鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 课时分层作业3　科学探究：气体压强与体积的关系word版含答案

课时分层作业(三)　科学探究：气体压强与体积的关系
(建议用时：25分钟)
◎考点一　气体压强的微观意义
1．气体对器壁有压强的原因是(　　)
A．单个分子对器壁碰撞产生压力
B．几个分子对器壁碰撞产生压力
C．大量分子对器壁碰撞产生压力
D．以上说法都不对
C　[由于大量的气体分子对容器器壁频繁的碰撞作用，从而产生了对器壁的压力，从而产生了气体的压强．故选C．]
2．(多选)下列关于摄氏温标和热力学温标的说法正确的是(　　)
A．用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法
B．用两种温标表示温度的变化时，两者的数值相等
C．1 K就是1 ℃
D．当温度变化1 ℃时，也可说成温度变化274.15 K
AB　[中学常用的两种表示温度的方法就是摄氏温标和热力学温标，A正确；两者关系是：T＝t＋273.15 K，所以用两者表示温度的变化时，两者的数值相等，B正确；当温度变化1 ℃时，也可说成温度变化1 K，不能说1 K就是1 ℃，只能是1开尔文的温差等于1摄氏度的温差，C、D错误．]
3．关于一定质量的气体，下列叙述正确的是(　　)
A．如果体积减小，气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数一定增多
B．如果压强增大，气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数一定增多
C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数一定增多
D．如果分子密度增大，气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数一定增多
B　[气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数，是由单位体积内的分子数和分子的平均速率共同决定的．选项A和D都是单位体积内的分子数增大，但分子的平均速率如何变化却不知道；选项C由温度升高可知分子的平均速率增大，但单位体积内的分子数如何变化未知，所以选项A、C、D错误．气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数正是气体压强的微观表现，所以选项B是正确的．]
◎考点二　封闭气体压强的计算
4．一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，管内水银面比管外高h(cm)，上端空气柱长为L(cm)，如图所示，已知大气压强为H cmHg，下列说法正确的是(　　)
A．此时封闭气体的压强是(L＋h) cmHg
B．此时封闭气体的压强是(H－h) cmHg
C．此时封闭气体的压强是(H＋h) cmHg
D．此时封闭气体的压强是(H－L) cmHg
B　[利用等压面法，选管外水银面为等压面，则封闭气体压强p＋ph＝p0，得p＝p0－ph，即p＝(H－h) cmHg，故B项正确．]
5．如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为h1、h2和h3，则B端气体的压强为(已知大气压强为p0，重力加速度为g)(　　)
A．p0－ρg(h1＋h2－h3)
B．p0－ρg(h1＋h3)
C．p0－ρg(h1＋h3－h2)
D．p0－ρg(h1＋h2)
B　[需要从管口依次向左分析，中间气室压强比管口低ρgh3，B端气体压强比中间气室低ρgh1，所以B端气体压强为p0－ρgh3－ρgh1，选项B正确．]
6．如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，则封闭气体的压强为(　　)
A．p＝p0＋
B．p＝p0＋
C．p＝p0－
D．p＝
C　[以缸套为研究对象，有pS＋Mg＝p0S，所以封闭气体的压强p＝p0－，故应选C．]
7．如图所示，一圆筒形汽缸静置于地面上，汽缸筒的质量为M，活塞(连同手柄)的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，大气压强为p0．现用手握住活塞手柄缓慢向上提，不计汽缸内气体的重量及活塞与汽缸壁间的摩擦，若将汽缸刚提离地面时汽缸内气体的压强为p、手对活塞手柄竖直向上的作用力为F，则(　　)
A．p＝p0＋，F＝mg
B．p＝p0＋，F＝p0S＋(m＋M)g
C．p＝p0－，F＝(m＋M)g
D．p＝p0－，F＝Mg
C　[对整体F＝(M＋m)g，对汽缸Mg＋pS＝p0S，解得：p＝p0－，C选项正确．]
◎考点三　探究气体实验定律
8．在“探究气体压强与体积的关系”实验中，封闭的空气如图所示，U形管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76 cm汞柱高，图中给出了气体的两个不同的状态．
甲　　　　　乙
(1)实验时甲图气体的压强为________cmHg；乙图气体压强为________cmHg．
