课时精练(4) 气体实验定律-【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(四)　气体实验定律 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 1．一定质量的理想气体，压强为3 atm，保持温度不变，当压强减小2 atm时，体积变化4 L，则该气体原来的体积为(　　) A． L B．2 L C． L D．8 L B　[设气体原来体积为V，气体温度不变，质量不变，由玻意耳定律知p1V＝p2(V＋4)，p1＝3 atm，p2＝1 atm。解得V＝2 L，故B正确，A、C、D错误。] 2.如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落，管内气体(　　) A．压强增大，体积增大 B．压强增大，体积减小 C．压强减小，体积增大 D．压强减小，体积减小 B　[试管竖直放置时，封闭的气体压强为p＝p0－ρgh；试管自由下落时，封闭的气体压强为p＝p0，封闭气体的质量和温度不变，根据玻意耳定律pV＝C，压强增大，则体积减小，故B正确，A、C、D错误。] 3．对于一定质量的理想气体，下列状态变化中可能的是(　　) A．使气体体积增加而同时温度降低 B．使气体温度升高，体积不变、压强减小 C．使气体温度不变，而压强、体积同时增大 D．使气体温度升高，压强减小，体积减小 A　[由理想气体状态方程＝恒量，可知A项中只要压强减小就有可能，故A正确；B项中体积不变，温度与压强应同时变大或同时变小，故B错误；C项中温度不变，压强与体积成反比，故不能同时增大，故C错误；D项中温度升高，压强减小，体积减小，导致减小，故D错误。] 4.如图所示，两根粗细相同，两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量、同温度的空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是(　　) A．均向下移动，A管移动较多 B．均向上移动，A管移动较多 C．A管向上移动，B管向下移动 D．无法判断 A　[因为在温度降低过程中，被封闭气柱的压强等于大气压强与水银柱因自重而产生的压强之和，故封闭气柱均做等压变化。并由此推知，封闭气柱下端的水银面高度不变。根据盖一吕萨克定律可知ΔV＝·V，因A、B管中的封闭气柱初始温度T相同，故温度降低量ΔT也相同，且ΔT<0，所以ΔV<0，即A、B管中气柱的体积都减小；又因为H1>H2，A管中气柱的体积较大，则|ΔV1|>|ΔV2|，即A管中气柱减小得较多，故得出A、B两管气柱上方的水银柱均向下移动，且A管中的水银柱下移得较多。故A正确，B、C、D错误。] 5．一定质量的理想气体，如果要使它的密度减小，可能的办法是(　　) A．保持气体体积一定，升高温度 B．保持气体的压强和温度一定，增大体积 C．保持气体的温度一定，增大压强 D．保持气体的压强一定，升高温度 D　[由ρ＝可知，ρ减小，V增大，又由＝C可知A、B、C错误，D正确。] 6．描述一定质量的气体作等容变化的过程的图线是图中的(　　) D　[等容变化的过程的p ­t图像在t轴上的交点坐标是(－273.15 ℃，0)，故D正确，A、B、C错误。] 7．关于理想气体的状态变化，下列说法正确的是(　　) A．一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍 B．气体由状态1变化到状态2时，一定满足方程＝ C．一定质量的理想气体，体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍 D．一定质量的理想气体，压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半 C　[一定质量的理想气体，压强不变，体积与热力学温度成正比，温度由100 ℃上升到200 ℃时，体积约增大为原来的1.27倍，A错误；理想气体状态方程成立的条件为质量不变，B项缺条件，B错误；由理想气体状态方程＝C，恒量可知，C正确，D错误。] 8.如图所示，在气缸中用活塞封闭一定质量的气体，活塞与缸壁间的摩擦不计，且不漏气，将活塞用绳子悬挂在天花板上，使气缸悬空静止。若大气压不变，温度降低到某一值，则此时与原来相比较(　　) A．绳子张力不变 B．缸内气体压强变小 C．绳子张力变大 D．缸内气体体积变大 A　[由整体法可知绳子的张力不变，故A正确，C错误；取活塞为研究对象，气体降温前后均处于静止状态，活塞重力mg、大气压力p0S和绳子张力T绳均不变，故封闭气体对活塞的压力pS不变，p不变，故B错误；由盖—吕萨克定律可知＝C，当T减小时，V一定减小，故D错误。] [能力提升] 9.