第二章 专题训练一 封闭气体压强的计算-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

第二章气体、固体和液体 专题训练一 封闭气体压强的计算 1.一端开口的玻璃管分别如图所示放置，图3.一端开口的U形玻璃管如图所示竖直放 甲中玻璃管水平，图乙中玻璃管开口竖直 置，图甲中左侧液面高于右侧液面h,图 向上，图丙中玻璃管开口竖直向下，用长 乙中左侧液面低于右侧液面h。已知玻璃 为h的水银柱封闭一定质量的气体。已知 管的截面积为S,当时的大气压强为P 玻璃管的截面积为S,当时的大气压强为 (单位为Pa),水银的密度为p,求气体A Po(单位为Pa),水银的密度为p,分别求 的压强。 3种情况下的气体的压强。 甲 丙 第3题图 第1题图 2.如图所示，一端开口的玻璃管与水平方向：4.如图所示的玻璃管竖直放置，管内由密度 成α：角放置，图甲中玻璃管开口斜向上，图 为p的两部分液体封闭着两段空气柱a、 乙中玻璃管开口斜向下，用长为h的水银 b。大气压强为po(单位为Pa),各部分尺 柱封闭一定质量的气体。已知玻璃管的截 寸如图所示。求a、b气体的压强。 面积为S,当时的大气压强为Po(单位为 Pa),水银的密度为p,求气体A的压强。 的 甲 第4题图 第2题图 练(17 N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 5.如图所示，一圆筒形汽缸静止置于地面：7.如图所示，上端开口的汽缸，用质量为m 上，汽缸的质量为M,活塞（连同手柄）： 的活塞封闭一定质量的气体A,汽缸及活 的质量为m,汽缸内部的横截面积为S, 塞和封闭的气体A一起以加速度α沿斜面 大气压强为Po,平衡时汽缸内的容积为： 向上减速运动。已知汽缸的内截面积为 V。现用手握住活塞手柄缓慢向上提。设： S,当时的大气压强为Po,倾角为0，不计 汽缸足够长，不计汽缸内气体的重力和活 汽缸和活塞间的摩擦，求气体A的压强。 塞与汽缸壁间的摩擦，求开始时汽缸内封 闭气体的压强和刚提离地面时封闭气体的 压强。 A 0 第7题图 第5题图 6.如图所示，一汽缸水平固定在静止的小车：8.一试管内用水银封有一定质量的理想气 上，一质量为m、面积为S的活塞将一定 体，将试管绕竖直轴O0'以角速度ω在水 量的气体封闭在汽缸内，平衡时活塞与汽： 平面匀速转动时各部分长度如图所示，已 缸底相距为L。现让小车以一较小的水平 知管的横截面积为S,水银密度为p,大 恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相 气压强为Po,求玻璃管转动时的封闭气体 对于汽缸移动了距离d。已知大气压强为 的压强。 Po,不计汽缸和活塞间的摩擦，且小车运 动时，大气对活塞的压强仍可视为P；整 个过程温度保持不变。求小车加速度的 大小。 第8题图 右 ☑ 7 第6题图 (18)练高中物理选择性必修第三册（人教版） >m2.气体的等温变化 基础练习 1.B【解析】质量一定的气体，在探究气体的压强 随体积的变化规律时，控制气体温度不变，所以这个实 验体现的物理思想方法是控制变量法，B正确。 2.C【解析】改变气体体积时，动作要缓慢进行， 等稳定后再读出气体压强，防止气体体积变化太快，气 体的温度发生变化，A错误；柱塞上涂好润滑油，是为 保证质量不变，以免漏气，B错误；实验过程中，不要 用手接触注射器的圆筒，以防止圆筒从手吸收热量，引 起内部气体温度变化，C正确，D错误。 3.D【解析】气压计上的读数值就是注射器内气体 压强，A、B错误；由于气体体积与长度成正比，因此 不用测量空气柱的横截面积，C错误；测量体积，读数 时视线一定要与柱塞底面相平，才能准确读取长度值， D正确。 4.B【解析】pV值在逐渐变大，说明温度越来越 高，B正确，A错误；操作过快，温度升高，不是降低， C错误；离原点越远的等温线温度越高，pV=C,C是与 气体的种类、质量、温度有关的常量，质量越大，C越 大，注射器漏气质量在减小，D错误。 