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

外界压强增大时，管内封闭气体压强p增大，根据玻意耳 故A错误：BCD.当气室2内的压强刚好到达2时，对 定律p=C可以知道气体的体积减小，则n,下降，故选D 活塞受力分析，根据共点力平衡可得P,S+mg=2p,S,解 9.A解析：设h,=I6cm,h2=4cm,h,=10cm,初态V= (h,+h,-h,-h)S,P,=P+4cmHg,从右侧端口缓慢注人水 得mP、m3p、时，单向阀门开启且活塞 g <m=2g8 银.恰好使水银柱下端到达右管底都，则末态2=，S,P2= 稳定时，对于气室12内气体，等温变化有p%IS+2。IS= Pm+(△h+4)cmHg,由等温变化p,V,=p,,该过程中注人 pL,'S,对活塞受力分析，由共点力平衡可得pS+mg=p"S, 右管水银柱的高度为△h=10cm,故选A. 10.D解析：竖直放置时，对活塞有mg+pS=PS,水平位置 联立解得=所以活塞下降=2让-号-，放 时，两端气体压强相等，设为，则对左端气体有P2 BC错误，D正确 故选D. 水，对右端气体有，乞叫，联立以上方程解得之 专题探究一玻意耳定律的应用 器故D正确，A错提放选D 1.D解析：设大气压为Pu,封闭气体压强p=P。-Pgh,玻璃管 绕其最下端的水平轴偏离竖直方向一定角度，假设H不 11.D解析：A.作出过B点的等温线如图所示，可知T> 变，则水银柱的有效高度h变小，封闭气体压强变大，根据 T,=T,故从A到B的过程温度升高，A错误：B.从B到 玻意耳定律可知，封闭气体体积减小，故水银柱会升高， C的过程温度降低，B错误：C.从A到B再到C的过程温 即H要减小：再假设h不变，则H会诚小，根据玻意耳定 度先升高后降低，C错误：D.A,C两点在同一等温线上 律，封闭气体压强会增加，故h也要减小，故ABC错误， 温度相同.D正确.故选D. D正确. 2.C解析：依题意，对A、B部分气体研究，将细玻璃管绕B 点在竖直而内顺时针缓慢旋转90°后，设A部分的水银柱 长度为山1，B部分的水银柱长度为l,根据玻意耳定律有P ·10S=p(20-4,)S,Pm·105=p(20-42)S,其中Pu=+ PA=86cmHg,Pi=(76-4,)cmHg,pA=(76+4)cmHg,联立以 上式子，求得l=7.5cm,2=10cm,可得4，+l2<20cm,故 第2关（练准确率） 选C 12.B解析：以A管中的水银为研究对象，则有S+ 3.C解析：由题意可知，初状态时B的压强Pa=2pgh+Pgh= pghSe0s8=pS,B管内压强为p=Po-pghc0s8,可知p<P 3gh,加速稳定后，上部空气柱长度是下部空气柱的3倍， 所以B的压强增大，A的压强威小，所以玻璃管的加速度 B管内封闭气体的压强比大气压强小csB高汞柱：且B 管内水银面要比管外水银面高出hoA故选B. 13.C解析：设气泡的体积分别为V,、V,初态时气泡的压强 向上.且可知1，+从。=21.，=刘，则，=2，=子根据玻 5,可得A变化后的压强为 31 P,=Po+pgh,=3×10Pa,在10m深处时气泡的压强P2= 意耳定律可得2pgh·lS=p· Po+pgh,=2×10Pa,根据玻意耳定律得p,V,=P,y2,解得 V2 了3，休积应变为原来的1.5倍故选C =Ph,根据玻意耳定律可得3g·S=p。·了s,可得 B变化后的压强为PB=gh,故AB错误：CD.对水银柱， 14.C解析：设人的肺活量为V,将空腔中的气体和人肺部 的气体一起研究，初状态有P,=P6,V,=V,+V:末状态有 根据牛顿第二定律有nmS-p,S-pghS=phsa,可得a= 38, P2,,=V根据压强关系有P=Po+Pgh,根据玻意耳定律 故C正确，D错误故选C 有p,y,=,山，联立解得=，故选C 4。A解析：以水银柱为研究对象，其两端的压力差为向心 P。 力，水平方向受力为向右的PS,向左的S,由牛顿第二定 15.D解析：设大气压为Po对a管，a管竖直向下做自由落 体运动，处于完全失重状态，封闭气体的压强等于大气 压，即p.