【导学练】高中物理鲁科版(2019)选择性必修3：1.5 课后素养落实4 气体实验定律习题

课后素养落实(四)(建议用时：40分钟)题组一玻意耳定律1．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，则关于细管中被封闭空气的下列说法正确的是()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[当水位升高时，细管中的水位也升高，被封闭空气的体积减小，由玻意耳定律可知，压强增大，故B正确，A、C、D错误。]2．(多选)如图所示，水银柱上面封闭一段气体，管内外水银面高度差h＝72cm，大气压强为76cmHg，下列说法正确的是()A．将管稍微上提，h不变B．将管稍微上提，h变大C．将管下插至管顶与管外水银面高度差为70cm时，管内外水银面高度差也是70cmD．将管下插至C项所述位置时，管内外水银面高度差小于70cmBD[由pV＝C知上提体积变大，压强变小，内外液面差变大，B正确；同样下插时，体积变小，压强变大，内外液面差变小，D正确。]题组二气体的等容变化3．(多选)一定质量的气体在体积不变时，下列有关气体的状态变化的说法正确的是()A．温度每升高1℃，压强的增量是原来压强的eq\f(1,273)B．温度每升高1℃，压强的增量是0℃时压强的eq\f(1,273)C．气体的压强和热力学温度成正比D．气体的压强和摄氏温度成正比BC[根据查理定律p＝CT，知C正确，D错误；将T＝(273＋t)K代入得p＝C(273＋t)，升高1℃时的压强为p1＝C(274＋t)，所以Δp＝C＝eq\f(p,273＋t)，当t＝0℃时，Δp＝eq\f(p0,273)，p0为0℃时气体的压强，B正确，A错误。]4．将质量相同的同种气体分别密封在体积不同的两容器A、B中，保持两部分气体体积不变，A、B中两部分气体的压强随温度t的变化图线a、b如图所示。则下列说法错误的是()A．A中气体的体积比B中的小B．a、b图线的延长线与t轴的交点为同一点C．A、B中气体温度改变量相同时，压强改变量相同D．A、B中气体温度改变量相同时，A中气体压强改变量较大C[两部分气体都发生等容变化，p­t图线的延长线都过t轴上表示温度为－273.15℃的点，且斜率越大，体积越小，则A中气体的体积比B中的小，故A、B正确；题图中a图线的斜率较大，由数学知识可知温度改变量相同时，A中气体压强改变量较大，C错误，D正确。]题组三气体的等压变化5．(多选)对于一定质量的气体，在压强不变时，体积增大到原来的两倍，下列说法正确的是()A．气体的摄氏温度升高到原来的两倍B．气体的热力学温度升高到原来的两倍C．温度每升高1K体积增加是原来的eq\f(1,273)D．体积的变化量与温度的变化量成正比BD[由盖—吕萨克定律可知A错误，B正确；温度每升高1℃即1K，体积增加是0℃体积的eq\f(1,273)，C错误；由盖—吕萨克定律的变形式eq\f(V,T)＝eq\f(ΔV,ΔT)＝C，可知D正确。]6．如图所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。下列各个描述理想气体状态变化的图像中与上述过程相符合的是()ABCDD[由于密闭气体与外界温度相同，保持不变，是等温变化，图像A表示等容过程，A错误；B表示等压变化，B错误；C表示温度发生变化，C错误；D表示等温变化，D正确。]题组四气体实验定律的微观解释7．如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程的下列说法正确的是()A．气体的温度不变B．气体的内能增加C．气体的分子平均速率减小D．气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变B[从p­V图像中的AB图线看，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体。当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，所以压强增大，温度升高，A错误；一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，所以气体的温度升高，内能增加，B正确；气体的温度升高，分子平均速率增大，C错误；气体体积不变，温度升高，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，D错误。]8．一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为()A．气体分子每次碰撞器壁的平均作用力增大B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C．气体分子的总数增加D．单位体积内的分子数目不变B[温度不变，分子热运动平均动能不变，气体分子每次碰撞器壁的平均作用力不变，故A错误；体积压缩，单位体积分子数增多，单位时间内单位面积器壁上受气体分子碰撞次数增多，故B正确；因气体质量一定，故气体分子的总数不变，C错误；单位体积内的分子数目增多，D错误。]