新教材2024-2025學(xué)年高中物理第1章分子動理論與氣體實驗定律第5節(jié)第一課時氣體的等溫變化分層作業(yè)魯科版選擇性必修第三冊

第5節(jié)氣體試驗定律第一課時氣體的等溫改變A級必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.如圖所示,活塞的質(zhì)量為m,缸套的質(zhì)量為M,通過彈簧靜止吊在天花板上,氣缸內(nèi)封閉肯定質(zhì)量的氣體,缸套和活塞間無摩擦,活塞面積為S,大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g,則封閉氣體的壓強(qiáng)為()A.p0+MgSB.p0+(C.p0-MgSD.mg2.(多選)如圖甲所示,一氣缸豎直放置,氣缸內(nèi)有一質(zhì)量不行忽視的活塞。將肯定質(zhì)量的氣體密閉在氣缸內(nèi),活塞與氣缸壁無摩擦,氣體處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)保持溫度不變,把氣缸向右傾斜90°如圖乙所示,達(dá)到平衡后,與原來相比()A.氣體的壓強(qiáng)增大 B.氣體的壓強(qiáng)減小C.氣體的體積變大 D.氣體的體積變小3.如圖所示,某同學(xué)用手持式打氣筒對一個籃球打氣。打氣前籃球內(nèi)氣壓等于1.1×105Pa,每次打入氣體的壓強(qiáng)為1.0×105Pa、體積為籃球容積的120,假設(shè)整個過程中籃球沒有變形,不計氣體的溫度改變,球內(nèi)氣體可視為志向氣體,則(A.打氣后,球內(nèi)體積不變,氣體分子數(shù)密度不變B.打氣后,球內(nèi)每個氣體分子對球內(nèi)壁的作用力增大C.打氣8次后,球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.5×105PaD.打氣6次后,球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.7×105Pa4.如圖所示,下端用橡皮管連接的兩根粗細(xì)相同的玻璃管豎直放置,右管開口,左管內(nèi)被密閉一段氣體,水銀面比右管低,現(xiàn)保持左管不動,為了使兩管內(nèi)水銀面一樣高,下面實行的措施可行的是()A.減小外界氣壓B.從U形管的右管向內(nèi)加水銀C.把U形管的右管向上移動D.把U形管的右管向下移動5.一橫截面積為S的氣缸水平放置,固定不動,氣缸壁是導(dǎo)熱的。兩個活塞A和B將氣缸分隔為1、2兩氣室,達(dá)到平衡時1、2兩氣室體積之比為5∶4,如圖所示。在室溫不變的條件下,緩慢推動活塞A,使之向右移動一段距離d,不計活塞與氣缸壁之間的摩擦,則活塞B向右移動的距離為()A.54d B.45C.94d D.46.(2024上海徐匯高二期中)將小試管倒扣在廣口瓶內(nèi)的水銀中,此時試管恰好浮于水面,如圖所示。假如環(huán)境溫度不變,而大氣壓變大,以下物理量保持不變的是()A.管內(nèi)氣體壓強(qiáng)B.管內(nèi)氣體密度C.試管露出水銀面的高度D.管內(nèi)外液面高度差7.給某包裝袋充入氮?dú)夂竺芊?在室溫下,袋中氣體壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0,體積為1L。將其緩慢壓縮到壓強(qiáng)為2p0時,氣體的體積變?yōu)?.45L。請通過計算推斷該包裝袋是否漏氣。8.如圖所示,一氣缸開口向上固定在水平面上,氣缸內(nèi)部空間的高度L=1m。橫截面積S=100cm2、質(zhì)量m=10kg的活塞將肯定質(zhì)量的志向氣體封閉在氣缸內(nèi),活塞靜止時內(nèi)部氣柱長度為L1=0.4m。已知大氣壓強(qiáng)為p0=1×105Pa,重力加速度g取10m/s2,活塞與氣缸壁間的摩擦可忽視不計,活塞不漏氣?，F(xiàn)用力緩慢向上拉活塞,氣體溫度保持不變,當(dāng)活塞即將脫離氣缸時,求豎直向上的拉力F的大小。B級關(guān)鍵實力提升練9.如圖所示,兩端開口的勻稱玻璃管豎直插入水銀槽中,管中有一段高為h1的水銀柱密閉肯定質(zhì)量的氣體,這時管下端開口處內(nèi)、外水銀面高度差為h2,若保持環(huán)境溫度不變,當(dāng)外界壓強(qiáng)增大時,下列分析正確的是()A.h2變長B.h2變短C.