第2章 专题探究1 玻意耳定律的应用-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

专题探究一玻意耳定律的应用 黑题 专题强化 限时：40min 题型1玻璃管问题 2 1.如图所示，开口向下并插入水银 以加速度a=了g水平向右做匀加速直线运动 槽中的粗细均匀的玻璃管内封闭 时，U形管左右两端的水银面的高度差为宁， 着长为H的空气柱，管内水银柱 高于水银槽h,若将玻璃管向右 已知重力加速度为g,水银的密度为p,大气压 旋转一定的角度（管下端未离开 强为po=PgL,封闭气体温度保持不变，则U形 槽内水银面)，环境温度保持不变，则H和h 管水平部分的长度为 ( 的变化情况为 ( 背 C.3 0 A.H减小，h增大 B.H增大，h减小 4.（多选)试管内封有一定质量的气体，静止时 C.H和h都增大 D.H和h都减小 气柱长为L。,大气压强为Po,其他尺寸如图所 2.一倒T形内壁光滑的细玻璃 示，当试管绕竖直轴以角速度ω在水平面内 管，C端开口竖直向上，用水 匀速转动时气柱长变为L,设温度不变，管的 银密封A、B两部分理想气体. 横截面积为S,水银密度为ρ，则转动时管内被 已知A、B、C三部分气柱和对应三段水银柱长 封气体的压强为 度均为10cm.外界大气压强为76cmHg.现将 细玻璃管绕B点在竖直面内顺时针缓慢旋转 90°，整个过程温度不变.则旋转后三段水银柱 状态为 ( 大 A.20 cm A.po2(么+忆，-lt） 0 cm B%lr2么+) A C.Po+pgL 20 cm 题型2活塞汽缸问题 3.(2024·山东烟台期末)如 5.如图所示，水平放置的导 图所示，一辆上表面水平的 热汽缸内A、B两部分气 小车静止在水平面上，小车 体由横截面积为S的活塞 上竖直固定着内径均匀的 99 (厚度不计)隔开，活塞与汽缸光滑接触且不 U形细管，U形管的左端封闭、右端开口，管内 漏气初始时两侧气体的温度与环境温度相 装有水银，小车静止时，U形管左右两端的水 同，压强均为p,体积之比为VA：V=2:3.现 银面等高，左端封闭气柱的长度为L,当小车 将汽缸缓慢转动，当转到竖直位置放置时，A、 第二章黑白题15 B两部分气体体积相同.已知重力加速度大小9.(2024·安徽阜阳期末)如图所示，血压仪由 为g,则活塞的质量m为 ( 加压气囊、臂带、压强计等构成.加压气囊可将 A.is C.3s D.PS 外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气 5g 5g 5g 5g 体的压强高于大气压强的差值，充气前臂带 6.如图所示，截面积不等的汽缸水平固定放置， 内气体压强为大气压强，体积为60cm3.每次 内壁光滑，活塞A的截面积S4=20cm2,活塞 挤压气囊都能将60cm3的外界空气充入臂带 B的截面积Sg=30cm2.两活塞用质量不计的 中，经5次充气后，臂带内气体体积变为 细绳连接，活塞A还通过细绳、定滑轮与质量 300cm3.已知大气压强为750mmHg,气体温 不计小桶相连，A和B之间封闭有一定量的理 度不变，忽略细管和压强计内的气体体积，则 想气体，且温度始终与外界保持相同.已知大 压强计的示数为 气压强po=1.0×10Pa保持不变，环境温度保 加压气囊 持不变，活塞A、B始终可以自由移动.若往小 细管 桶中缓慢注入1kg细沙，发现汽缸内活塞A、 压强计 B向左移动了3cm,试求若再往小桶中缓慢 臂带 注入1kg细沙，活塞A、B移动的距离： A.60 mmHg B.90 mmHg C.120 mmHg D.150 mmHg 10.