(多选)如图为某同学设计的喷水装置。内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L。保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.1 L。设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有(　　) A．充气后，密封气体压强增加 B．充气后，密封气体的分子平均动能增加 C．打开阀门后，密封气体对外界做正功 D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光 AC　[对理想气体，由于充气前、后发生的是等温变化，由玻意耳定律可得pV＝C，充气后体积变小，压强增大，A正确；温度不变，气体分子平均动能不变，B错误；以“装置内原有空气和即将充入的空气”为研究对象，充气前、后由玻意耳定律p1(V1＋ΔV)＝p1′V1，得p1′＝1.2 atm，由于p1′>p0，打开阀门，水就会在气体压力作用下外流，气体膨胀对外做功，C正确；当封闭气体压强变小与外界大气压强相等时，上部的空气变为0.6 L，喷出0.1 L的水后就不再喷水了，D错误。] 10.(多选)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，若保持环境不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是(　　) A．h2变长 B．h2不变 C．h1上升 D．h1下降 BD　[被封闭气体的压强p＝p0＋h1＝p0＋h2。故h1＝h2，随着大气压强的增大，被封闭气体压强也增大，由玻意耳定律知气体的体积减小，空气柱长度变短，但h1、h2长度不变，h1液柱下降，B、D正确，A、C错误。] 11.(多选)一定质量的气体的状态变化过程的p ­V图线如图所示，其中A是初始态，B、C是中间状态。A→B为双曲线的一部分，B→C与纵轴平行，C→A与横轴平行。若将上述变化过程改用p ­T图线和V­T图线表示，则下列各图正确的是(　　) BD　[气体由A→B是等温过程，且压强减小，气体体积增大；由B→C是等容过程，且压强增大，气体温度升高；由C→A是等压过程，且体积减小，温度降低，由此可判断在p ­T图中，A错误，B正确；在V­T图中，C错误，D正确。] 12.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p0＝75 cmHg。求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)。 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＝p2V2① p1＝p0② p2＝p＋ph③ V1＝l1S④ V2＝l2S⑤ 由几何关系得h＝2(l2－l1)⑥ 联立①②③④⑤⑥式，代入数据得p＝50 cmHg。 答案：　50 cmHg 13.如图所示，在大气中有水平放置的固定圆筒，它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为2S、和S。已知大气压强为p0，温度为T0。两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连，把温度为T0的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置如图中所示。现对被密封的气体加热，使其温度缓慢上升到T。若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略，此时两活塞之间气体的压强可能为多少？ 解析：　设加热前，被密封气体的压强为p1，轻线的张力为F，根据平衡条件可得 对活塞A：2p0S－2p1S＋F＝0 对活塞B：p1S－p0S－F＝0 联立解得p1＝p0，F＝0 即被密封气体的压强与大气压强相等，轻线处在拉直的松弛状态，这时气体的体积为 V1＝2Sl＋Sl＋Sl＝4Sl 对气体加热时，被密封气体的温度缓慢升高，两活塞一起向左缓慢移动，气体的体积增大，压强保持p1不变。若持续加热，此过程会持续到活塞向左移动的距离等于l，这时气体的体积为V2＝4Sl＋Sl＝5Sl 根据盖—吕萨克定律得＝ 解得T2＝T0 由此可知，当T≤T2＝T0时，气体的压强为p0。 当T>T2时，活塞已无法移动，被密封气体的体积保持V2不变，由查理定律得＝ 解得p＝p0 即当T>T0时，气体的压强为p0。 答案：　当T≤T0时，压强为p0；当T>T0时，压强为p0。 学生用书第29页 学科网（北京）股份有限公司 $$