高中 物理 必修第三冊(cè) 第二章 氣體、固體和液體《第2節(jié) 氣體的等溫變化》教學(xué)設(shè)計(jì)

第2節(jié)氣體的等溫變化[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．理解一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。2．學(xué)會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法研究問(wèn)題，探究物理規(guī)律，學(xué)習(xí)用電子表格與圖像對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程。3．理解氣體等溫變化的p－V圖像的物理意義。4．學(xué)會(huì)用玻意耳定律計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。知識(shí)點(diǎn)1等溫變化一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，其壓強(qiáng)與體積變化時(shí)的關(guān)系。知識(shí)點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)：探究氣體等溫變化的規(guī)律1．實(shí)驗(yàn)器材如圖所示，有鐵架臺(tái)、帶壓力表的注射器、鐵夾等。2．研究對(duì)象注射器內(nèi)被封閉的一段空氣柱。3．?dāng)?shù)據(jù)收集空氣柱的壓強(qiáng)p由上方的壓力表讀出，體積V用刻度尺上讀出的空氣柱的長(zhǎng)度l乘以空氣柱的橫截面積S計(jì)算。用手把柱塞緩慢地向下或向上拉，讀出體積與壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)。4．?dāng)?shù)據(jù)處理以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)，以__體積的倒數(shù)eq\f(1,V)為橫坐標(biāo)作出p－eq\f(1,V)圖像。5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論若p－eq\f(1,V)圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。說(shuō)明壓強(qiáng)跟體積的倒數(shù)成正比，即壓強(qiáng)與體積成反比。知識(shí)點(diǎn)3玻意耳定律1．內(nèi)容一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比。2．公式pV＝C，式中C為常量，或p1V1＝p2V2，其中p1、V1和p2、V2分別表示氣體在不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和體積。3．適用條件氣體的質(zhì)量一定，溫度不變。[判一判]1．(1)在探究氣體的等溫變化實(shí)驗(yàn)中空氣柱體積變化的快慢對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響。()(2)玻意耳定律是英國(guó)科學(xué)家玻意耳和法國(guó)科學(xué)家馬略特各自通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的。()(3)公式pV＝C中的C是常量，指當(dāng)p、V變化時(shí)C的值不變。()(4)對(duì)于溫度不同、質(zhì)量不同、種類不同的氣體，C值是相同的。()提示：(1)×(2)√(3)×(4)×知識(shí)點(diǎn)4氣體等溫變化的p－V圖像為了直觀地描述壓強(qiáng)p跟體積V的關(guān)系，通常建立p－V坐標(biāo)系，如圖所示。圖線的形狀為雙曲線。由于它描述的是溫度不變時(shí)的p－V關(guān)系，因此稱它為等溫線。一定質(zhì)量的氣體，不同溫度下的等溫線是不同的。[判一判]2．(1)氣體等溫變化的p－V圖像是一條傾斜的直線。()(2)一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度保持不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成正比。()提示：(1)×(2)×1．(封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算)如圖所示，U形管封閉端內(nèi)有一部分氣體被水銀封住。已知大氣壓強(qiáng)為p0，封閉部分氣體的壓強(qiáng)p(以汞柱為單位)為()A．p0＋ph2B．p0－ph1C．p0－(ph1＋ph2)D．p0＋(ph2－ph1)答案：B2．(氣體等溫變化的圖像)(多選)一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條p－eq\f(1,V)圖線如圖所示。由圖可知()A．一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成正比B．一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其p－eq\f(1,V)圖線的延長(zhǎng)線是經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的C．T1＞T2D．T1<T2解析：選BD。這是一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)的p－eq\f(1,V)圖線，由圖線知p∝eq\f(1,V)，所以p與V應(yīng)成反比，A錯(cuò)誤；由題圖可以看出，p－eq\f(1,V)圖線的延長(zhǎng)線是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的，B正確；根據(jù)一定質(zhì)量的氣體同體積下溫度越高壓強(qiáng)越大，可知C錯(cuò)誤，D正確。