课后提升练（4）气体实验定律（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

课后提升练(四)　气体实验定律 [对应学生用书P120] 1．一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的(温度不变，水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2)(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．3倍 B．2倍 C．1.5倍 D． C　解析：气泡在上升过程中经历了一个等温过程，大气压强为p0＝1.0×105 Pa，20 m深处的湖水压强为ph1＝ρ水gh1＋p0＝3.0×105 Pa，10 m深处的湖水压强为ph1＝ρ水gh2＋p0＝2.0×105 Pa，根据玻意耳定律有＝＝，故C正确。 2．(2022·上海南洋模范中学高二其中)一定质量的气体在等容变化过程中，温度每升高1 ℃，压强的增加量等于它在300 K时压强的(　　) A． B． C． D． C　解析：气体体积不变，是等容变化，根据查理定律公式＝C，可知＝，故＝＝，C正确。 3．(2022·上海松江二模)一定质量的气体在等温过程中，压强p与体积V的关系图线可能为(　　) D　解析：一定质量的理想气体发生等温变化时，压强与体积成反比，即pV＝C；则p-V图像是双曲线的一支。 4. (多选)(2022·福建泉州科技中学高二期末)在一次科学晚会上，某老师表演了一个“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗，在一个碗内烧了一些纸，然后迅速把另一个碗扣上，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉，试图把两个碗拉开，如图所示。当两边的人各增加到5人时，恰能把碗拉开。已知碗口的面积约为400 cm2，环境温度为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa，每人平均用力为200 N。假设实验过程中碗不变形，也不漏气。绝对零度为－273 ℃，下列说法中正确的是(　　) A．浇水过程中不锈钢碗内的气体压强逐渐增大 B．碗快要被拉开时，碗内封闭气体的压强约为2.5×104 Pa C．不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度约为127 ℃ D．浇水过程中不锈钢碗内气体分子单位时间内撞击单位面积的次数减少 CD　解析：在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度，温度降低，体积不变，由＝C可知，压强减小，分子平均动能减小，平均速度减小，不锈钢碗内气体分子单位时间内撞击单位面积的次数减少，故D正确，A错误；每人平均用力为200 N，则快要被拉开时，对单边半个球受力分析，pS＋5F＝p0S，解得p＝7.5×104 Pa，故B错误；对球内气体分析，气体做等容变化＝，T＝300 K，解得T0＝400 K，t＝(400－273) ℃＝127 ℃，故C正确。 5．(2022·福建三明一中高二月考)如图所示的是A、B两部分理想气体的V－t图像，设两部分气体是质量相同的同种气体，根据图中所给条件，可知(　　) A．当t＝273 ℃时，A气体的体积比B的大0.2 m3 B．当tA＝tB时，VA∶VB＝3∶1 C．当tA＝tB时，VA∶VB＝1∶3 D．A、B两部分气体都做等压变化，它们的压强之比pA∶pB＝3∶1 B　解析： 作出V-T图像，如图所示。根据图像可得VA＝kAT＝TA，VB＝kBT＝TB，当t＝273 ℃时，VA＝×(273＋273)m3＝0.6 m3，VB＝×(273＋273)m3＝0.2 m3，A气体的体积比B气体的体积大ΔV＝(0.6－0.2)m3＝0.4 m3，故A错误；当tA＝tB时，＝，故B正确，C错误；根据理想气体的状态方程＝C，可知＝，代入数据得＝，故D错误。 6．(2021·山东莱州高二期末)在机场、车站等人员流动大的地方，为了防止新冠病毒传染，某企业研发了应急负压隔离舱，一旦发现发热等症状的疑似病人，在医护人员到达之前，能快速安全隔离。该设备采用负压排风技术，并将排出的空气利用专门的装置进行消毒处理。 (1)若大气压为100 kPa，负压舱的内部尺寸为2 000 mm×1 200 mm×1 990 mm(长、宽、高)，计算得出内部体积V0＝4.776 m3，若要使舱内压强减小10 kPa，则排风系统要将一个大气压下的空气排出多大的体积？(结果保留3位有效数字) (2)研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56 ℃时，经过30分钟就可以灭活。现将排风系统排出的气体用轻质绝热活塞封闭在绝热汽缸下部a内，汽缸顶端有一绝热阀门K，汽缸底部接有电热丝E，a内封闭气体的初始温度t1＝27 ℃，活塞与底部的距离h1＝60 cm，活塞在汽缸的中间位置，活塞和汽缸间的摩擦不计，如图所示。若保持阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离h2＝66 cm，持续30分钟后，试分析说明a内新冠病毒能否被灭活？ 答案：(1)0.478 m3　(2)能 解析：(1)负压舱内部体积V0＝4.776 m3，大气压p0＝100 kPa，设负压舱内一个大气压下的空气压强变为p1＝90 kPa，整个过程为等温变化，由玻意耳定律得 p0V0＝p1V1，p0Vx＝p1(V1－V0) 解得需抽出一个大气压下空气的体积为Vx≈0.478 m3。 (2) 加热过程是等压变化，由盖—吕萨克定律得＝，解得T2＝330 K＝57 ℃>56 ℃，因此持续30分钟后，可将新冠病毒灭活。 7．(2022·辽宁高二期中)如图所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧汽缸内有一电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度和体积均相等。现给电热丝通电，一段时间后切断电流。当缸内气体再次达到平衡时，右侧气体的热力学温度为初始时的1.5倍。下列说法正确的是(　　) A.再次平衡时左边气体的压强小于右边气体的压强 B．再次平衡时右边气体的体积为初始时的 C．再次平衡时左边气体的体积大于初始时的 D．再次平衡时右边气体的压强为初始时的1.5倍 C　解析：再次平衡时左边气体压强等于右边气体压强，故A错误；再次平衡时右边气体的体积应大于初始时的体积，故B错误；设初始状态两部分气体体积均为V，温度均为T，压强均为p，加热后达到平衡时，两部分气体体积分别为V右、V左，压强均为p1，左边气体温度为T0，对右边气体有＝，对左边气体有＝，得V左＝V，T0>T，所以V左>V，故C正确；对右边气体＝则＝<1.5，故D错误。 8．(2022·福建三明一中高二月考)如图所示，水平地面上放置一个内壁光滑的绝热汽缸，汽缸开口朝上，缸内通过轻质活塞封闭一部分气体。初态时气体压强为一个大气压，温度为27 ℃，活塞到汽缸底部的距离为30 cm。现将缸内气体缓慢加热到427 ℃，缸内气体膨胀而使活塞缓慢上移，这一过程中气体内能增加了100 J。已知汽缸横截面积为50 cm2，总长为50 cm，大气压强为1.0×105 Pa。汽缸上端开口小于活塞面积，不计活塞厚度，封闭气体可视为理想气体。求： (1)活塞刚到汽缸顶部时封闭气体的温度； (2)末态时(427 ℃)缸内封闭气体的压强。 答案：(1)227 ℃　(2)1.4×105 Pa 解析：(1)由题意可知，在活塞移动到汽缸口的过程中，气体发生的是等压变化。设活塞的横截面积为S，活塞未移动时封闭气体的温度为T1，活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体的温度为T2，则由盖—吕萨克定律可知＝ 又T1＝(273＋27)K＝300 K，h1＝30 cm，h2＝50 cm，解得T2＝500 K，即227 ℃。 (2)因为227 ℃<427 ℃，所以气体接着发生等容变化。设当气体温度达到427 ℃时，封闭气体的压强为p，由查理定律可得＝，又T＝(273＋427)K＝700 K，代入数据可得p＝1.4×105 Pa。 学科网（北京）股份有限公司 $$