第二章 专题探究一 玻意耳定律的应用-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019)

专题探究一玻意耳定律的应用 黑题 专题强化 很时：40min 题型1玻璃管问题 2 1.如图所示，开口向下并插入水银 以加速度a=3g水平向右做匀加速直线运动 槽中的粗细均匀的玻璃管内封闭 时，U形管左右两端的水银面的高度差为 着长为H的空气柱，管内水银柱 高于水银槽h,若将玻璃管向右 已知重力加速度为g,水银的密度为p,大气压 旋转一定的角度（管下端未离开 强为p=PgL,封闭气体温度保持不变，则U形 槽内水银面)，环境温度保持不变，则H和h 管水平部分的长度为 ( ) 的变化情况为 ( 号 3L A.H减小，h增大 B.H增大，h减小 4.(多选)试管内封有一定质量的气体，静止时 C.H和h都增大 D.H和h都减小 气柱长为Lo,大气压强为Po,其他尺寸如图所 2.一倒T形内壁光滑的细玻璃 示，当试管绕竖直轴以角速度w在水平面内 管，C端开口竖直向上，用水 匀速转动时气柱长变为L,设温度不变，管的 银密封A、B两部分理想气体， 横截面积为S,水银密度为p,则转动时管内被 已知A、B、C三部分气柱和对应三段水银柱长 封气体的压强为 ( 度均为10cm.外界大气压强为76cmHg.现将 细玻璃管绕B点在竖直面内顺时针缓慢旋转 90°，整个过程温度不变.则旋转后三段水银柱 状态为 1.20 A.potpl2亿+h-lt2) B%nl心么+) C.Po+pgL 小于 20 cn 题型2活塞汽缸问题 3.(2024·山东烟台期末)如 5.如图所示，水平放置的导 图所示，一辆上表面水平的 热汽缸内A、B两部分气 小车静止在水平面上，小车 体由横截面积为S的活塞 上竖直固定着内径均匀的 (厚度不计)隔开，活塞与汽缸光滑接触且不 U形细管，U形管的左端封闭、右端开口，管内 漏气初始时两侧气体的温度与环境温度相 装有水银，小车静止时，U形管左右两端的水 同，压强均为p,体积之比为V:V=2:3.现 银面等高，左端封闭气柱的长度为L,当小车 将汽缸缓慢转动，当转到竖直位置放置时，A、 第二章黑白题15 B两部分气体体积相同.已知重力加速度大小！9.(2024·安徽阜阳期末)如图所示，血压仪由 为g,则活塞的质量m为 ( 加压气囊、臂带、压强计等构成.加压气囊可将 A D.pS 外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气 5g B.3ns 5g 5g 5g 体的压强高于大气压强的差值，充气前臂带 6.如图所示，截面积不等的汽缸水平固定放置， 内气体压强为大气压强，体积为60cm3.每次 内壁光滑，活塞A的截面积S,=20cm2,活塞 挤压气囊都能将60cm'的外界空气充入臂带 B的截面积Sm=30cm2.两活塞用质量不计的 中，经5次充气后，臂带内气体体积变为 细绳连接，活塞A还通过细绳、定滑轮与质量 300cm3.已知大气压强为750mmHg,气体温 不计小桶相连，A和B之间封闭有一定量的理 度不变，忽略细管和压强计内的气体体积，则 想气体，且温度始终与外界保持相同.已知大 压强计的示数为 气压强po=1.0×10Pa保持不变，环境温度保 加压气襄 持不变，活塞A、B始终可以自由移动.若往小 桶中缓慢注人1kg细沙，发现汽缸内活塞A、 压强计 B向左移动了3cm,试求若再往小桶中缓慢 柠带 注人1kg细沙，活塞A、B移动的距离 A.60 mmHg B.90 mmHg C.120 mmHg D.150 mmHg 10.(2024·辽宁一模)（多选）如 图所示的家庭小型喷壶总容 积为1.4L,打气筒每次可将 压强为1.0×105Pa、体积为 0.02L的空气充入壶内，从而增加壶内气体 题型3充气、抽气问题 的压强为了保证喷壶的安全，壶内空气压强 7.(2024·重庆南开中学期中)过节、商场庆典、 不能超过5.0×10Pa:为了保证喷水效果，壶 婚庆…人们都喜欢以气球来欢庆美好的日 内气体压强至少为3.0×10Pa.当壶内空气压 子.某商场在周年庆祝活动时，小李用压强为 强降至1.0×10Pa时便不能向外喷水.现装人 18atm、体积为15L的气罐给气球充气（充气 1.2L的水并用盖子密封，壶内被封闭空气的 过程温度保持不变且忽略充气前气球内的气 初始压强为1.0×10Pa壶中喷管内水柱产生 体)，若充气后每个气球压强为2.5atm、体积 的压强忽略不计，壶内空气可视为理想气体且 为1L,则最多可以充气球的个数为( 温度始终不变，则下列说法正确的是 A.86 B.93 C.96 D.100 A.为了保证喷水效果，打气筒最 8.一个体积为2V。的钢瓶中，装有压强为P%的 少打气20次 氧气在恒温状态下用容积V。的抽气筒抽气， B.为了保证喷壶安全，打气筒最 则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为( 多打气50次 C.若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向 8 6 B.2 外喷水，可向外喷出水的体积为0.8L 8 C.P 16 D.若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向 D. 