课时梯级训练(9) 实验：探究气体等温变化的规律（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

课时梯级训练(9)　实验：探究气体等温变化的规律 1．如图所示，用气体压强传感器“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”，下列说法正确的是(　　) A．注射器必须水平放置 B．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 C．活塞移至某位置时，应等状态稳定后再记录数据 D．实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得 C　解析：实验时注射器如何放置对实验结果没有影响，A错误；推拉活塞时，动作要慢，使其温度与环境保持一致，B错误；活塞移至某位置时，应等状态稳定后再记录数据，C正确；注射器中封闭一定质量的气体，用压强传感器与注射器相连，通过数据采集器和计算机可以测出注射器中封闭气体的压强，体积可以从注射器上的刻度读出，D错误。 2．将小试管倒扣在广口瓶内的水银中。此时试管恰好浮于水面，如图所示。如果环境温度不变，而大气压变大，则以下物理量保持不变的是(　　) A．管内气体压强 B．管内气体密度 C．试管露出水银面的高度 D．管内外液面高度差 D　解析：试管内气体压强为p＝p0＋pgh，当外界的大气压强增大时，试管中气体的压强增大，体积减小，密度增大；根据物体的沉浮条件F浮＝G漂浮＝ρ液gV排，因为物体重力不变，所以V排不变，故试管内外的水银面高度差不变，因此试管将下沉一些。D正确。 3．(多选)如图所示是一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中(　　) A．从A到B的过程温度升高 B．从B到C的过程温度升高 C．从A到B再到C的过程温度先降低再升高 D．A、C两点的温度相等 AD　解析：作出过B点的等温线如图所示，可知TB>TA＝TC，故从A到B的过程温度升高，A正确；从B到C的过程温度降低，B错误；从A到B再到C的过程温度先升高后降低，C错误；A、C两点在同一等温线上，温度相同，D正确。 4．如图所示，三个完全相同内壁光滑且导热性能良好的汽缸，用三个质量相同的活塞密封住质量相等的空气。现让a汽缸处于静止状态，b汽缸做自由落体运动，c汽缸在倾角为30°的光滑固定斜面上向下做匀加速直线运动。不考虑空气阻力；环境温度保持不变，各个活塞均相对于汽缸保持静止，a、b、c三个汽缸内空气柱对应的长度关系为(　　) A．Lb＝Lc>La B．Lb＝Lc＝La C．Lb>Lc>La D．Lb>Lc＝La A　解析：设大气压为p0，对a管，以活塞为研究对象，根据牛顿第二定律得p0S＋mg＝paS，可得pa>p0，b管做自由落体运动，处于完全失重状态，封闭气体的压强等于大气压，即pb＝p0，对c管，以活塞为研究对象，根据牛顿第二定律得p0S－pcS＋mg sin 30°＝ma，对c管和活塞为整体，有Mg sin 30°＝Ma，可得a＝g sin 30°＝，联立解得pc＝p0，可得pa>pb＝pc，根据玻意耳定律有C＝pV＝pSL，可得a、b、c三个汽缸内空气柱对应的长度关系为Lb＝Lc>La，A正确。 5．如图，封有空气的玻璃瓶开口向下静置于恒温水中。将其缓慢往下压了一小段距离，此过程中气体的质量保持不变。不考虑气体分子间的相互作用，则能反映瓶内气体状态变化的图像是(　　) C　解析：由题意可知气体经历等温变化，且压强增大，体积减小，根据玻意耳定律可知p与V的乘积不变，即p－V图像应为双曲线的一支，p－图像应为过原点的倾斜直线，A、B、D错误，C正确。 6．肺活量是指在标准大气压p0下，人尽力呼气时呼出气体的体积，是衡量心肺功能的重要指标。如图所示为某同学自行设计的肺活量测量装置，体积为V0的空腔通过细管与吹气口和外部玻璃管密封连接，玻璃管内装有密度为ρ的液体用来封闭气体。测量肺活量时，被测者尽力吸足空气，通过吹气口将肺部的空气尽力吹入空腔中，若此时玻璃管两侧的液面高度差设为h，大气压强为p0保持不变，重力加速度为g，忽略气体温度的变化，则人的肺活量为(　　) A．V0 B．V0 C．V0 D．V0 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：p1＝p0，V1＝V0＋V，末状态p2：V2＝V0，根据压强关系有p2＝p0＋ρgh，根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2，联立解得V＝V0，C正确。 7．如图所示，内径均匀的U形管中装入水银，两管中水银面与管口的距离均为l＝10.0 cm，大气压强p0取75.8 cmHg，将右侧管口封闭，然后从左侧管口处将一活塞缓慢向下推入管中，直到左右两侧水银面高度差达h＝6.0 cm为止。求： (1)右侧管内气体此时的压强； (2)活塞在左侧管内移动的距离(保留一位小数)。 答案：(1)108.3 cmHg　(2)6.4 cm 解析：(1)设U形管横截面积为S，则右侧气体的体积为 V＝(l－)S 取右侧气体为研究对象，根据玻意耳定律有 p0lS＝p2(l－)S 解得 p2＝＝ cmHg＝108.3 cmHg。 (2)设活塞在管内移动的距离为x，则左侧气体的体积为 V′＝(l＋－x)S 左侧气体的压强为 p1＝p2＋h 取左侧气体为研究对象，由玻意耳定律得 p0lS＝p1(l＋－x)S 解得 x＝6.4 cm。 8．在地质科考工作中，测量矿石的密度是一项经常进行的工作。现有一矿石需测量其密度，其质量可通过托盘天平测量，现采用气压型(干式)体积测量仪测量其体积，然后通过ρ＝测算该矿石的密度。图甲为一小型便携式气压型体积测量仪，压气筒A和测量罐B高均为L＝20 cm，横截面积S＝5×10－2 m2的连通导热汽缸。现将待测矿石置于测量罐B内，汽缸内封闭有一定量的理想气体(氮气)，C为质量、厚度均不计且润滑良好的密闭活塞。测量罐外界大气压为p0＝1.01×105 Pa，环境温度为27 ℃，初始时活塞与缸底间距L＝20 cm。现在活塞上施加压力F0＝5.05×103 N(如图乙所示)，活塞缓慢下移，待缸内温度再次和环境温度相等时，测量出活塞与缸底的间距为L′＝15 cm。求： (1)加压稳定后封闭汽缸内的气体压强为多少； (2)矿石的体积为多少。 答案：(1)2.02×105 Pa　(2)1.5×10－2 m3 解析：(1)初始时刻，活塞保持静止，说明封闭汽缸内、外压强相等。外界大气压为 p1＝p0＝1.01×105 Pa 活塞上施加压力后封闭汽缸内的气体压强为 p2＝p0＋＝2.02×105 Pa。 (2)设不规则物体的体积为Vx，则初始时缸内气体体积为 V1＝2LS－Vx 加压后缸内气体体积为 V2＝(L＋L′)S－Vx 根据玻意耳定律 p1V1＝p2V2 解得 Vx＝1.5×10－2 m3。 学科网（北京）股份有限公司 $$