(2)测量完后再用图像法处理数据时，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：___________________________________________________．
[解析]　(1)由连通器原理可知，甲图中气体压强为p0＝76 cmHg，乙图中气体压强为p0＋4 cmHg＝80 cmHg．
(2)以p为纵坐标，以V为横坐标，作出p?V图像是一条曲线，但曲线未必表示反比关系，所以应再作出p?图像，看其是不是一条过原点的直线，才能最终确定p与V是否成反比．
[答案]　(1)76　80　(2)不能
9．用注射器做“探究气体压强与体积的关系”的实验，如图所示．
(1)若测得注射器的全部刻度长为l，由注射器的刻度直接读出其容积为V，由天平测得注射器的活塞和钩码框架的总质量为m1，由气压计读出大气压强为p0．当框架两侧对称悬挂钩码总质量为m2时，则气体压强为__________________________________________________________________；
去掉钩码，用弹簧测力计竖直向上拉框架，测得拉力为F，则气体压强为________．
(2)某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，用p作纵轴、作横轴，画出p?图像如图甲、乙、丙，则甲产生的可能原因是________；乙产生的可能原因是________；丙产生的可能原因是________．
甲　　　　　乙　　　　　丙
A．各组的p、取值范围太小
B．实验过程中有漏气现象
C．实验过程中气体温度升高
D．在计算压强时，没有计入由于活塞和框架的重力引起的压强
[解析]　(1)两边加砝码时，对活塞受力分析可知：pS＝p0S＋m1g＋m2g，，可得气体压强为p＝p0＋；向上加力F时，对活塞受力分析可知：pS＋F＝p0S＋m1g，可得气体压强为p＝p0＋．
(2)甲图中图像的交点在横轴上，即测量的压强为0时就有一定的体积，因此在测量过程中压强测小了，可能是在计算压强时，没有计入由于活塞和框架的重力引起的压强，故选D；乙图中图像向上弯曲，可能是实验过程中气体温度升高，故选C；丙图图像向下弯曲，可能是实验过程中有漏气现象，导致pV乘积减小，故选B．
[答案]　(1)p0＋　p0＋(2) D　C　B
(建议用时：15分钟)
10．(多选)在室温下用注射器做验证玻意耳定律的实验，三个实验小组根据实验数据得到图像分别为图中①②③所示的p?图，分析可能的原因是(　　)
A．①组实验中，用手握住注射器，造成气体温度升高
B．①组实验中，封闭在注射器内气体的质量太大
C．②组实验中，气体压强测量值小于实际值
D．③组实验中，没有给活塞抹油而造成漏气
ACD　[p?图的斜率是CT，应该是常数，但①图中斜率变大，是T变大，故可能是用手握住注射器，造成气体温度升高，故A正确，B错误；图线②不通过坐标原点，由图像可知p偏小，故可能是气体压强测量值小于实际值，故C正确；图线③中的斜率变小，p?图的斜率是CT，故可能是没有给活塞抹油而造成漏气，导致p减小，从而CT减小，故D正确．]
11．如图所示，开口向下插入水银槽的玻璃管内封闭着长为H的空气柱，管内外水银高度差为h．若缓慢向上提起玻璃管(管口未离开槽内水银面)，H和h的变化情况是(　　)
A．h和H都增大 B．h和H都减小
C．h增大，H减小 D．h减小，H增大
A　[假设上提玻璃管时水银柱不动，则封闭气体压强减小，在大气压的作用下水银柱上升．由大气压＝玻璃管中水银柱产生的压强＋封闭气体的压强知，封闭气体的压强减小，体积增大．]
12．某同学利用如图所示传感器装置做“探究气体等压强与体积的关系”实验中，按如下操作步骤进行实验：
a．将注射器活塞移动到体积适中的V0位置，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0；
b．用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积；
c．读出注射器刻度表示的气体体积V，通过DIS系统记录下此时的V与压强p；
d．重复b、c两步操作，记录6组数据，作p?V图。
结合上述步骤，请你完成下列题目：
(1)该同学对器材操作错误的是________，因为该操作通常会影响气体的________(选填“温度”“压强”或“体积”)．
(2)我们在探究一定质量气体压强跟体积关系的实验中，一定质量气体等温变化的p?V图线如图甲所示，图线的形状为双曲线。一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的，如图乙所示。请判断图乙中的两条等温线的温度T1________ (选填“>”“<”“＝”)T2。
　　
甲　　　　　　　　　　乙
[解析]　(1)在进行该实验时要保持被封闭气体的温度不变化，所以试验中，不能用手握住注射器前端，否则会使气体的温度发生变化；
(2)在p?V图像中，对于一定质量的气体、温度越高，等温线的位置就越高，即离坐标原点越远的等温线温度越高，故T1＜T2．
[答案]　(1)用手握住注射器前端　温度　(2) <
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