=P对b管，以水银为研究对象，根据牛顿第二 定律得pS-PS-mg=mg,得pP>Pa.对c管，以水银为研究 以，心（化+忆-1+宁）若以被封闭气体为研究对象，由等 对象，根据牛顿第二定律得PoS-pS+mgsin45°=ma,对c 管和水银整体，有Mgsin45°=Ma,得a=gsin45°，解得 温变化可知P,S=S,解得p=P,故BCD错误， P,=pm,可得P>P.=P.根据玻意耳定律有pV=C,可得L< A正确 L=L,ABC错误，D正确.故选D. 5.C解析：设A,B两部分气体的总体积为V,对A气体，初 第3关（练思维宽度） 16.D解析：A.当活寒刚好到达CD位置时，对气室1、2内 软态pm=p,。=号，未状态pa=,。=宁，根据玻意 的气体，根据玻意耳定律可得PIS+2S=p'1S,解得 耳定律可得PV,=Pe'e对B气体，初状态Pm=p,Vm三 p'=3.对活塞受力分析，根据共点力平衡可得PoS+mg= p'S,解得m 2p3若m2 3poS 2poS 此时，单向阀门已向 号未状态e=宁，Pe印：学根搭玻意耳定律可得 下开启且活塞已经到达CD位置，故气室1的压强为3， Pa Vn=peym,联合解得m=,故选C 选择性必修第三册学霸04 6.25m解析：开始时活寒A、B处于静止状态，合力为零 气体体积碱小，B管中水银面上升，为使两管水银面等高， 设汽缸内气体压强为P1,体积为V,P,(S。-S,)=P(S 应把A管上移.故3错误.④正确.①④正确.故选B -S,),若往小桶中缓慢注入1kg细沙，设汽缸内气体压强 3.A解析：设上午8时教室内的空气质量为m,下午2时教 为P、体积为VP(Sa-S,)-(Sg-S,)=mg,气体发生等 室内的空气质量为m',以上午8时教室内的空气为研究对 温变化，P1V,=p2,根据题意：V,-2=L,(Sm-S,),若再往 小桶中缓慢注人1kg细沙，设汽缸内气体压强为、体积 象，由盖-吕萨克定律，有 .,解得V,= T T,T2' 为VP3(Sm-S,)-Po(Sg-S,)=(m,+m)g,气体发生等温 273+27 变化2=3V根据题意V2-V=L,(Sg-S,),联立解得 273+17书 y,空气溢出后，教室内的空气质量与空气 29 L,=2.5cm 7.C解析：设充气次数为n次，根据玻意耳定律p,V。+p× 密度成正比，所以有_上.29 m上0故选A 0.02V。=p2.代人数据0.3×10°Pa×V。+10Pa×0.02,×n= 4.B解析：ABC.令外界环境压强与密封气体压强分别为 0.48×103Pa×V。,解得n=9,故选C. PoP1,对活塞与硬杆整体分析有PS,+p,Sa=pS,+pSg,解 8.D解析：钢瓶的容积为2V。,抽气筒容积为V。,最初钢瓶 得P。=P,可知，气体发生的是等压变化，根据盖-吕萨克 内气体压强为P,抽气过程气体温度不变，由玻意耳定律， 第一次抽气有Po·2V。=p,V。+p,·2Va,第二次抽气有P1· 定律有了元，可知，当缸内气休温度缓慢下降到了时， 2V。=。+P:·2V。,第三次抽气有2·2。=V%+P 密封气体体积将随之减小，由于活塞用硬杆相连，两活塞 ·2V。,第四次抽气有3·2V。=pVn+p4·2Vo,经过计算有 移动的距离相等，当体积减小时，活塞应向横截面积较小 1 87Pn故选D 的活塞一侧移动，即活塞将向右移动，故AC错误，B正确： P4 D.根据上述可知，活塞再次静止时，缸内气体的体积、温度 9.A解析：根据玻意耳定律可知pPV+5paV。=P1×5V,已知 与降温前相比都发生了变化，而压强没有发生变化，故 Po=750mmHg,V。=60cm3,p1=(900+750)mmHg= D错误故选B. 1650mmHg,代人数据整理得V=30m3,故选A. 5.(1)均匀(2)t=(24.5+0.25h)℃(3)偏大，见解析 10.D解析：AB.设取水器下压m次后.桶中的水才能从出 水口流出.