3．(玻意耳定律的應(yīng)用)一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時(shí)，壓強(qiáng)增大到原來(lái)的4倍，則氣體的體積變?yōu)樵瓉?lái)的()A．4 B．2C．eq\f(1,2) D．eq\f(1,4)解析：選D。根據(jù)玻意耳定律得溫度一定時(shí)，氣體的壓強(qiáng)與體積成反比，所以體積變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,4)。探究一探究氣體等溫變化的規(guī)律1．實(shí)驗(yàn)思路在保證密閉注射器中氣體的質(zhì)量和溫度不變的條件下，通過(guò)改變密閉注射器中氣體的體積，由壓力表讀出對(duì)應(yīng)的氣體的壓強(qiáng)值，進(jìn)而研究在恒溫條件下氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。2．實(shí)驗(yàn)器材帶鐵夾的鐵架臺(tái)、注射器、柱塞、壓力表、橡膠套、刻度尺。3．物理量的測(cè)量(1)如圖1所示組裝實(shí)驗(yàn)器材。(2)利用注射器選取一段空氣柱為研究對(duì)象，注射器下端的開(kāi)口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉。(3)把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長(zhǎng)度與壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)?？諝庵拈L(zhǎng)度l可以通過(guò)刻度尺讀取，空氣柱的長(zhǎng)度l與橫截面積S的乘積就是它的體積V?？諝庵膲簭?qiáng)p可以從與注射器內(nèi)空氣柱相連的壓力表讀取。4．?dāng)?shù)據(jù)分析(1)作p－V圖像以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)，以體積V為橫坐標(biāo)，用采集的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，繪出等溫曲線，如圖2所示，觀察p－V圖像的特點(diǎn)看能否得出p、V的定量關(guān)系。(2)作p－eq\f(1,V)圖像以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)，以eq\f(1,V)為橫坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)。如果p－eq\f(1,V)圖像中的各點(diǎn)位于過(guò)原點(diǎn)的同一條直線上，如圖3所示，就說(shuō)明壓強(qiáng)p跟eq\f(1,V)成正比，即壓強(qiáng)與體積成反比。如果不在同一條直線上，我們?cè)賴L試其他關(guān)系。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，其壓強(qiáng)與體積的倒數(shù)成正比。5．注意事項(xiàng)(1)改變氣體體積時(shí)，要緩慢進(jìn)行。(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不要用手接觸注射器的外壁。(3)實(shí)驗(yàn)前要在柱塞上涂抹潤(rùn)滑油。(4)讀數(shù)時(shí)視線要與柱塞底面平行。(5)作p－eq\f(1,V)圖像時(shí)，應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布于直線兩側(cè)，偏離太大的點(diǎn)應(yīng)舍棄掉?！纠?】某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律。已知壓力表通過(guò)細(xì)管與注射器內(nèi)的空氣柱相連，細(xì)管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標(biāo)明。壓力表中讀取空氣柱的壓強(qiáng)，從注射器旁的刻度尺中讀取空氣柱的長(zhǎng)度。(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是__________________________________________________________________________________________________________________________________；(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是________；A．推拉柱塞時(shí)，動(dòng)作要快，以免氣體進(jìn)入或漏出B．推拉柱塞時(shí)，手不可以握住整個(gè)注射器C．柱塞移至某位置時(shí)，應(yīng)迅速記錄此時(shí)注射器內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度和壓力表的示數(shù)(3)某同學(xué)測(cè)出了注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強(qiáng)p和體積V的值后，以p為縱軸、eq\f(1,V)為橫軸，畫出圖像如圖所示，則產(chǎn)生的可能原因是________。A．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有漏氣現(xiàn)象B．