外喷水，可向外喷出水的体积为1L 选择性必修第三册：RJ黑白题16压轴挑战 Lo-L+- :若以被封闭气体为研究对象，由等温变化可知 5AD解析：AC若m=P ,对活塞AB有p,S=PS+mg,解得 Lo P,=2印，单向阀未打开，所以气室2内的气体质量不变，气室 PL,S=plS,解得p=之P,故选AD 1内气体质量不变，压强也不变.根据玻意耳定律得x,S= 5.C解析：设AB两部分气体的总体积为V,对A气体，初状 S,解得，=子，所以活塞下移 2 ,A正确，C错误 态Pn=p,Vm= ，未秋态pe,e=宁.根据玻意耳定 _PoS 若m=2g对活塞AB有p,S=pS+mg,解得n=1.5p,单 律可得pnn=pee对B气体，初状态pm=p,。=子，未 向阚未打开，所以气室2内的气体质量不变.气室1内气体 状态a=,Pe=p+肾根据玻意耳定律可得Pmn 质量不变，压强也不变.根据玻意耳定律得P2x,S=PS,解得 兰所以活落下移4=-子，B倍误D若m Paa联合解得a智故选C 6.2.5cm解析：开始时活塞A,B处于静止状态，合力为零，设 对活塞AB有P,S=oS+mg,解得p=4p,单向阀打开，如果 汽缸内气体压强为P,体积为VP,(S。-S,)=Po(Sa-S,),若 气室2的气体未完全进人气室1，则有，S+2p%S=4px3S, 往小桶中缓慢注人1kg细沙，设汽红内气体压强为2，体积 解得与一头假设不成立，所以气体完全进人气室1，则有 为V2P2(S。-S,)-Po(Sa-S)=m1g,气体发生等温变化， 户V,='2,根据题意：V,-2=L,(S。-S,),若再往小桶中缓 %S+2印%IS=P,S,解得p,=3p,D正确.故选AD. 慢注入」kg细沙，设汽缸内气体压强为P、体积为V, 专题探究一玻意耳定律的应用 P(Se-S,)-%(S-S,)=(m,+m,)g,气体发生等温变化 P,=P根据题意2-V,=L(S-S,),联立解得2= 2.5cm. 黑题专题强化 7.B解析：由玻意耳定律可知P,V=2(V+n。),代入数据 1.D解析：设大气压为Po,封闭气休压强P=P。pgh,玻璃管绕 18m×15L=2.5am×(15L,+n×1L),解得最多可以充气球 其最下端的水平轴偏离竖直方向一定角度，假设H不变，则 的个数为n=93,故选B 水银柱的有效高度h变小，封闭气体压强变大，根据玻意耳 8.D解析：钢瓶的容积为2V。,抽气简容积为V。,最初钢瓶内 定律可知，封闭气体体积减小，故水银柱会升高，即H要减 气体压强为，抽气过程气体温度不变，由玻意耳定律，第 小：再假设h不变，则H会诚小，根据玻意耳定律，封闭气体 一次抽气有P%·2V%=P,。+P,·2Va,第二次抽气有严，· 压强会增加.故h也要诚小，故ABC错误，D正确. 2。=p2+p2·2。,第三次抽气有P2·2V=P,'n+p3·2o, 2.C解析：依题意，对A,B部分气体研究，将细玻璃管绕B点 第四次抽气有户·2V。=P。+p4·2V。,经过计算有P= 在竖直面内顺时针缓慢旋转90°后，设A部分的水银柱长度 1 为l,B部分的水银柱长度为2，根据玻意耳定律有P,· 8Po放选D 10S=p(20-4)S,Pm·10S=P(20-42)S,其中P1=m+Pa= 9.D解析：设充气前臂带内气体体积为V,=60cm,每次挤压 86 cmHg,P=(76-,)cmHg,Pe=(76+4)cmHg,联立以上式 气囊充人气体体积为V。=60cm3,充气后臂带内气体体积 子，求得1，=7.5cm,2=10cm,可得l1+l2<20cm,故选C 为V2=300cm3,根据玻意耳定律P,,+5V。=2V2,其中 3.B解析：设U形管的横截面积为S,根据题意可知小车静止 P1=%=750 mmHg,解得2=900mmHg,压强计示数为臂带 时，左侧封闭气体的压强P,=%=pg,小车向右做匀加速运 内气体的压强高于大气压强的差值，则压强计的示数为 动时，水银柱受到向右的合外力，则左侧气体的压强较大，左 △p=pP,=150mmHg,故选D. 侧水银面的高度会上升，右侧水银面的高度下降，两端水银 10.AC解析：A.为了保证喷水效果，设打气简最少打气n次， 面的高度差为宁·则左侧水银面上升的高度为子左管中的 则有pm'。+p△V=p,V,其中%=l.0×103Pa,V。=1.4L- 1,2L,=0.2L,4V=0,02L,p1=3.0×10Pa,解得n=20, 气体由玻意耳定律得n,S=,s(L-专)，可得小车以加速 故A正确：B.为了保证喷壶安全，打气筒最多打气m次，则 有oV。+mpo△V='。,其中户=5.0×103Pa,解得m=40,故 度a2 :水平向右做匀加速直线运动时，左侧封闭气体的 B错误：CD.若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷 水，设可向外喷出水的体积为V,则有PV=(V。+V),解 得V,=0.8L,故C正确，D错误故选AC 压强=3PgL设水平部分的长度为x,以水平管内长为x 第3节气体的等压变化和等容变化 的水银为研究对象，由牛顿第二定律得P,S+PgS· 第1课时气体的等压变化 pmS·a,联立解得x=孔，故选R 白题 基础过关 4 4.AD解析：以水银柱为研究对象，水平方向受力为向右的 1.A 解析：在压强不变的情况下，由盖吕萨克定律 刀=C,得 PaS,向左的pS,由牛顿第二定律，知S-PaS=ma= A 7C,当温度的增量相同时，体积的增量相同，故4y= ,又m=pSL,则p=Po+pl,w2L2+ △V,故选A. 选择性必修第三册·RJ黑白题06