以原来桶中空气和打入的空气为研究对象，设 解析：(1)根据)=C,浦柱休积随温度均匀变化.则刻度是 开始时压强为P,体积为'，则p,=P%=1×10Pa,V,= 均匀的.(2)初状态：V,=(357+0.3×10)cm3=360cm3,T,= [(20-12)×10'+300n]m,设桶中空气和打入的空气后 (273+27)K=300K,任意态：V2=(357+0.3×h)cm3,T2= 来的体积为V2,压强为2，则=(20-12)×10'cm3,由玻 意耳定律得p,V,=,2,婴使桶中水能从出水口流出，则 (273+t)K,由 7元，得：1=(245+025)℃.(3)由5 有%peh,联立各式解得m>号，所以取水器至少按 T ,可得：乃=T,由于油柱重力产生压强的影响没有 压2次后，桶中水才能从出水口流出.AB错误CD.水桶 了，V2偏大，则测得的T2偏大 高度6，=002 Q02m=1m,装满水时，水面距离出水口高度 第2关（练准确率） 6.D解析：在0℃和273℃两个状态时，由盖-日萨克定律 4h=50m-20-12 20h,=50cm-40cm=10em,再压出4L 0.3m3 可知，对气体a有273+273)K=273K,对气体6有 水后桶内液面与出水口高度差为，=20-12+4 20 。+△h= 273+273)K23K解得北=06m.=02m,4V 70cm,则有P,=po+pgh2,解得户=1.07×10Pu.由于外界 温度保持不变，根据玻意耳定律有nP'。+p,?=p,:,其 V.-V=0.4m3,选项D正确. 中V。=0.3L,=(20-12)L=8L,3=(20-12+4)1= 7.C解析：设刚好从地面浮起时气袋内的气体密度为P1,则 12L.解得n‘=16.1.可知.若要再压出4L水.至少需按 升起时浮力等于孔明灯和内部气体的总重力，有Pg'。 压17次.C错误，D正确.故选D. =Mg+p,gV。将气袋内的气体温度升高时，气体视为等压变 化，原来的气体温度升高时体积为V。,升高后体积为V 第3节气体的等压变化和等容变化 (有V。留在气袋内)，根据质量相等则有pV。=P,V,原来 的气体温度升高后压强不变，体积从V。变为'，由等压变 第1课时气体的等压变化 化得=，根据题意7≤1.57，联立解得=1 第1关（练速度） T。T 1.A解析：在压强不变的情况下，由盖-吕萨克定律 T=C. =k≤故选C 得d =C,当温度的增量相同时，体积的增量相同，故 8.B解析：AB.活塞位于汽缸正中间时，以汽缸为研究对 象，由平衡条件得pP,S=Mg+PS,当活塞在汽缸的最下端 △V=△V2.故选A. 时，缸内气体温度为T,压强为P,此时仍有P,S=Mg+PS, 2.B解析：①②使U形管两端水银面一样高，即保持封闭气 可得=？，可知缸内气体为等压变化，由盖-吕萨克定律 体的压强始终等于外界大气压而不变，若把烧瓶浸在热水 中，气体体积增大，A中水银面上升，为使两管水银面等高， 可得上上 7得刀=27+273)x1SK600K.则能 1 应把A下移，故①正确，②错误：③④若把烧瓶浸在冷水中 参考答案学霸05专题探究一 玻意耳定律的应用 题型1玻璃管问题 加速度a做竖直方向的匀加速运动，稳定 1.如图所示，开口向下并插入水银 后，上部空气柱长度是下部空气柱的3倍， 槽中的粗细均匀的玻璃管内封 已知运动过程中整个管内各处的温度不 闭着长为H的空气柱，管内水银 变，则 ( 柱高于水银槽h,若将玻璃管向 A.此时B段气体压强为0.6Pgh 右旋转一定的角度（管下端未离开槽内水银 B.玻璃管加速度a的方向向下 面)，环境温度保持不变，则H和h的变化情 C.玻璃管加速度a的大小为 况为 ( A.H减小，h增大 B.H增大，h减小 D.玻璃管加速度a的大小为 38 C.H和h都增大 D.H和h都减小 4.试管内封有一定质量的气体，静止时气柱长 2.(2023·山东青岛期中)一倒T型内壁光滑的 为L。,大气压强为Po,其他尺寸如图所示，当 细玻璃管，C端开口竖直向上，用水银密封A、 试管绕竖直轴以角速度ω在水平面内匀速转 B两部分理想气体，已知A、B、C三部分气柱 动时气柱长变为L,设温度不变，试管的横截 和对应三段水银柱长度均为10cm.