课时作业(2) 气体实验定律(Ⅰ)（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

课时作业(2)气体实验定律(Ⅰ) [对应学生用书P102] 1.如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞横截面积为S，大气压强为p0，则封闭气体的压强为(　　) A．p＝p0＋　　　　　　 B．p＝p0＋ C．p＝p0－ D．p＝ C　[以缸套为研究对象，有pS＋Mg＝p0S，所以封闭气体的压强p＝p0－，故应选C项．] 2.如图所示，一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中，在某一深度静止时，管内有一定的空气．若向广口瓶中缓慢倒入一些水，则试管将(　　) A．加速上浮 B．加速下沉 C．保持静止 D．以原静止位置为平衡位置上下振动 B　[题图中试管在水下某深度处于静止状态，浮力(等于排开水的重力)与试管重力相平衡，当试管中空气压强稍大些，即试管稍下移或向广口瓶中加水时，试管内的空气被压缩，浮力将减小，试管将下沉，在下沉的过程中，空气所受压强越来越大，浮力越来越小，试管将加速下沉，B项正确．] 3．如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣缸内水位升高．则细管中被封闭的空气(　　) A．体积不变，压强变小 B．体积变小，压强变大 C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小 B　[由题图可知空气被封闭在细管内，缸内水位升高时细管液面处液体压强增大，气体体积减小；根据玻意耳定律知，气体压强增大，B选项正确．] 4.如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是(　　) A．D→A是一个等温过程 B．A→B是一个等温过程 C．A与B的状态参量相同 D．B→C体积减小，压强减小，温度不变 A　[A对：D→A是一个等温过程． B、C错：A→B的过程中不变，则体积V不变，此过程中气体的压强、温度会发生变化，A到B温度升高，压强增大． D错：B→C是一个等温过程，V增大，p减小．] 5．某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0的空气的体积为(　　) A．V B．V C．V D．V C　[设将要充入的气体的体积为V′，根据玻意耳定律有p0(V＋V′)＝pV，解得V′＝V，故选C项．] 6．如图所示，a、b、c三根完全相同的玻璃管，一端封闭，管内分别用相同长度的一段水银柱封闭了质量相等的空气，a管竖直向下做自由落体运动，b管竖直向上做加速度为g的匀加速运动，c管沿倾角为45°的光滑斜面下滑，若空气温度始终不变，当水银柱相对管壁静止时，a、b、c三管内的空气柱长度La、Lb、Lc间的关系为(　　) A．La＝Lb＝Lc B．Lb＜Lc＜La C．Lb＞Lc＞La D．Lb＜La＝Lc D　[根据题意pa＝p0，pb＞p0，pc＝p0，所以三管内的空气柱长度的关系为：Lb＜La＝Lc.] 7．(多选)如图所示，一汽缸竖直倒放，汽缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定质量的理想气体封在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态，现保持温度不变把汽缸稍微倾斜一点，在达到平衡后与原来相比(　　) A．气体的压强变大 B．气体的压强变小 C．气体的体积变大 D．气体的体积变小 AD　[以活塞为研究对象，设其质量为M，横截面积为S.达到平衡时，活塞受力平衡，当汽缸竖直倒放时，缸内气体压强为p1，p1S＋Mg＝p0S，式中p0为外界大气压强，由此可得p1＝p0－，同理可知，当汽缸倾斜一点，缸壁与水平方向夹角为θ时，缸内气体压强为p2，p2S＋Mg sin θ＝p0S，由此可得p2＝p0－，必有p1＜p2.根据气体压强与体积的关系可知，汽缸稍微倾斜一点后，由于缸内气体压强变大，所以缸内气体体积变小．] 8．今有一质量为M的汽缸，用质量为m的活塞封有一定质量的理想气体，当汽缸水平横放时，空气柱长为L0(如图甲所示)，若汽缸按如图乙悬挂保持静止时，求气柱长度为多少．已知大气压强为p0，活塞的横截面积为S，它与汽缸之间无摩擦且不漏气，且气体温度保持不变． 