(2024·辽宁一模)（多选）如 们小桶 图所示的家庭小型喷壶总容 积为1.4L,打气筒每次可将 压强为1.0×105Pa、体积为 0.02L的空气充入壶内，从而增加壶内气体 题型3充气、抽气问题 的压强为了保证喷壶的安全，壶内空气压强 7.(2024·重庆南开中学期中)过节、商场庆典、 不能超过5.0×10Pa;为了保证喷水效果，壶 婚庆…人们都喜欢以气球来欢庆美好的日 内气体压强至少为3.0×10Pa,当壶内空气压 子某商场在周年庆祝活动时，小李用压强为 强降至1.0×105Pa时便不能向外喷水.现装入 18atm、体积为15L的气罐给气球充气（充气 1.2L的水并用盖子密封，壶内被封闭空气的 过程温度保持不变且忽略充气前气球内的气 初始压强为1.0×10Pa.壶中喷管内水柱产生 体)，若充气后每个气球压强为2.5atm、体积 的压强忽略不计，壶内空气可视为理想气体且 为1L,则最多可以充气球的个数为( 温度始终不变，则下列说法正确的是 A.86 B.93 C.96 D.100 A.为了保证喷水效果，打气筒最 8.一个体积为2V。的钢瓶中，装有压强为P。的 少打气20次 氧气.在恒温状态下用容积V。的抽气筒抽气， B.为了保证喷壶安全，打气筒最 则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为( 多打气50次 C.若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向 A.20 8 B 27 外喷水，可向外喷出水的体积为0.8工 8 16 D.若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向 C. 81P0 D.P 外喷水，可向外喷出水的体积为1L 选择性必修第三册·RJ黑白题16压轴挑战 5.AD解析：AC若m-P ,对活塞AB有p1S=PoS+mg,解得 g P1=2p0,单向阀未打开，所以气室2内的气体质量不变，气室 1内气体质量不变，压强也不变根据玻意耳定律得P1x1S= mS,解得=子，所以活塞下移上 ,A正确，C错误 B.若m= ,对活塞AB有PS=pS+mg,解得A,=1.5p,单 PoS 向阀未打开，所以气室2内的气体质量不变，气室1内气体 质量不变，压强也不变根据玻意耳定律得P2x2S=PIS,解得 名=号，所以活塞下移△=L一名子，B错误D.若m-3, 2L 对活塞AB有P3S=PoS+mg,解得P3=4po,单向阀打开，如果 气室2的气体未完全进人气室1，则有P0LS+2poLS=4pox3S, 解得马-头，服设不成立，所以气体完全选入气室1，则有 P0LS+2poLS=P,LS,解得P.=3po,D正确.故选AD. 专题探究一玻意耳定律的应用 黑题专题强化 1.D解析：设大气压为po,封闭气体压强p=Po-pgh,玻璃管绕 其最下端的水平轴偏离竖直方向一定角度，假设H不变，则 水银柱的有效高度h变小，封闭气体压强变大，根据玻意耳 定律可知，封闭气体体积减小，故水银柱会升高，即H要减 小：再假设h不变，则H会减小，根据玻意耳定律，封闭气体 压强会增加，故h也要减小，故ABC错误，D正确. 2.C解析：依题意，对A、B部分气体研究，将细玻璃管绕B点 在竖直面内顺时针缓慢旋转90°后，设A部分的水银柱长度 为l1,B部分的水银柱长度为l2,根据玻意耳定律有P4· 10S=p4(20-l1)S,PB·10S=pa(20-l2)S,其中PA=Po+Pa= 86cmHg,pA=(76-l1)cmHg,pg=(76+l2)cmHg,联立以上式 子，求得l1≈7.5cm,l2=10cm,可得l1+l2<20cm,故选C. 3.B解析：设U形管的横截面积为S,根据题意可知小车静止 时，左侧封闭气体的压强P1=Po=PgL,小车向右做匀加速运 动时，水银柱受到向右的合外力，则左侧气体的压强较大，左 