5.BC【解析】温度是分子平均动能的标志，温度 不变，分子的平均动能不变，A错误；等温变化过程中 气体体积变化，气体压强变化，所以单位体积内的分子 数变化，B、C正确；气体质量不变，分子总数不变，D 错误。 6.B【解析】由题意知p1=3atm,p2=latm,当温度 不变时，一定质量气体的压强减小则体积变大，所以 V=(V+4)L,根据玻意耳定律得pV=pV2,解得V= 2L,故B正确。 7.B【解析】由题图可知空气被封闭在细管内，缸 内水位升高时，气体压强变大；根据玻意耳定律，气体 体积减小，B正确。 8.BD【解析】由玻意耳定律pV=C知，压强与体积 成反比，放A错误：p∝，所以p-十图线的延长线 经过坐标原点，故B正确；P-十图线的斜率越大，对 应的温度越高，所以T<T,故C错误，D正确。 提升练习 9.C【解析】由题图可知，三角形的面积等于p与 V乘积的7，所以S=之P山，Sp在A点所在 的等温线中，其上各点的pV乘积相同，因为p与V成 反比，所以PaV4=pA'VaSPEVB,所以S<Sg。又因为离原 点越远，温度越高，所以T<T,C正确。 10.(1)p>p>pA(2)恒定 【解析】(1)因为a管与大气相通，故可以认为a 48 管上端处压强即为大气压强Po,这样易得PApo,而Pg> po,即有P>po>pA。(2)当输液瓶的悬挂高度与输液软 管的内径确定时，由于a管上端处的压强与人体血管中 的压强都保持不变，故b管中的气体的压强也不变，所 以药液滴注的速度是恒定不变的。 11.2m【解析】被封闭的一部分气体为研究对象： 玻璃管下潜的过程是等温过程。 设潜入水下的深度为h,玻璃管的横截面积为S,则 初状态：p=po,V=12S, 末状态：p2=po+pgh,V=10S, 玻意耳定体m,得惯。解得 h=2 mo n专题训练一 封闭气体压强的计算 1.p=Po;p=potpgh;p=po pgh 【解析】①以水银柱作为研究对象，由平衡条件得 pS=poS,p=Poo ②以水银柱作为研究对象，由平衡条件得pS=pS+ mg,ppt"g=popgh。. ③以水银柱作为研究对象，由平衡条件得pS=pS+ mg,Ppw5=ppgh。 2.p-Po+pghsin a;PA=po-Pghsin a 【解析】图甲：把水银柱作为研究对象，由平衡条 件得paS=poS+pghSsin&a;PA=potpghsin。 图乙：把水银柱作为研究对象，由平衡条件得PS= pS+pghSsin a;PA=Po-pghsin 3.图甲：PA=po-Pgh;图乙：Px-Potpgh 4.甲：P.-Po+pg(h1-h2),P=potpgh1;乙：p.Popg(h2- hi-hs),pb=Po+pg(h-hi)；丙：pa=popg(hi+h),pb=po- pgh 【解析】甲：取液柱h,为研究对象，得P=poPg欧 ①；取液柱h2为研究对象，p.+pgh2=pb②；由①②得 P.-Potpg(h-h2)。 乙：取b空气柱右侧液面为研究对象，Pb=Po+ Pg(h2-h)①；取b空气柱左侧液面为研究对象，p= p.+pghs②；由①②得p.:Po+pg(h2-h-h3)。 丙：取液柱h为研究对象得pb=po-pgh,.①；取液 柱h:为研究对象，得p=p-pgh,②，由①②得p=po pg(h1+h2)。 5p爱，，琴【解析】开始时由于活塞处于静 止，由平衡条件可得pS+mg=pS,则pp+学，当汽 缸刚提离地面时汽缸处于静止，汽缸与地面间无作用 力，因此由平衡条件可得pS+MgP5,则P普。 6a=【解析】设小车的加速度大小为a, 稳定时汽缸内气体的压强为1，活塞受到汽缸内外气体 的压力分别为F=pS,F=pS,由牛顿第二定律得F F=ma,即pS-poS=ma,得p1=mPoS①。小车静止 时，在平衡情况下，汽缸内气体的压强应为0，体积为 Vo,由玻意耳定律得pVoV,式中V=SL,V=S(L-d), 即p1(亿-d)=pL②；联立①②解得=pmsd m(L-d) 7.p=p+msin-ma【解析】对质量为m的活塞， 由牛顿第二定律mgsin0-PoSpS-ma得p-pat mgsin-ma 8pppL心L+2）【解析】选取水银柱为研究 对象，转动所需向心力由液柱两侧气体压力差提供，由向 心力公式得(p-po)S=moR,而m=plS,R=L+,得 p=prpLoLz+2）。 "3.气体的等压变化和等容变化 基础练习 1.A【解析】由盖-吕萨克定律得，在压强不变的情 况下，体积V与热力学温度T成正比，即=C,A正 确。 2.AB【解析】初始温度为300K,初始体积为V, 则塔加的体积△V为V的子，由盏-吕萨克定律的推论 A=得，增加的温度△7=I50K,末状态温度T:=T+ △T-T △T=450K,两种温标关系，△T=△，即升高或降低1K 与升高或降低1℃是相同的，A、B正确。 3.D【解析】取活塞及汽缸整体为研究对象，其重 力和弹簧弹力平衡，无论外界压强如何变化，其重力和 弹簧弹力始终平衡，故弹力不变，其长度不变，活塞的 位置不变，A错误；以汽缸作为研究对象，p气=p+ 业，大气压强将大，气休压强变大，温度不变， 由玻意耳定律知气体体积减小，气柱变短，即汽缸上底 面离地高度变小，B错误；温度升高，大气压不变，气 体压强不变，根据盖-吕萨克定律知体积增大，气柱变 长，C错误，D正确。 4.C【解析】T=(273+20)K=293K,T=(273+80)K= 353K,p日am,由查理定律号片=会得p≈12am,C 正确。 5.D【解析】瓶内气体体积没有变化，根据查理定 律可知瓶内气体因温度降低而压强减小，而外界压强不 变，所以软木塞不易拔出，D正确。 参考答案与解析。 6.C【解析】假设两边气体体积没有变化，由于两 边气体初状态的温度和压强相同，由查理定律的推论 4=?得，升高相同的温度后，增加的压强也相同， 因此，水银不移动，C正确。 7.CD【解析】一定质量的气体做等容变化的图像， 在p-t图像中的图线经过横坐标为-273℃的点，在p-T 图像中的图线经过坐标原点，故A、B错误，C、D正确。 8.AD【解析】气体在过程AC中发生等温变化，由 pV=C可知，体积减小，压强增大，A正确；在CB变化 过程中发生等容变化，由号C可知，温度升高，压强 增大，B错误；连接OA、OC、OB,斜率在变小，得 PA印B,所以气体在状态B时的压强最大，C错误，D 正确。 9.AB【解析】由查理定律，体积不变，压强增大 时，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，A正 确；由玻意耳定律，温度不变，压强减小时，气体体积 增大，气体的密集程度减小，B正确：由盖-吕萨克定 律，压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密集程 度增大，C错误；温度升高，压强、体积中至少有一个 发生改变，D错误。 提升练习 10.A【解析】被封闭气柱的压强均可表示为p气= po+pgh,虽然h、h2不同，但由于它们始终保持不变， 在温度变化的过程中，封闭气柱压强不变，均做等压变 化，由此推断，封闭气柱下端的水银面不动。根据盖- 吕萨克定律的推论△V=△？V,因A、B管中的封闭气 柱，初温T相同，温度降低量△T也相同，且△T<0,所 以△V<0,即A、B管中气柱的体积都减小，两管中气 柱上方水银柱均向下移动，C错误；因为H>H,A管 中气柱的体积较大，所以△V△V,A管中气柱体积 减小得较多，A管中的水银柱下移得较多，故A正确， B错误。 11.A【解析】加热前后，上段气体的压强保持po+ Pgh,不变，下段气体的压强保持p+Pgh1+pgh2不变，整 个过程为等压变化，根据盖-吕萨克定律的推论△V= TV,两部分气体的T和△T不变，V=2V,△V= T 2AV2,即V'=2V2',故A正确。 12.75℃【解析】取可乐易拉罐内C02气体为研究 对象，气体质量一定，发生了等容变化。 初状态：p=1atm,T=(273+17)K=290K, 末状态：p2=l.2atm,T=? 由查理定律卫4=得1=Tp2-29012K=348K, P2 T2 P1 1 t=(348-273)℃=75℃。 49