课时作业(3) 气体实验定律(Ⅱ)（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(3)气体实验定律(Ⅱ) [对应学生用书P105] 1．在冬季，剩有半瓶热水的老式暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的瓶塞时觉得很紧，不易拔出来．其中主要原因是(　　) A．瓶塞受潮膨胀 B．瓶口因温度降低而收缩变小 C．白天气温升高，大气压强变大 D．瓶内气体因温度降低而压强减小 D　[一开始瓶塞受力平衡，如图所示，由于暖水瓶内气体的体积不变，经过一晚的时间，瓶内的温度会降低，即气体的温度降低，根据查理定律得：＝；由于T1＞T2，所以p1＞p2，即暖瓶内的压强由原来的p1减小为现在的p2，气体向外的压力减小，所以拔出瓶塞更费力．] 2．(多选)如图所示，在一只烧瓶上连一根玻璃管，把它跟一个水银压强计连在一起，烧瓶里封闭着一定质量的气体，开始时水银压强计U形管两端水银面一样高．下列情况下，为使U形管两端水银面一样高，管A的移动方向是(　　) A．如果把烧瓶浸在热水中，应把A向下移 B．如果把烧瓶浸在热水中，应把A向上移 C．如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向下移 D．如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向上移 AD　[使U形管两端水银面一样高，即保持封闭气体的压强始终等于外界大气压且不变，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，应把A向下移，故A对，B错；若把烧瓶浸在冷水中，气体体积减小，B管中水银面上升，为使两管水银面等高，应把A向上移，故C错，D对．] 3．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5 ℃升高到10 ℃，体积的增量为ΔV1；温度由10 ℃升高到15 ℃，体积的增量为ΔV2.取T＝273 K＋t，则(　　) A.ΔV1＝ΔV2　　　　　　 B．ΔV1＞ΔV2 C．ΔV1＜ΔV2 D．无法确定 A　[由盖­吕萨克定律可得＝，即ΔV＝·V1，所以ΔV1＝×V1，ΔV2＝×V2(V1、V2分别是气体在5 ℃和10 ℃时的体积)，而＝，所以ΔV1＝ΔV2，A正确．] 4.如图所示，一向右开口的汽缸放置在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有小挡板，初始时，外界大气压为p0，活塞紧压小挡板，现缓慢升高缸内气体温度，则能正确反应缸内气体压强变化情况的p­T图像是(　　) B　[当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，图线是过原点的倾斜的直线，故C、D错误；当缸内气体的压强等于外界的大气压时，气体发生等压膨胀，图线是平行于T轴的直线，故A错误，B正确．] 5．(多选)一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度是27 ℃，则温度的变化是(　　) A．升高到450 K B．升高了150 ℃ C．升高到40.5 ℃ D．升高到450 ℃ AB　[由＝得：＝，T2＝450 K，ΔT＝(450－300)K＝150 K＝150 ℃.] 6．一定质量的气体，如果保持它的压强不变，降低温度，使它的体积变为0 ℃时体积的，则此时气体的温度为(　　) A．－ ℃ B．－ ℃ C．－ ℃ D．－273n(n－1)℃ C　[根据盖­吕萨克定律，在压强不变的条件下V1＝V0，根据题意＝V0，整理后得t＝－ ℃.] 7.某一密闭气体，分别以两个不同的体积做等容变化，这两个等容过程对应的p­t图像如图中的①②所示．则相对应的V­T图像或p­V图像可能是(　　) D　[同一部分密闭气体在体积不同的情况下的p­t图像中，0 ℃时图线①压强大，说明其对应的体积小，两条图线都是等容变化，且图线①对应体积小，故A、B、C错误，D正确．] 8.如图甲所示，汽缸内底部面积为0.002 m2，被活塞封闭在汽缸内的空气温度为－5 ℃，活塞质量为8 kg，当汽缸缸筒与水平面成60°角时，活塞距缸底为L，现将汽缸直立如图乙所示，欲使活塞距缸底仍为L，应使缸内气体温度升高到多少？(大气压强p0＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2，≈1.7) 解析　汽缸直立前，对活塞受力分析如图所示， 则有mg cos 30°＋p0S＝p1 S 所以气体的压强为p1＝p0＋＝1.0×105 Pa＋Pa＝1.34×105 Pa， 此时气体的温度为T1＝(t＋273)K＝268 K， 汽缸直立后，对活塞受力分析，根据平衡条件可得：mg＋p0S＝p2S， 所以气体压强为p2＝p0＋＝1.0×105 Pa＋ Pa＝1.4×105 Pa， 由于汽缸直立前后，气体体积不变，则由查理定律＝得T2＝T1＝×268 K＝280 K，所以汽缸直立后，气体的温度为t＝(T2－273)℃＝7 ℃. 答案　7 ℃ 9．