水中。大气压强p0=76cmHg，（p0=1.01×105Pa，g取10m/s2，ρ水=1×103kg/m3），则以下四幅图中封闭气体A的压强p甲=________，p乙=________，p丙=________，p丁=________。
13．如图所示，一个具有均匀横截面积的不导热的封闭容器，被一
个不导热活塞分成
A、B
两部分。A、B
中充有同种理想气体，活塞
可无摩擦地左右移动。开始时
A、B
的体积分别为
VA＝2V，VB＝V，温度为
TA=2T
和
TB=T，两边压强均为
p，活塞处于平衡状态。现用某种方法
使活塞能导热而发生移动，最后两部分气体温度相同。两边的压强仍为
p，
则最终状态时，A、B
两部分气体体积之比_____，最终状态时，A、B
两部分气体的温度
T’=___。
14．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”）。
参考答案
1．A
【解析】
对橡胶球内的气体由玻意耳定律可得
解得
对整体由平衡知识可知
解得
故选A。
2．B
【解析】
A．由图象可知，由A→B过程中，温度升高体积变大，体积与热力学温度成正比，由可知，气体压强不变，是等压变化，故A错误；
BC．由图象可知，在B→C过程中，气体体积不变温度降低，由可知，气体压强变小，故B正确，C错误；
D．由图象可知，在C→D过程中，气体温度不变体积减小，由可知，压强变大，故D错误。
故选B。
3．A
【解析】
A．不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散现象，扩散现象是分子运动的结果，是物质分子永不停息地做无规则运动的证明，故A正确；
B．布朗运动是悬浮在液体中花粉颗粒的无规则运动，不是花粉分子的无规则运动，布朗运动反映了液体分子的无规则运动，故B错误；
C．两个分子在相互靠近的过程中，开始两分子间的距离大于平衡间距，在两分子相互靠近过程中，分子引力先增大后减小，到平衡位置时，分子力变为0，距离再小，分子力就变成斥力，并随距离的减小而增大；而分子势能是先减小后增大，在平衡位置处，分子势能最小，故C错误；
D．对于一定质量的理想气体，温度升高，气体的内能一定增大；由理想气体状态方程（常数）知，一定质量的理想气体，当温度升高时，压强不一定增大，还与体积有关，故D错误。
故选A。
4．B
【解析】
等压变化中有则
即图象为过原点的直线，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．B
【解析】
气体状态参量为：，T1=273K，，T2=（273+t）K，气体发生等容变化，由查理定律得：
即：
气体温度每升高1℃，由查理定律得：
即：
联立解得气体温度每升高1℃压强的增量为：
故选B。
6．A
【解析】
由盖·吕萨克定律＝可得
＝
即
ΔV＝V1
所以
ΔV1＝V1
ΔV2＝V2
(V1、V2分别是气体在5和10时的体积)，而
＝
所以
ΔV1＝ΔV2
故A正确，BCD错误。
故选A。
7．D
【解析】
保持温度不变，B中气体压强满足
从右管注入水银，则B气体受到挤压，假设B体积减小，根据玻意尔定律可知B气体压强增大，则和均增大，不符合事实，所以B体积增大压强减小，和均减小，A中水银竖直部分受到挤压向上移动，符合事实，ABC错误，D正确。
故选D。
8．C
【解析】
AB．玻璃管开始受力平衡
压强满足
施加外力向下压玻璃管，则增大，管内外水银液面高度差增加，所以内部气体压强增大，根据玻意尔定律可知玻璃管中的气体体积减小，AB错误；
C．若将玻璃管倾斜，保持管的上端高度不变，管内气体体积增大，根据玻意尔定律可知玻璃管中气体压强减小，所以减小，C正确；
D．若将玻璃管倾斜，保持管内水银柱长度不变，但是发生倾斜，则气体压强不变，P=P0+h
，所以不变，D错误。
故选C。
9．AD
【解析】
从P-T图象知道ab过程中，温度不变，压强减小，根据气体状态方程PV/T=C，所以体积不断增加，故A正确．根据PV/T=C可知可知，因d点与O点连线的斜率大于a点与O点连线的斜率，可知d点对应的体积小于a点的体积，选项B错误；cd过程中，压强不变，温度降低，则内能减小，选项C错误；气体在bc过程中，温度降低，内能减小，故D正确．故选AD．
点睛：能够运用控制变量法研究多个物理量变化时的关系．知道P-T图象中某一点与原点连线的斜率的物理意义．知道理想气体的内能只与温度有关.
10．AC
【解析】
当气体加热到一定温度时，水银溢出一部分，此时管内水银长度为，根据理想气体状态方程可知
剩余水银长度满足
此时最大，对应温度升至最高，此后管内气体做等温膨胀，将剩余的水银挤出，所以
对应温度
（或）
AC正确，BD错误。
故选AC。
11．质量
温度
p1V1=p2V2
气体体积由V1变到V2的过程中，气体对外界所做的功
AC
大于
大于
【解析】
(1)[1]
[2]玻意耳定律：对一定量的气体温度保持不变时……。因此应是质量和温度不变
(2)[3]根据玻意耳定律可知
p1V1=p2V2
[4]
气体体积由V1变到V2的过程中，气体对外界所做的功。
(3)[5]AB．由于
PV=恒量
图象为双曲线，且取相同的体积时，温度高的压强大，因此
图象在
图象的上方，A正确，B错误；
CD．由于
PV=恒量
图象为过坐标原点的直线，且压强相同时，温度高的体积大，因此
图象在
图象的上方，C正确，D错误。
故选AC。
(4)[6][7]在体积和温度相同的，质量大的，单位体积内的分子数多，压强大，因此
，
12．66cmHg
71cmHg
81cmHg
1.05×105Pa
【解析】
[1]甲图中以高的水银柱为研究对象可知
[2]乙图中
[3]丙图中B气体的压强
则A气体压强
[4]丁图中气体压强为
13．1：1
T
【解析】
[1][2]．气体的状态参量：VA=2V、VB=V，VB′=3V-VA′，初状态温度为：TA=2T，TB=T
气体发生等压变化，由盖吕萨克定律得：
对A气体
即
????①
对B气体
即
???②
由①②解得
则
VA′：VB′=1：1；
14．上升
减小
【解析】
[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。