课时精练(3) 科学探究：气体压强与体积的关系-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（鲁科版2019）

课时精练(三)　科学探究：气体压强与体积的关系 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 1．(多选)有关温标的说法正确的是(　　) A．温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的 B．不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同 C．温标的规定都是人为的，没有什么理论依据 D．热力学温标是从理论上规定的 AD　[温标是温度的测量方法，不同温标下，同一温度在数值表示上可能不同，A正确，B错误；热力学温标是从理论上规定的，故C错误，D正确。] 2.(2023·陕西宝鸡中学期中)如图所示，活塞质量为m，缸套质量为M，通过弹簧放在地上，气缸内封住一定质量的空气，缸套与活塞间无摩擦，活塞的横截面积为S，大气压强为p0，则(　　) A．气缸内空气的压强等于p0－ B．内外空气对缸套的总作用力为(M＋m)g C．内外空气对活塞的总作用力为mg D．弹簧对活塞的作用力为(M＋m)g D　[以缸套为研究对象，根据平衡条件可知p0S＋Mg＝pS，解得气缸内气体压强为p＝p0＋，A错误；缸套受力平衡，所以内外空气对缸套的总作用力与缸套的重力等大、反向，大小为Mg，则内外空气对活塞的总作用力为Mg，故B、C错误；将活塞和缸套作为系统整体受力分析可知，弹簧的弹力与系统的重力相等，即弹簧对活塞的作用力大小为(M＋m)g，D正确。] 3.(多选)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，已知大气压强为p0，水银柱h1、h2产生的压强分别为p1、p2，则空气柱的压强为(　　) A．p0 B．p0＋p1 C．p0＋p1＋p2 D．p0＋p2 BD　[根据连通器原理可知，pB＝p0＋p1＝p0＋p2，故选项B、D正确。] 4.如图所示，竖直向上放置的横截面积为S的气缸内，有两个质量分别为m1和m2的光滑活塞，封闭着两部分气体A与B，若外界大气压强为p0，则气体A的压强为(　　) A． B．p0＋ C．p0＋ D．p0＋ C　[将质量分别为m1和m2的两个活塞和空气柱B看作一个整体，此时空气柱B对上、下两活塞的压力是内力，不必考虑，而空气柱B的重力可以忽略，于是等效于将空气柱B抽去，而将活塞m1、m2视为一个整体，由该整体受力平衡可得出pAS＝p0S＋(m1＋m2)g，解得pA＝p0＋，故选C。] 5．(2023·山东临沂期中)如图所示，在用DIS探究气体等温变化的规律的实验中，用一个带刻度的注射器及计算机辅助系统来探究气体的压强和体积的关系，实验过程中(　　) A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B．推拉活塞时，要用手握住整个注射器 C．必须测量所封闭气体的质量 D．要在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性 D　[实验要控制气体的温度保持不变，推拉活塞时，动作要慢，使其温度与环境保持一致，A错误；推拉活塞时，手不能握住注射器，防止手对其起加热作用，从而保证气体的温度不变，B错误；研究的是一部分封闭气体在温度不变的情况下，压强和体积的关系，故本实验只要保证封闭气体的质量不变即可，无须测量封闭气体的质量，C错误；实验要保证气体的质量保持不变，要在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性，D正确。] 6．关于气体的压强，下列说法正确的有(　　) A．气体压强是由气体的重力产生的 B．气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的 C．一定质量的气体，分子的平均动能越大，气体压强也越大 D．压缩气体时要用力，是因为分子之间有斥力 B　[气体对容器的压强是大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的，故A错误，B正确；一定质量的气体，分子的平均动能越大，气体的压强不一定越大，还与分子的密集程度有关，故C错误；压缩气体时要用力，是因为气体压强的原因，故D错误。] 7.一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，上端空气柱长为L，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．设封闭气体压强p＋ph＝p0，解得p＝p0－ph，即p＝(H－h)cmHg，故B正确。] [能力提升] 8．负压病房是收治传染性极强的呼吸道疾病病人所用的医疗设施，可以大大减少医务人员被感染的机会，病房中气压小于外界环境的大气压。若负压病房的温度和外界温度相同。则以下说法正确的是(　　) A．负压病房内气体分子的平均动能小于外界环境中气体分子的平均动能 B．负压病房内每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率 C．