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度降低C．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度升高[解析](1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是給柱塞涂上潤(rùn)滑油防止漏氣。(2)若急速推拉柱塞，則有可能造成等溫條件不滿足的現(xiàn)象，所以應(yīng)緩慢推拉柱塞，故A錯(cuò)誤；手握注射器會(huì)使溫度變化，故B正確；應(yīng)等狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄此時(shí)注射器內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度和壓力表的示數(shù)，故C錯(cuò)誤。(3)圖像發(fā)生了彎曲，說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)中溫度發(fā)生了變化，因圖像向上彎曲，故溫度升高了。[答案](1)柱塞上涂上潤(rùn)滑油(保證封閉氣體質(zhì)量不變的措施都可以)(2)B(3)C[針對(duì)訓(xùn)練1]圖1為“研究一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①把注射器活塞移至注射器滿刻度處，將注射器與壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)逐一連接；②移動(dòng)活塞，記錄注射器的刻度值V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p；③用V－eq\f(1,p)圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出如圖2所示圖線。(1)為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是__________________和__________________。(2)如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，但如圖2所示的V－eq\f(1,p)圖線不過(guò)原點(diǎn)，則V0代表____________________________________________________________________。(3)小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢推動(dòng)活塞，并記錄下每次測(cè)量的壓強(qiáng)p與注射器刻度值V。在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)壓強(qiáng)傳感器軟管脫落，他重新接上后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，其余操作無(wú)誤。V－eq\f(1,p)關(guān)系圖像應(yīng)是________。(4)若某同學(xué)整個(gè)過(guò)程操作正確，則隨著V的增加，p、V乘積會(huì)________(選填“變大”“不變”或“變小”)。解析：(1)為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是緩慢移動(dòng)活塞和不用手握住注射器的封閉氣體部分，這樣能保證裝置與外界溫度一樣；(2)實(shí)際值比體積讀數(shù)值大V0。根據(jù)p(V＋V0)＝C，C為定值，則V＝eq\f(C,p)－V0如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，但如題圖2所示的V－eq\f(1,p)圖線不過(guò)原點(diǎn)，則V0代表注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位的氣體體積。(3)根據(jù)pV＝C可知V＝eq\f(C,p)，當(dāng)質(zhì)量不變時(shí)V與eq\f(1,p)成正比，當(dāng)質(zhì)量發(fā)生改變時(shí)(軟管脫離時(shí)，氣體質(zhì)量變小)，V與eq\f(1,p)還是成正比，但此時(shí)的斜率發(fā)生變化，即斜率比原來(lái)小，故B正確。(4)若某同學(xué)整個(gè)過(guò)程操作正確，由于氣密性，則隨著V的增加，氣體的質(zhì)量可能變大，則p、V乘積會(huì)變大。答案：(1)緩慢移動(dòng)活塞不用手握住注射器的封閉氣體部分(2)注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位的氣體體積(3)B(4)變大探究二封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算1．靜止或勻速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中壓強(qiáng)的計(jì)算方法(1)參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對(duì)象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立受力平衡方程消去面積，得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等，進(jìn)而求得氣體壓強(qiáng)。例如，圖中粗細(xì)均勻的U形管中封閉了一定質(zhì)量的氣體A，在其最低處取一液片B，由其兩側(cè)受力平衡可知(pA＋ph0)S＝(p0＋ph＋ph0)S，即pA＝p0＋ph。(2)力平衡法：選取與封閉氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，由F合＝0列式求氣體壓強(qiáng)。