课时精练(6) 气体实验定律的综合应用-【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(六)　气体实验定律的综合应用 (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．容积V＝10 L的钢瓶充满氧气后，压强p＝20 atm，打开钢瓶盖阀门，让氧气分别装到容积为V0＝5 L的小瓶子中去，若小瓶子已抽成真空，分装到小瓶子中的氧气压强均为p0＝2 atm。在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可装的瓶数是(　　) A．2瓶 B．18瓶 C．10瓶 D．20瓶 B　[由玻意耳定律得pV＝p1V1，即20 atm×10 L＝2 atm×V1，解得V1＝100 L，最多可装的瓶数是n＝＝(瓶)＝18(瓶)，故B正确。] 2．一根长试管中封闭了一定质量的气体，如图所示，现将试管缓慢转到虚线位置，下列图像正确的是(　　) D　[设竖直时气体压强为p1，气体在试管中的长度为L1，封闭气体的液体密度为ρ，液体的高度为h，大气压强为p0，旋转后气体压强为p2，旋转后与竖直方向的夹角为θ，则竖直时有p1＋ρgh＝p0，旋转后有p2＋ρgh cos θ＝p0，解得p2＝p1＋ρgh(1－cos θ)，可看出随着θ增大，p2也随着增大，气体做等温变化，p增大，体积减小，故D正确。] 3.如图所示，粗细均匀、竖直放置的玻璃管中，P为一小活塞，有一段水银柱将封闭在玻璃管中的空气分成上、下两部分，活塞和水银柱都静止不动。再用力向下压活塞，使得活塞向下移动一段距离L，同时水银柱将向下缓慢移动一段距离H，在此过程中温度不变，则有(　　) A．L＞H B．L＜H C．L＝H D．无法判断 A　[向下压活塞时气体压强增大，两部分气体的压强增量Δp相等，发生等温变化，由pV＝p′V′，ΔV＝V－V′＝V，由图可知pB＝pA＋h>pA，pB′＝pA′＋h>pA′，由pB′>pA′，则ΔVA>ΔVB，则L>H，故A正确。] 4．(2021·山东高考真题)血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将60 cm3的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为5V，压强计示数为150 mmHg。已知大气压强等于750 mmHg，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于(　　) A．30 cm3 B．40 cm3 C．50 cm3 D．60 cm3 D　[根据玻意耳定律可知p0V＋5p0V0＝p1×5V，已知p0＝750 mmHg，V0＝60 cm3，p1＝750 mmHg＋150 mmHg＝900 mmHg，代入数据整理得V＝60 cm3，故D正确。] 5．一定质量的理想气体的状态变化过程的V-T图像如图所示。则与之相对应的变化过程p-T图像应为下图中的(　　) B　[a→b过程中，V-T图像是经过坐标原点的直线，根据理想气体状态方程＝C可知，压强p一定，故是等压变化，p-T图像是与T轴平行的直线，b→c过程是等容变化，根据理想气体状态方程＝C可知，p-T图像是经过坐标原点的直线，c→a过程是等温变化，p-T图像是与p轴平行的直线，故A、C、D错误，B正确。] 6．被抽气体的最大体积是抽气机容积的百分之一，当上提活塞时，阀门a打开，阀门b关闭；当活塞向下运动时，阀门b打开，阀门a关闭。设抽气机中原来压强为76 cmHg，则抽3次后抽气机中气体压强最接近(　　) A．75.24 cmHg B．73.76 cmHg C．73.01 cmHg D．72.28 cmHg B　[设抽气前抽气机体积为V0，压强为p0。抽一次、两次、三次后抽气机内气体压强分别为p1、p2、p3，则有p0V0＝p1(V0＋ΔV)，p1V0＝p2(V0＋ΔV)，p2V0＝p3(V0＋ΔV)，ΔV＝，解得p3＝p0≈73.76 cmHg，故B正确。] 7．如图所示是一定质量的气体从状态A经状态B、C到状态D的p-T图像，已知气体在状态B时的体积是8 L，求VA、VC和VD，并画出此过程中的V-T图像。 解析：　A→B为等温过程，由玻意耳定律得pAVA＝pBVB 所以VA＝VB＝×8 L＝4 L B→C为等容过程，所以VC＝VB＝8 L C→D为等压过程，有＝ 则VD＝VC＝×8 L＝ L 此过程的V-T图像如图所示。 