【同步】高中物理鲁科版(2019)选择性必修3：第1章第5节第一课时气体的等温变化分层作业课件

第1章第5节第一课时气体的等温变化1234567891011121314A级必备知识基础练1.如图所示,活塞的质量为m,缸套的质量为M,通过弹簧静止吊在天花板上,气缸内封闭一定质量的气体,缸套和活塞间无摩擦,活塞面积为S,大气压强为p0,重力加速度为g,则封闭气体的压强为(

)C解析

以缸套为研究对象,有pS+Mg=p0S,所以封闭气体的压强

,故选C。12345678910111213142.(多选)如图甲所示,一气缸竖直放置,气缸内有一质量不可忽略的活塞。将一定质量的气体密闭在气缸内,活塞与气缸壁无摩擦,气体处于平衡状态。现保持温度不变,把气缸向右倾斜90°如图乙所示,达到平衡后,与原来相比(

)A.气体的压强增大

B.气体的压强减小C.气体的体积变大

D.气体的体积变小AD1234567891011121314解析

对活塞受力分析可知,开始时,封闭气体的压强

,而气缸向右倾斜90°后,p2=p0,故p1<p2,由于温度不变,由玻意耳定律知V1>V2,故A、D正确。12345678910111213143.如图所示,某同学用手持式打气筒对一个篮球打气。打气前篮球内气压等于1.1×105Pa,每次打入气体的压强为1.0×105Pa、体积为篮球容积的,假设整个过程中篮球没有变形,不计气体的温度变化,球内气体可视为理想气体,则(

)A.打气后,球内体积不变,气体分子数密度不变B.打气后,球内每个气体分子对球内壁的作用力增大C.打气8次后,球内气体的压强为1.5×105PaD.打气6次后,球内气体的压强为1.7×105PaC1234567891011121314解析

打气后,球内体积不变,气体分子数密度增大,故A错误;打气后,由于气体的温度不变,分子平均动能不变,球内气体分子对球壁的平均作用力不变,但是球内每个气体分子对球内壁的作用力不一定增大,故B错误;打气8次12345678910111213144.如图所示,下端用橡皮管连接的两根粗细相同的玻璃管竖直放置,右管开口,左管内被密闭一段气体,水银面比右管低,现保持左管不动,为了使两管内水银面一样高,下面采取的措施可行的是(

)A.减小外界气压B.从U形管的右管向内加水银C.把U形管的右管向上移动D.把U形管的右管向下移动D解析

为使两管内水银面一样高,左管中空气的压强应减小,由玻意耳定律知,气体的体积要增大,右管必须向下移动,D正确。12345678910111213145.一横截面积为S的气缸水平放置,固定不动,气缸壁是导热的。两个活塞A和B将气缸分隔为1、2两气室,达到平衡时1、2两气室体积之比为5∶4,如图所示。在室温不变的条件下,缓慢推动活塞A,使之向右移动一段距离d,不计活塞与气缸壁之间的摩擦,则活塞B向右移动的距离为(

)D1234567891011121314解析

以活塞B为研究对象,初状态p1S=p2S,气室1、2的体积分别为V1、V2,末状态p1'S=p2'S,气室1、2的体积分别为V1'、V2',设在活塞A向右移动d的过程中活塞B向右移动的距离为x,因温度不变,分别对气室1和气室2的气体运用玻意耳定律,得p1V1=p1'(V1+xS-dS)p2V2=p2'(V2-xS)12345678910111213146.(2023上海徐汇高二期中)将小试管倒扣在广口瓶内的水银中,此时试管恰好浮于水面,如图所示。如果环境温度不变,而大气压变大,以下物理量保持不变的是(

)A.管内气体压强B.管内气体密度C.试管露出水银面的高度D.管内外液面高度差D1234567891011121314解析

根据物体的沉浮条件F浮=G漂浮=ρ液gV排,因为物体重力不变,所以V排不变,故试管内外的水银面高度差不变,D正确;试管内气体压强为p=p0+ρgh,当外界的大气压强增大时,试管中气体的压强增大,体积减小,密度增大,A、B错误;高度差不变,体积减小,因此试管将下沉一些,C错误。12345678910111213147.给某包装袋充入氮气后密封,在室温下,袋中气体压强为标准大气压p0,体积为1L。将其缓慢压缩到压强为2p0时,气体的体积变为0.45L。请通过计算判断该包装袋是否漏气。答案

见解析解析

若不漏气,设加压后的体积为V1,由玻意耳定律知p0V0=p1V1,代入数据得V1=0.5

L,因为0.45

L<0.5

L,所以包装袋漏气。12345678910111213148.如图所示,一气缸开口向上固定在水平面上,气缸内部空间的高度L=1m。横截面积S=100cm2、质量m=10kg的活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,活塞静止时内部气柱长度为L1=0.4m。已知大气压强为p0=1×105Pa,重力加速度g取10m/s2,活塞与气缸壁间的摩擦可忽略不计,活塞不漏气。现用力缓慢向上拉活塞,气体温度保持不变,当活塞即将脱离气缸时,求竖直向上的拉力F的大小。答案