解析　对缸内理想气体，平放初态：p1＝p0，V1＝L0S 悬挂末态：对缸体，Mg＋p2S＝p0S 即p2＝p0－，V2＝LS 由玻意耳定律：p1V1＝p2V2 即p0L0S＝LS 得气柱长度为L＝ 答案　 9.如图所示为一定质量的某种气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程，A、C两点在同一条等温线上，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C的过程，温度先降低再升高 D．从A到C的过程中温度保持不变 A　[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项正确；从B到C的过程，温度降低，B项错误；从A到C的过程温度先升高后降低，C、D项错误．] 10.如图所示，空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中液面与A点齐平．现缓慢将其压到更深处，筒中液面与B点齐平，不计气体分子间相互作用，且筒内气体无泄漏(液体温度不变).下列图像中能体现筒内气体从状态A到状态B变化过程的是(　　) C　[气体发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体的压强与体积成反比，金属筒从A下降到B的过程中，气体体积V变小，压强p变大，选项C正确．] 11．某小组在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中： (1)实验过程中，下列哪些操作是正确的________． A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B．推拉活塞时，手可以握住整个注射器 C．压强传感器与注射器之间的连接管脱落后，应立即重新接上，继续实验 D．活塞与针筒之间要保持润滑又不漏气 (2)该实验小组想利用实验所测得的数据测出压强传感器和注射器的连接管的容积，所测得的压强和注射器的容积(不包括连接管的容积)数据如表所示： 实验次数 压强/kPa 体积/cm3 1 101.5 18 2 112.8 16 3 126.9 14 4 145.0 12 5 169.2 10 ①为了更精确地测量也可以利用图像的方法，若要求出连接管的容积也可以画________图． A．p­V B．V­p C．p­ D．V­ ②利用上述图线求连接管的容积时是利用图线的________． A．斜率 B．纵坐标轴上的截距 C．横坐标轴上的截距 D．图线下的“面积” 解析　(1)推拉活塞时．动作不能快，以免气体温度变化，故A项错误；推拉活塞时，手不可以握住整个注射器，以免气体温度变化，故B项错误；压强传感器与注射器之间的连接管脱落后，气体质量变化了，应该重新做实验，故C项错误；活塞与针筒之间要保持润滑又不漏气，D项正确． (2)①设连接管的容积为V0，注射器的容积为V.根据玻意耳定律，有：p(V＋V0)＝C 变形得到：V＝－V0 故作V­图像，所以D选项是正确的． ②根据V­关系表达式V＝－V0，V­图像的纵轴截距V0表示连接管的容积，所以B选项是正确的． 答案　(1)D　(2)①D　②B 12.如图所示，钢筒质量40 kg，活塞质量20 kg，横截面积100 cm2，钢筒放在水平地面上时，气柱长度10 cm，大气压强为1×105 Pa，温度为7 ℃，求： (1)当竖直向上提活塞杆，将钢筒缓慢地提起来时，气柱多长？ (2)当对杆施加竖直向上750 N的拉力时气柱多长？(g取10 m/s2) 解析　(1)设刚提起钢筒时气柱长为l1、压强为p1，钢筒放在地面上时气体压强为p、长度为l. 选活塞为研究对象，钢筒放在地面上尚未上提活塞时，根据平衡条件有： pS＝p0S＋mg，p＝p0＋＝1.2×105 Pa. 提起后隔离钢筒，根据平衡条件有： p0S＝p1S＋Mg，p1＝p0－＝6×104 Pa. 选钢筒内封闭气体为研究对象，根据玻意耳定律有： plS＝p1l1S，l1＝＝cm＝20 cm. (2)由于拉力F＞(M＋m)g，钢筒竖直向上做加速运动，根据牛顿第二定律有：F－(M＋m)g＝(M＋m)a， a＝＝m/s2＝2.5 m/s2. 设这时缸内气体压强为p2、气柱长为l2.选钢筒为研究对象，根据牛顿第二定律有：p0S－p2S－Mg＝Ma， p2＝＝5×104 Pa. 再选钢筒内封闭气体为研究对象，根据玻意耳定律有： plS＝p2l2S，l2＝＝24 cm. 答案　(1)20 cm　(2)24 cm 学科网（北京）股份有限公司 $$