答案：　4 L　8 L　 L　见解析图 [能力提升] 8．如图所示，为一种演示气体实验定律的仪器——哈勃瓶。它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的导热平底大烧瓶，瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，封闭气体的压强为p0，在对气球缓慢吹气过程中，当瓶内气体体积减小ΔV时，压强增大20%，若使瓶内气体体积减小3ΔV，则其压强为(　　) A．1.2p0 B．1.5p0 C．1.8p0 D．2.0p0 D　[气体做的是等温变化，由玻意耳定律得p0V＝1.2p0(V－ΔV)，p0V＝p′(V－3ΔV)，解得p′＝2p0，故D正确。] 9.一定质量的气体经历一系列状态变化，其p-图线如图所示，变化顺序由a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，dc线段与p轴垂直，da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中(　　) A．a→b，压强减小、温度不变、体积增大 B．b→c，压强增大、温度降低、体积减小 C．c→d，压强不变、温度升高、体积减小 D．d→a，压强减小、温度升高、体积不变 A　[由题图可知，a→b过程，气体压强减小而体积增大，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比，气体发生的是等温变化，故A正确；由理想气体状态方程＝C可知pV＝CT，由题图可知，连接Ob的直线的斜率小，所以b状态时的温度低，b→c过程温度升高，同时压强增大，且体积也增大，故B错误；由题图可知，c→d过程，气体压强p不变，而体积V变小，由理想气体状态方程＝C可知气体温度降低，故C错误；由题图可知，d→a过程，气体体积V不变，压强p变小，由理想气体状态方程＝C可知，气体温度降低，故D错误。] 10．学校食堂采用高温消毒柜对公共餐具进行消毒，加热前柜内气体温度T1＝300 K，压强与外部气压均为p0＝1×105 Pa，若将柜门关好不漏气，加热一段时间后，柜内气体温度达到T2＝360 K后处于保温状态。 (1)求T2＝360 K时柜内气体的压强p； (2)将消毒柜放气阀打开，缓慢放气至柜内气体与外界压强相同，忽略放气过程柜内气体温度的变化，求放出气体与柜内剩余气体的质量比。 解析：　(1)升温过程为等容变化，＝ 解得p＝1.2×105 Pa。 (2)以柜内所有气体为研究对象，放气过程视为等温变化，pV＝p0V′ 解得V′＝1.2V 则放出气体与柜内剩余气体的体积比为＝＝ 压强和温度相同的气体密度相同，体积比即为质量比，放出气体与柜内剩余气体的质量比＝＝。 答案：　(1)1.2×105 Pa　(2) 11.如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在 A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左面汽缸的容积为V0，A、B之间的容积为0.1V0。开始时活塞在B处，缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297 K，现缓慢加热汽缸内气体，直到399.3 K。求： (1)活塞刚离开B处时的温度TB； (2)缸内气体最后的压强p； (3)在图中画出整个过程的p-V图像。 解析：　(1)汽缸内的气体初态时p1＝0.9p0，V1＝V0，T1＝297 K， 当活塞刚离开B处时，气体的状态参量p2＝p0，V2＝V0，T2＝TB，根据查理定律＝，即＝，解得TB＝330 K。 (2)随着温度不断升高，活塞最后停在A处时，气体的状态参量p4＝p，V4＝1.1V0，T4＝399.3 K， 根据理想气体状态方程有＝，得＝，解得p＝1.1p0。 (3)随着温度的升高，当活塞恰好停在A处时，气体的状态参量p3＝p0，V3＝1.1V0，T3＝TA， 由＝得＝，解得TA＝363 K。 综上可知，气体在温度由297 K升高到330 K过程中，气体做等容变化；由330 K升高到363 K过程中，气体做等压变化；由363 K升高到399.3 K过程中，气体做等容变化。故整个过程中p-V图像如图所示。 答案：　(1)330 K　(2)1.1p0　(3)见解析图 学科网（北京）股份有限公司 $$