负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数 D．相同面积负压病房内壁受到的气体压力等于外壁受到的气体压力 C　[因为负压病房的温度和外界温度相同，而温度是分子平均动能的标志，则负压病房内气体分子的平均动能等于外界环境中气体分子的平均动能，但是负压病房内每个气体分子的运动速率不一定都小于外界环境中每个气体分子的运动速率，选项A、B错误；负压病房内的压强较小，温度与外界相同，则分子数密度较小，即负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数，选项C正确；负压病房内的压强较小，根据F＝pS可知，相同面积负压病房内壁受到的气体压力小于外壁受到的气体压力，选项D错误。] 9.(2023·广东茂名一中月考)如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒直径是细筒的2倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞(不考虑活塞的重力)间封有气体，气柱长L＝20 cm，活塞A上方的水银深H＝10 cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平，现使活塞B缓慢上移，直至一半的水银被推入细筒中，若大气压强p0相当于75 cm高的水银柱产生的压强，则此时气体的压强为(　　) A．100 cmHg B． 95 cmHg C．90 cmHg D． 85 cmHg A　[当有一半的水银被推入细筒中时，由于粗筒直径是细筒的2倍，粗筒横截面积是细筒横截面积的4倍，因此，细筒中水银柱的高度为×4＝20 cm，活塞A上方水银柱的总高度为h＝20 cm＋＝25 cm，因活塞A的重力不计，所以气体的压强p＝p0＋ph＝100 cmHg，故A正确。] 10.(多选)如图所示，在一端封闭的玻璃管中，用一段水银柱将管内气体与外界隔绝，管口向下放置，若将管倾斜，则稳定后(　　) A．封闭端管内气体的压强增大 B．封闭端管内气体的压强减小 C．封闭端管内气体的压强不变 D．封闭端管内气体的体积减小 AD　[玻璃管由竖直到倾斜，水银柱产生的压强ph减小，大气压强p0不变，由p＋ph＝p0知，封闭端管内气体的压强p增大，再由气体压强与体积的关系知其体积减小，故选项A、D正确。] 11.如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装有与容器容积等体积的水，乙中充满空气，试问： (1)两容器各侧壁压强的大小关系及压强的大小取决于哪些因素？(容器容积恒定) (2)若让两容器同时做自由落体运动，容器侧壁上所受压强将怎样变化？ 解析：　(1)对甲容器，上壁的压强为零，底面的压强最大，其数值为p ＝ρgh(h为上、下底面间的距离)，侧壁的压强自上而下由小变大，其数值大小与侧壁上各点距水面的竖直距离x的关系是p＝ρgx。对乙容器，各处器壁上的压强大小都相等，其大小取决于气体的密度和温度。 (2)甲容器做自由落体运动时器壁各处的压强均为零，乙容器做自由落体运动时器壁各处的压强不发生变化。 答案：　见解析 12．利用图(a)实验可粗略测量人吹气产生的压强，两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞有潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管内部的横截面积为S，距地面高度为h，棉球质量为m，开始时的静止位置与管口B的距离为x，落地点C与管口B的水平距离为l。然后多次改变x，测出对应的l，画出l2­x关系图线，如图(b)所示，并由此得出相应的斜率k。 (1)若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出的速度v0＝________。 (2)假设实验者吹气时能保持玻璃管内气体的压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g、大气压强p0均已知，利用图(b)中倾斜直线的斜率k可得，管内气体的压强p＝________。 (3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则(2)中得到的p与实际压强相比________(选填“偏大”或“偏小”)。 解析：　(1)棉球从B端飞出做平抛运动，根据平抛运动的基本公式得l＝v0t，h＝gt2 解得v0＝l。 (2)玻璃管内气体的压强始终为p，不计棉球与管壁的摩擦，对棉球从静止到B点的运动过程运用动能定理得(p－p0)Sx＝mv 代入v0整理得l2＝x 又l2＝kx 所以＝k 解得p＝p0＋。 (3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，设摩擦力为f，所以除了压力做功外，摩擦力对棉球做负功，根据动能定理得(p实－p0)Sx－fx＝mv 代入v0整理得l2＝x 又l2＝kx 所以＝k 解得p实＝p0＋ 很明显，(2)中得到的p与实际压强相比偏小。 答案：　(1)l 　(2)p0＋　(3)偏小 学生用书第23页 学科网（北京）股份有限公司 $$