高為h1的水銀柱上升D.高為h1的水銀柱下降10.容積V=20L的鋼瓶充溢氧氣后,壓強(qiáng)p=30×105Pa,打開鋼瓶閥門,讓氧氣分裝到容積為V'=5L的小瓶中去,小瓶子已抽成真空。分裝完成后,每個小鋼瓶的壓強(qiáng)p'=2×105Pa。在分裝過程中無漏氣現(xiàn)象,且溫度保持不變,那么最多可分裝的瓶數(shù)是()A.4 B.50 C.56 D.6011.為便利抽取密封藥瓶里的藥液,護(hù)士一般先用注射器注入少量氣體到藥瓶里后再抽取藥液,如圖所示,某種藥瓶的容積為0.9mL,內(nèi)裝有0.5mL的藥液,瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.0×105Pa,護(hù)士把注射器內(nèi)橫截面積為0.3cm2、長度為0.4cm、壓強(qiáng)為1.0×105Pa的氣體注入藥瓶,若瓶內(nèi)外溫度相同且保持不變,氣體視為志向氣體,此時藥瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為Pa;當(dāng)藥液全部抽取完的一瞬間藥瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為Pa。(保留兩位有效數(shù)字)

12.(2024山西大同高三模擬)如圖甲所示,開口向上的氣缸放在水平地面上,橫截面積為S、質(zhì)量為m的薄活塞密封肯定質(zhì)量的志向氣體,平衡時活塞下部與氣缸底部的間距為d。若氣缸放在傾角θ=30°的固定斜面上,繞過定滑輪的輕繩一端與質(zhì)量為2m的物塊相連,另一端與活塞相連,滑輪右側(cè)輕繩與斜面平行,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),如圖乙所示。重力加速度大小為g,大氣壓強(qiáng)恒為p0,不計一切摩擦,缸內(nèi)氣體的溫度恒定,斜面足夠長。求:(1)氣缸的質(zhì)量M;(2)系統(tǒng)在斜面上處于平衡狀態(tài)時活塞與氣缸底部的間距x。13.如圖所示,一氣缸水平固定在靜止的小車上,一質(zhì)量為m、面積為S的活塞將肯定量的氣體密閉在氣缸內(nèi),平衡時活塞與氣缸底相距L?，F(xiàn)讓小車以一較小的水平恒定加速度向右運(yùn)動,穩(wěn)定時發(fā)覺活塞相對于氣缸移動了距離d。已知大氣壓強(qiáng)為p0,不計氣缸和活塞間的摩擦,且小車運(yùn)動時,大氣對活塞的壓強(qiáng)仍可視為p0,整個過程中溫度保持不變。求小車加速度的大小。14.如圖所示,U形玻璃細(xì)管豎直放置,水平細(xì)管與U形細(xì)管底部相連通,各部分細(xì)管內(nèi)徑相同。C管長度為lC=30cm,初始時U形玻璃管左、右兩側(cè)水銀面高度差為Δh=15cm,C管水銀面距U形玻璃管底部距離為hC=5cm。水平細(xì)管內(nèi)用小活塞封有長度為lA=12.5cm的志向氣體A,U形管左管上端封有氣柱長度為lB=25cm的志向氣體B,右管上端開口與大氣相通,現(xiàn)將活塞緩慢向右壓,使U形玻璃管左、右兩側(cè)水銀面恰好相平,該過程A、B氣柱的溫度保持不變。已知外界大氣壓強(qiáng)為p0=75cmHg,水平細(xì)管中的水銀柱足夠長。(1)求左右兩側(cè)液面相平常,氣體B的長度L;(2)求該過程活塞移動的距離d。第一課時氣體的等溫改變1.C以缸套為探討對象,有pS+Mg=p0S,所以封閉氣體的壓強(qiáng)p=p0-MgS2.AD對活塞受力分析可知,起先時,封閉氣體的壓強(qiáng)p1=p0-mgS,而氣缸向右傾斜90°后,p2=p0,故p1<p2,由于溫度不變,由玻意耳定律知V1>V23.C打氣后,球內(nèi)體積不變,氣體分子數(shù)密度增大,故A錯誤;打氣后,由于氣體的溫度不變,分子平均動能不變,球內(nèi)氣體分子對球壁的平均作用力不變,但是球內(nèi)每個氣體分子對球內(nèi)壁的作用力不肯定增大,故B錯誤;打氣8次后,由玻意耳定律p1V0+p0×8×120V0=pV0,解得p=1.5×105Pa,故C正確;打氣6次后,由玻意耳定律p1V0+p0×6×120V0=p'V0,解得p'=1.4×104.D為使兩管內(nèi)水銀面一樣高,左管中空氣的壓強(qiáng)應(yīng)減小,由玻意耳定律知,氣體的體積要增大,右管必需向下移動,D正確。