侧水银面的高度会上升，右侧水银面的高度下降，两端水银 面的高度差为二，则左侧水银面上升的高度为左管中的 气体由玻意耳定律得ms=P,s(么-)），可得小车以加速 2 度a=了8水平向右做匀加速直线运动时，左侧封闭气体的 4 压强p=3Pg以设水平部分的长度为x,以水平管内长为x 的水银为研究对象，由牛顿第二定律得P2S+PgS·乞poS= pms·a,联立解得x-},故选B. 4.AD解析：以水银柱为研究对象，水平方向受力为向右的 PoS,向左的pS,由牛顿第二定律，知pS-PS=ma= m(+h5-l空)又a=,则p=%alr(6* 选择性必修第三册·RJ 。+2片若以被封闭气体为研究对象，由等温变化可知 Lo PLoS=pS,解得p=Po,故选AD. 5.C解析：设A、B两部分气体的总体积为V,对A气体，初状 态pmp,n=号y,未状态pe=p,a=,根据玻意耳定 可得PAVA=PVe对B气体，初状态P1=p,Vm=V,末 状态Va=子y,Pa=p+肾，根据玻意耳定律可得Paa P2Vm,联合解得m=,故选C☒ 6.2.5cm解析：开始时活塞A、B处于静止状态，合力为零，设 汽缸内气体压强为P1、体积为V1P1(SB-SA)=P(SB-S),若 往小桶中缓慢注入1kg细沙，设汽缸内气体压强为P2、体积 为V2P2(Sa-S4)-P(SB-S4)=m1g,气体发生等温变化， PV,=P2V2,根据题意：V1-V2=L(Sg-S4),若再往小桶中缓 慢注入1kg细沙，设汽缸内气体压强为P3、体积为V?: P(Sg-Sa)-Po(Sg-Sa)=(m1+m2)g,气体发生等温变化 P2V2=P3V,.根据题意V2-V3=L2(Sa-S4),联立解得L2= 2.5cm. 7.B解析：由玻意耳定律可知p,V=P2(V+nVo),代入数据 18atm×15L=2.5atm×(15L+n×1L),解得最多可以充气球 的个数为n=93,故选B. 8.D解析：钢瓶的容积为2V。,抽气筒容积为V。,最初钢瓶内 气体压强为P,抽气过程气体温度不变，由玻意耳定律，第 一次抽气有Po·2V。=pV。+P1·2V,第二次抽气有p1· 2V。=P2Vo+p2·2Vo,第三次抽气有p2·2V。=P3V。+p3·2Vo, 第四次抽气有P3·2V。=P4V。+P4·2V,经过计算有P4= 16 87Po故选D. 9.D解析：设充气前臂带内气体体积为V,=60cm3,每次挤压 气囊充人气体体积为V。=60cm3,充气后臂带内气体体积 为V2=300cm3,根据玻意耳定律p1V1+5poV。=P2V2,其中 p1=Po=750mmHg,解得P2=900mmHg,压强计示数为臂带 内气体的压强高于大气压强的差值，则压强计的示数为 △p=P2P1=150mmHg,故选D. 10.AC解析：A.为了保证喷水效果，设打气筒最少打气n次 则有poV。+no△V=P1Vo,其中P0=1.0×103Pa,V。=1.4L- 1.2L=0.2L,△V=0.02L,P1=3.0×105Pa,解得n=20, 故A正确；B.为了保证喷壶安全，打气筒最多打气m次，则 有PoV。+m吧o△V=P2'o,其中P2=5.0×10Pa,解得m=40,故 B错误：CD.若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷 水，设可向外喷出水的体积为V.,则有P2V。=Po(V。+V),解 得V,=0.8L,故C正确，D错误.故选AC. 第3节气体的等压变化和等容变化 第1课时气体的等压变化 白题基础过关 1.A 解析：在压强不变的情况下，由盖-吕萨克定律 刀=C,得 AV 7C,当温度的增量相同时，体积的增量相同，故△y= △V,故选A 黑白题06