9．如图所示为气压式保温瓶的原理图，保温瓶内水面与出水口的高度差为h，瓶内密封空气体积为V，设水的密度为ρ，大气压强为p0，欲使水从出水口流出，瓶内空气压缩量ΔV至少为多少(设瓶内弯曲管的体积不计，压缩前水面以上管内无水，温度保持不变，各物理量的单位均为国际单位)?[解析]压缩前：p1＝p0，V1＝V，压缩后水刚流出时：p2＝p0＋ρgh，V2＝V－ΔV，由玻意耳定律p1V1＝p2V2，即p0V＝(p0＋ρgh)(V－ΔV)，解得ΔV＝eq\f(ρghV,p0＋ρgh)。[答案]eq\f(ρghV,p0＋ρgh)10．拔罐是中医传统养生疗法之一，如图所示，以罐为工具，将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，以达到通经活络、祛风散寒等作用。罐内封闭气体质量和体积变化不计，可以看作理想气体。火罐“吸”到皮肤上之后，下列说法正确的是()A．火罐内的气体温度不变B．火罐内的气体温度降低，压强减小C．火罐内的气体温度降低，压强不变D．火罐内的气体单位体积分子数增大，压强不变B[把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经过热传递，温度不断降低，气体发生等容变化，由查理定律可知，气体压强减小，小于大气压，火罐在内外气体压力差作用下，“吸”在皮肤上，故A、C错误，B正确；因为体积不变，火罐内气体单位体积分子数不变，温度降低，压强减小，故D错误。]11．如图所示，气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞与缸壁间的摩擦，当外界大气压变化时，以下物理量中发生改变的有：①弹簧弹力的大小；②密封气体的体积；③密封气体的压强()A．① B．①②C．①③ D．②③D[以气缸和活塞组成的系统为研究对象，系统处于平衡状态，因此弹簧弹力等于系统重力，由于重力不变，因此弹簧弹力不变，故①错误；以气缸为研究对象有，设大气压强为p0，则有p0S＝mg＋pS，当大气压强变化时，气体压强发生变化，气体体积发生变化，故②③正确。故选D。]12．(2020·全国卷Ⅰ)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)，甲罐的容积为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的压强为eq\f(1,2)p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后：(1)两罐中气体的压强；(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。[解析](1)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p，其体积变为V1，由玻意耳定律有eq\f(1,2)p(2V)＝pV1 ①现两罐气体压强均为p，总体积为(V＋V1)。设调配后两罐中气体的压强为p′，由玻意耳定律有p(V＋V1)＝p′(V＋2V) ②联立①②式可得p′＝eq\f(2,3)p。 ③(2)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p时，体积为V2，由玻意耳定律有p′V＝pV2 ④设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k，由密度的定义有k＝eq\f(V2,V) ⑤联立③④⑤式可得k＝eq\f(2,3)。 ⑥[答案](1)eq\f(2,3)p(2)2∶313．如图所示，一根两端开口、横截面积为S＝8cm2的足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)。管中有一个质量不计的光滑活塞静置于P处，活塞下封闭着长L＝21cm的气柱，气柱的温度为t1＝7℃，外界大气压p0＝1.0×105Pa＝75cmHg，重力加速度g取10m/s2，忽略水银槽的液面变化。(1)若在活塞上放一个质量为m＝0.4kg的砝码，保持气体的温度t1不变，则平衡后气柱长度是多少？活塞向下移动的距离是多少？(2)若保持砝码的质量不变，将气体缓慢加热至t2时，活塞恰好回到P处，则气体温度t2是多少？[解析](1)封闭气体的初状态参量p1＝p0＝1.0×105Pa，V1＝LS封闭气体的末状态参量p2＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.0×105Pa＋eq\f(0.4×10,8×10－4)Pa＝1.05×105Pa＝78.75cmHg，V2＝L2S气体发生等温变化，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2代入数据解得L2＝20cm＝0.20m设管内外水银面的高度差为hcm，封闭气体的压强p2＝p0＋ph＝75cmHg＋hcmHg解得h＝3.75活塞向下移动的距离H＝L－L2＋hcm＝21cm－20cm＋3.75cm＝4.75cm＝0.0475m。(2)气体初状态的温度T1＝(273