(3)連通器原理：在連通器中，同一種液體(中間液體不間斷)的同一水平液面上的壓強(qiáng)相等，如圖中同一液面C、D處壓強(qiáng)相等，pA＝p0＋ph。2．容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算當(dāng)容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常選與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、汽缸或活塞為研究對(duì)象，并對(duì)其進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出封閉氣體的壓強(qiáng)。如圖，當(dāng)豎直放置的玻璃管向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)液柱受力分析有：pS－p0S－mg＝ma得p＝p0＋eq\f(m（g＋a）,S)?！纠?】如圖所示，內(nèi)壁光滑的汽缸豎直放置在水平地面上，T形活塞的質(zhì)量為M，下底面積為S，上底面積為4S。若大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，則被封閉氣體的壓強(qiáng)p等于()A．4p0＋eq\f(Mg,S)B．3p0＋eq\f(Mg,S)C．p0＋eq\f(Mg,S)D．條件不夠，無(wú)法判斷[解析]以活塞為研究對(duì)象，活塞受重力、大氣壓力和封閉氣體的支持力，根據(jù)受力平衡得Mg＋4p0S＝3p0S＋pS，解得p＝p0＋eq\f(Mg,S)，C正確。[答案]C【例3】如圖所示，兩端開(kāi)口的彎折的玻璃管豎直放置，三段豎直管內(nèi)各有一段水銀柱，兩段空氣封閉在三段水銀柱之間，若左、右兩管內(nèi)水銀柱長(zhǎng)度分別為h1、h2，且水銀柱均靜止，則中間管內(nèi)水銀柱的長(zhǎng)度為()A．h1－h(huán)2 B．h1＋h2C．eq\f(h1－h(huán)2,2) D．eq\f(h1＋h2,2)[解析]設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，中間管內(nèi)水銀柱的長(zhǎng)度為h，左邊封閉空氣的壓強(qiáng)p左＝p0－ph1，右邊封閉空氣的壓強(qiáng)p右＝p0＋ph2＝p左＋ph，則h＝h1＋h2，故B正確。[答案]B[針對(duì)訓(xùn)練2]有一段12cm長(zhǎng)的汞柱，在均勻玻璃管中封住一定質(zhì)量的氣體，若開(kāi)口向上將玻璃管放置在傾角為30°的光滑斜面上，在玻璃管下滑過(guò)程中被封氣體的壓強(qiáng)為(大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg)()A．76cmHg B．82cmHgC．88cmHg D．70cmHg解析：選A。水銀柱所處的狀態(tài)不是平衡狀態(tài)，因此不能用平衡條件來(lái)處理。水銀柱的受力分析如圖所示，因玻璃管和水銀柱組成的系統(tǒng)的加速度a＝gsinθ，所以對(duì)水銀柱由牛頓第二定律得：p0S＋mgsinθ－pS＝ma，故p＝p0＝76cmHg。[針對(duì)訓(xùn)練3]如圖所示，活塞的質(zhì)量為m，缸套的質(zhì)量為M，通過(guò)彈簧吊在天花板上，汽缸內(nèi)封住一定質(zhì)量的氣體，缸套和活塞間無(wú)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．p＝p0＋eq\f(Mg,S) B．p＝p0＋eq\f(（M＋m）g,S)C．p＝p0－eq\f(Mg,S) D．p＝eq\f(mg,S)解析：選C。以缸套為研究對(duì)象，有pS＋Mg＝p0S，所以封閉氣體的壓強(qiáng)p＝p0－eq\f(Mg,S)，故C正確。探究三玻意耳定律的應(yīng)用1．成立條件：玻意耳定律p1V1＝p2V2是實(shí)驗(yàn)定律，只有在氣體質(zhì)量一定、溫度不變的條件下才成立。2．思路和方法(1)確定研究對(duì)象，并判斷其是否滿足玻意耳定律成立的條件。(2)確定始、末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、V1、p2、V2)。(3)根據(jù)玻意耳定律列方程p1V1＝p2V2，代入數(shù)值求解(注意各狀態(tài)參量要統(tǒng)一單位)。(4)有時(shí)要檢驗(yàn)結(jié)果是否符合實(shí)際，對(duì)不符合實(shí)際的結(jié)果要舍去?！纠?】如圖為氣壓式保溫瓶的原理圖，保溫瓶?jī)?nèi)水面與出水口的高度差為h，瓶?jī)?nèi)密封空氣體積為V，設(shè)水的密度為ρ，大氣壓強(qiáng)為p0，已知重力加速度為g，欲使水從出水口流出，瓶?jī)?nèi)空氣壓縮量ΔV至少為多少？(設(shè)瓶?jī)?nèi)彎曲管的體積不計(jì)，壓前水面以上管內(nèi)無(wú)水，溫度保持不變，各物理量的單位均為國(guó)際單位)[解析]壓水前：氣體壓強(qiáng)p1＝p0，體積V1＝V壓水后水剛流出時(shí)：氣體壓強(qiáng)p2＝p0＋ρgh體積V2＝V－ΔV，由玻意耳定律p1V1＝p2V2得：p0V＝(p0＋ρgh)(V－ΔV)解得ΔV＝eq\f(ρghV,p0＋ρgh)。[答案]eq\f(ρghV,p0＋ρgh)【例5】如圖所示，一導(dǎo)熱良好、足夠長(zhǎng)的汽缸豎直放置在水平地面上。汽缸質(zhì)量m＝5kg，汽缸內(nèi)一質(zhì)量M＝10kg、面積S＝20cm2的活塞與汽缸壁光滑密接。當(dāng)活塞靜止時(shí)，活塞到汽缸底部的距離L0＝10cm。已知大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2。