如图所示，左边的体积是右边的4倍，两边充以同种气体，温度分别为20 ℃和10 ℃，此时连接两容器的细玻璃管的水银柱保持静止，如果容器两边的气体温度各升高10 ℃，忽略水银柱及容器的膨胀，则水银柱将(　　) A．向左移动 B．向右移动 C．静止不动 D．条件不足，无法判断 A　[水银柱的移动是由于受力不平衡而引起的，水银柱受力改变是两段空气柱压强增量的不同造成的．假定两个容器的体积不变，即V1、V2不变，所装气体温度分别为293 K和283 K．当温度升高ΔT时，左边的压强由p1增至p1′，Δp1＝p1′－p1，右边的压强由p2增至p2′，Δp2＝p2′－p2，根据查理定律可知，Δp1＝·ΔT，Δp2＝·ΔT，因为p2＝p1，所以Δp1＜Δp2，即水银柱应向左移动，A选项正确．] 10.一定质量的理想气体，经历一膨胀过程，这一过程可以用图上的直线ABC来表示，在A、B、C三个状态上，气体的温度TA、TB、TC相比较，大小关系为(　　) A．TB＝TA＝TC B．TA＞TB＞TC C．TB＞TA＝TC D．TB＜TA＝TC C　[由图中各状态的压强和体积的值可知：pA·VA＝pC·VC＜pB·VB，因为＝恒量，可知TA＝TC＜TB.] 11．(2022·山东卷)某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉，如图所示．鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚，可认为体积恒定，B室壁薄，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换．质量为M的鱼静止在水面下H处．B室内气体体积为V，质量为m；设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变，水的密度为ρ、重力加速度为g，大气压强为p0，求： (1)鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，需从A室充入B室的气体质量Δm； (2)鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1. 解析　(1)鱼静止在水面下H处时，所受浮力等于重力，有Mg＝ρgV0 鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有 ρgΔV＝Ma 又m＝ρ气gV Δm＝ρ气gΔV 联立解得Δm＝ (2)鱼静止在水面下H处时，B室内气体压强为p1＝p0＋ρgH，体积为V 鱼静止在水面下H1处时，B室内气体压强为p2＝p0＋ρgH1，体积也为V，设该部分气体在压强为p1时体积为V1 根据玻意耳定律有p2V＝p1V1 解得V1＝V 又温度不变，则有＝ 解得m1＝m 答案　(1) (2)m 12.如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞．已知大活塞的质量为m1＝2.50 kg，横截面积为S1＝80.0 cm2；小活塞的质量为m2＝1.50 kg，横截面积为S2＝40.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0 cm；汽缸外大气的压强为p＝1.00×105 Pa，温度为T＝303 K．初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495 K．现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移．忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度g取10 m/s2.求： (1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度； (2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强． 解析　(1)设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2. 由题给条件得V1＝S1＋S2，① V2＝S2l，② 在活塞缓慢下移的过程中，用p1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得 S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p), ③ 故缸内气体的压强不变．由盖­吕萨克定律有＝，④ 联立①②④式并代入题给数据得 T2＝330 K．⑤ (2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为p1.在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变．设达到热平衡时被封闭气体的压强为p′，由查理定律有＝，⑥ 联立③⑤⑥式并代入题给数据得 p′＝1.01×105 Pa. 答案　(1)330 K　(2)1.01×105 Pa 学科网（北京）股份有限公司 $$