5.D以活塞B為探討對象,初狀態(tài)p1S=p2S,氣室1、2的體積分別為V1、V2,末狀態(tài)p1'S=p2'S,氣室1、2的體積分別為V1'、V2',設(shè)在活塞A向右移動d的過程中活塞B向右移動的距離為x,因溫度不變,分別對氣室1和氣室2的氣體運(yùn)用玻意耳定律,得p1V1=p1'(V1+xS-dS)p2V2=p2'(V2-xS)代入數(shù)據(jù)解得x=49d6.D依據(jù)物體的沉浮條件F浮=G漂移=ρ液gV排,因為物體重力不變,所以V排不變,故試管內(nèi)外的水銀面高度差不變,D正確;試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p=p0+ρgh,當(dāng)外界的大氣壓強(qiáng)增大時,試管中氣體的壓強(qiáng)增大,體積減小,密度增大,A、B錯誤;高度差不變,體積減小,因此試管將下沉一些,C錯誤。7.答案見解析解析若不漏氣,設(shè)加壓后的體積為V1,由玻意耳定律知p0V0=p1V1,代入數(shù)據(jù)得V1=0.5L,因為0.45L<0.5L,所以包裝袋漏氣。8.答案660N解析未加拉力時,活塞受力平衡,有p0S+mg=p1S剛好將活塞拉出時氣柱長為L,氣體壓強(qiáng)為p2,依據(jù)活塞受力平衡有p0S+mg=F+p2S依據(jù)玻意耳定律有p1SL1=p2SL解得F=660N。9.D被封閉氣體的壓強(qiáng)p=p0+ph1=p0+ph2,故h1=h2,隨著大氣壓強(qiáng)的增大,被封閉氣體的壓強(qiáng)也增大,由玻意耳定律知?dú)怏w的體積減小,空氣柱長度變短,但h1、h2長度不變,高為h1的水銀柱下降,D項正確。10.C設(shè)最多可分裝的瓶數(shù)為n,由玻意耳定律得pV=p'V+np'V',解得n=56。故C正確。11.答案1.3×1055.8×104解析以注入后的全部氣體為探討對象,由題意可知?dú)怏w發(fā)生等溫改變,設(shè)瓶內(nèi)原有氣體體積為V1,有V1=0.9mL-0.5mL=0.4mL=0.4cm3,注射器內(nèi)氣體體積為V2,有V2=0.3×0.4cm3=0.12cm3,依據(jù)玻意耳定律有p0(V1+V2)=p1V1,代入數(shù)據(jù)解得p1=1.3×105Pa;當(dāng)藥液全部抽取完時的一瞬間,氣體體積為V3=0.9mL=0.9cm3,依據(jù)玻意耳定律有p1V1=p2V3,解得瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p2=5.8×104Pa。12.答案(1)3m(2)2(解析(1)對活塞與氣缸整體,依據(jù)物體的平衡條件有2mg=(M+m)gsinθ解得M=3m。(2)氣缸放在水平地面上時,缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1=p0+mg設(shè)氣缸在斜面上系統(tǒng)平衡時缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p2對活塞,依據(jù)物體的平衡條件有p2S+2mg=p0S+mgsinθ解得p2=p0-3依據(jù)玻意耳定律有p1dS=p2xS解得x=2(p13.答案p解析設(shè)小車加速度大小為a,穩(wěn)定時氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1,活塞受到氣缸內(nèi)外氣體的壓力分別為F1=p1S,F0=p0S由牛頓其次定律得F1-F0=ma小車靜止時,在平衡狀況下,氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0,由玻意耳定律得p1V1=p0V式中V=SL,V1=S(L-d),聯(lián)立解得a=p014.答案(1)20cm(2)27.5cm解析(1)設(shè)玻璃內(nèi)管橫截面積為S,活塞緩慢向右壓的過程中,氣體B做等溫改變,依據(jù)玻意耳定律有pB1VB1=pB2VB2其中pB1=75cmHg-15cmHg=60cmHg,VB1=25S,pB2=75cmHg,VB2=LS解得氣體B的長度L=20cm。(2)活塞緩慢向右壓的過程中,各部分液柱移動狀況示意如圖所示U形管左管中水銀柱長度改變等于氣柱