外界大气 面积为S,水银密度为P,则转动时试管内被 压强为76cmHg现将细玻璃管绕B点在竖直 封气体的压强为 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 Aplu2(么+h-l+2) B.popLw2亿+) C.Po+pgL LPo 0. 小于 题型2活塞汽缸问题 20 cm 5.（2023·云南曲靖二模) 如图所示，水平放置的导 3.如图所示，两端封闭、粗细均匀的竖直玻璃管 热汽缸内A、B两部分气 内有A、B两段长度均为1的理想气体气柱和 体由横截面积为S的活塞（厚度不计）隔开， 一段长为h的水银柱，且气柱A的压强等 活塞与汽缸光滑接触且不漏气.初始时两侧 于2pgh(p为水银的密度).当玻璃管以某一 气体的温度与环境温度相同，压强均为，体 第二章学霸015 积之比为V:V=2:3.现将汽缸缓慢转动，8.一个体积为2V。的钢瓶中，装有压强为Po的 当转到竖直位置放置时，A、B两部分气体体 氧气.在恒温状态下用容积V。的抽气筒抽气， 积相同.已知重力加速度大小为g,则活塞的 则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为() 质量m为 ( 8 16 16 A.s B.3ns C.2 D.DS A27B.270 c, 5g 5g 5g 5g 9.(2022·安徽舒城中学期中)血压仪由加压气 6.（2023·辽宁大连质检)如图所示，截面积不 囊、臂带、压强计等构成，如图所示.加压气囊 等的汽缸水平固定放置，内壁光滑，活塞A的 可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带 截面积S4=20cm2,活塞B的截面积Sg= 内气体的压强高于大气压强的数值.充气前臂 30cm2.两活塞用质量不计的细绳连接，活 带内气体压强为大气压强，体积为V,每次挤 塞A还通过细绳、定滑轮与质量不计小桶相 压气囊都能将60cm3的外界空气充入臂带 连，A和B之间封闭有一定量的理想气体，且 中，经5次充气后，臂带内气体体积变为5V. 温度始终与外界保持相同.已知大气压强P。= 压强计示数为900mmHg.已知大气压强等于 1.0×10Pa保持不变，环境温度保持不变，活 750mmHg气体温度不变.忽略细管和压强计 塞A、B始终可以自由移动.若往小桶中缓慢 内的气体体积则V等于 ( 注入1kg细沙，发现汽缸内活塞A、B向左移 A.30 cm 加压气蒙 细管 动了3cm,试求若再往小桶中缓慢注入1kg B.40 cm' 细沙，活塞A、B移动的距离。 C.50 cm3 压孩计 D.60 cm3 臂带 10.(2023·山东潍坊三模)如图所示，桶装水的 小相 容积为20L,为取水方便，在上面安装一个 取水器.某次取水前桶内气体压强为1× 10Pa,剩余水的体积为12L,水面距出水口 的高度为50cm.取水器每按压一次，向桶内 打入压强为1×10Pa、体积为0.3L的空气 已知水桶的横截面积为0.02m2,水的密度 题型3充气、抽气问题 为1×103kg/m3,大气压强为1×10Pa,重力 7.(2023·辽宁丹东期末)篮球赛前对篮球的检 加速度为10m/s2,取水过程中气体温度保 查是一项重要工作.比赛用球的体积为V。,标 持不变，则 准气压为0.48~0.62bar(1bar=10Pa).有一 A.取水器至少按压1次， 篮球经检测发现气压为0.3bar,现用打气筒 水才能从出水口流出 对其充气，打气筒每次能充入压强为10Pa、 B.取水器至少按压3次， 体积为0.02V。的气体，气体可视为理想气体， 水才能从出水口流出 忽略充气过程温度和篮球体积的变化，则为 C.若要压出4L水，至少需 达到比赛用球标准，充气次数至少为( 按压16次 A.2 B.6 C.9 D.16 D.若要压出4L水，至少需按压17次 选择性必修第三册学霸016