660N1234567891011121314解析

未加拉力时,活塞受力平衡,有p0S+mg=p1S刚好将活塞拉出时气柱长为L,气体压强为p2,根据活塞受力平衡有p0S+mg=F+p2S根据玻意耳定律有p1SL1=p2SL解得F=660

N。1234567891011121314B级关键能力提升练9.如图所示,两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段高为h1的水银柱密闭一定质量的气体,这时管下端开口处内、外水银面高度差为h2,若保持环境温度不变,当外界压强增大时,下列分析正确的是(

)A.h2变长B.h2变短C.高为h1的水银柱上升D.高为h1的水银柱下降D1234567891011121314解析

被封闭气体的压强p=p0+ph1=p0+ph2,故h1=h2,随着大气压强的增大,被封闭气体的压强也增大,由玻意耳定律知气体的体积减小,空气柱长度变短,但h1、h2长度不变,高为h1的水银柱下降,D项正确。123456789101112131410.容积V=20L的钢瓶充满氧气后,压强p=30×105Pa,打开钢瓶阀门,让氧气分装到容积为V'=5L的小瓶中去,小瓶子已抽成真空。分装完成后,每个小钢瓶的压强p'=2×105Pa。在分装过程中无漏气现象,且温度保持不变,那么最多可分装的瓶数是(

)A.4 B.50

C.56

D.60C解析

设最多可分装的瓶数为n,由玻意耳定律得pV=p'V+np'V',解得n=56。故C正确。123456789101112131411.为方便抽取密封药瓶里的药液,护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液,如图所示,某种药瓶的容积为0.9mL,内装有0.5mL的药液,瓶内气体压强为1.0×105Pa,护士把注射器内横截面积为0.3cm2、长度为0.4cm、压强为1.0×105Pa的气体注入药瓶,若瓶内外温度相同且保持不变,气体视为理想气体,此时药瓶内气体的压强为

Pa;当药液全部抽取完的一瞬间药瓶内气体的压强为

Pa。(保留两位有效数字)

1.3×1055.8×1041234567891011121314解析

以注入后的所有气体为研究对象,由题意可知气体发生等温变化,设瓶内原有气体体积为V1,有V1=0.9

mL-0.5

mL=0.4

mL=0.4

cm3,注射器内气体体积为V2,有V2=0.3×0.4

cm3=0.12

cm3,根据玻意耳定律有p0(V1+V2)=p1V1,代入数据解得p1=1.3×105

Pa;当药液全部抽取完时的一瞬间,气体体积为V3=0.9

mL=0.9

cm3,根据玻意耳定律有p1V1=p2V3,解得瓶内气体的压强p2=5.8×104

Pa。123456789101112131412.(2023山西大同高三模拟)如图甲所示,开口向上的气缸放在水平地面上,横截面积为S、质量为m的薄活塞密封一定质量的理想气体,平衡时活塞下部与气缸底部的间距为d。若气缸放在倾角θ=30°的固定斜面上,绕过定滑轮的轻绳一端与质量为2m的物块相连,另一端与活塞相连,滑轮右侧轻绳与斜面平行,系统处于平衡状态,如图乙所示。重力加速度大小为g,大气压强恒为p0,不计一切摩擦,缸内气体的温度恒定,斜面足够长。求:(1)气缸的质量M;(2)系统在斜面上处于平衡状态时活塞与气缸底部的间距x。1234567891011121314解析

(1)对活塞与气缸整体,根据物体的平衡条件有2mg=(M+m)gsin

θ解得M=3m。设气缸在斜面上系统平衡时缸内气体的压强为p2对活塞,根据物体的平衡条件有p2S+2mg=p0S+mgsin

θ1234567891011121314根据玻意耳定律有p1dS=p2xS123456789101112131413.如图所示,一气缸水平固定在静止的小车上,一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体密闭在气缸内,平衡时活塞与气缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动,稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d。已知大气压强为p0,不计气缸和活塞间的摩擦,且小车运动时,大气对活塞的压强仍可视为p0,整个过程中温度保持不变。求小车加速度的大小。1234567891011121314解析

设小车加速度大小为a,稳定时气缸内气体的压强为p1,活塞受到气缸内外气体的压力分别为F1=p1S,F0=p0S由牛顿第二定律得F1-F0=ma小车静止时,在平衡情况下,气缸内气体的压强为p0,由玻意耳定律得p1V1=p0V123456789101112131414.如图所示,U形玻璃细管竖直放置,水平细管与U形细管底部相连通,各部分细管内径相同。C管长度为lC=30cm,初始时U形玻璃管左、右两侧水银面高度差为Δh=15cm,C管水银面距U形玻璃管底部距离为hC=5cm。水平细管内用小活塞封有长度为lA=12.5cm的理想气体A,U形管左管上端封有气柱长度为lB=25cm的理想气体B,右管上端开口与大气相通,现将活塞缓慢向右压,使U形玻璃管左、右两侧水银面恰好相平,该过程A、B气柱的温度保持不变。已知外界大气压强为p0=75cmHg,水平细管中的水银柱足够长。(1)求左右两侧液面相平时,气体B的长度L;(2)求该过程活塞移动的距离d。1234567891011121314答案

(1)20cm

(2)27.5cm解析