現(xiàn)用一豎直向上的拉力F作用在活塞上，求：(1)當(dāng)F＝50N時(shí)，活塞到汽缸底部的距離；(2)當(dāng)F緩慢增大到使汽缸恰好離開(kāi)地面時(shí)，活塞到汽缸底部的距離。[解析](1)不加外力時(shí)，氣體的壓強(qiáng)p1＝p0＋eq\f(Mg,S)解得p1＝1.5×105Pa當(dāng)拉力F＝50N時(shí)，氣體壓強(qiáng)p2＝p0＋eq\f(Mg－F,S)解得p2＝1.25×105Pa根據(jù)玻意耳定律可得p1L0S＝p2L1S解得L1＝12cm。(2)汽缸離開(kāi)地面時(shí)，汽缸受力平衡，有mg＋p3S＝p0S解得此時(shí)氣體的壓強(qiáng)p3＝0.75×105Pa根據(jù)玻意耳定律有p1L0S＝p3L2S解得L2＝20cm。[答案](1)12cm(2)20cm[針對(duì)訓(xùn)練4]如圖甲所示，一端開(kāi)口、長(zhǎng)L＝45cm的玻璃管放在水平地面上，一段長(zhǎng)為5cm的水銀柱恰好處在管口，保持環(huán)境溫度不變，現(xiàn)將玻璃管逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)至豎直，穩(wěn)定后如圖乙所示。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮簆0＝75cmHg，試求玻璃管豎直穩(wěn)定后水銀柱上端到管口的距離。解析：設(shè)玻璃管豎直穩(wěn)定后水銀柱上端到管口的距離為x，玻璃管的橫截面積為S，在題圖甲位置時(shí)有V1＝40S，p1＝p0＝75cmHg在題圖乙位置時(shí)有V2＝(40－x)S，p2＝(75＋5)cmHg＝80cmHg據(jù)玻意耳定律可得p1V1＝p2V2代入數(shù)據(jù)解得x＝2.5cm。答案：2.5cm[A級(jí)——基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．(多選)關(guān)于“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()A．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)保持被封閉氣體的質(zhì)量和溫度不發(fā)生變化B．實(shí)驗(yàn)中為找到體積與壓強(qiáng)的關(guān)系，一定要測(cè)量空氣柱的橫截面積C．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，可以在柱塞上涂潤(rùn)滑油，以減小摩擦D．處理數(shù)據(jù)時(shí)采用p－eq\f(1,V)圖像，是因?yàn)閜－eq\f(1,V)圖像比p－V圖像更直觀解析：選AD。本實(shí)驗(yàn)探究采用的方法是控制變量法，所以要保持被封閉氣體的質(zhì)量和溫度不變，A正確；由于注射器是圓柱形的，橫截面積不變，所以只需測(cè)出空氣柱的長(zhǎng)度即可，B錯(cuò)誤；涂潤(rùn)滑油的主要目的是防止漏氣，使被封閉氣體的質(zhì)量不發(fā)生變化，不僅是為了減小摩擦，C錯(cuò)誤；當(dāng)p與V成反比時(shí)，p－eq\f(1,V)圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，而p－V圖像是雙曲線，所以p－eq\f(1,V)圖像更直觀，D正確。2．在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，下列四個(gè)因素中對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性影響最小的是()A．針筒封口處漏氣B．采用橫截面積較大的針筒C．針筒壁與活塞之間存在摩擦D．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用手去握針筒解析：選B?！疤骄繗怏w等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)前提是氣體的質(zhì)量和溫度不變，針筒封口處漏氣，則氣體質(zhì)量變小，用手握針筒，則氣體溫度升高，A、D錯(cuò)誤；針筒的橫截面積大，會(huì)使封閉的氣體的體積大，結(jié)果更精確，B正確；活塞與筒壁的摩擦影響活塞對(duì)氣體的壓強(qiáng)，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，C錯(cuò)誤。3．如圖所示，一個(gè)橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置，容器上端放一金屬圓板，金屬圓板的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為θ，圓板的質(zhì)量為M，不計(jì)圓板與容器內(nèi)壁的摩擦。若大氣壓強(qiáng)為p0，則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強(qiáng)等于()A．eq\f(p0＋Mgcosθ,S)B．eq\f(p0,cosθ)＋eq\f(Mg,Scosθ)C．p0＋eq\f(Mgcos2θ,S)D．p0＋eq\f(Mg,S)答案：D4．如圖所示，汽缸倒掛在天花板上，用光滑的活塞密封一定量的氣體，活塞下懸掛一個(gè)沙漏，保持溫度不變。在沙緩慢漏出的過(guò)程中，氣體的()A．壓強(qiáng)變大，體積變大B．壓強(qiáng)變大，體積變小C．壓強(qiáng)變小，體積變大D．壓強(qiáng)變小，體積變小答案：B5．一個(gè)氣泡由湖面下20m深處緩慢上升到湖面下10m深處，它的體積約變?yōu)樵瓉?lái)體積的()A．3倍 B．2倍C．1.5倍D.eq\f(7,10)解析：選C。氣泡緩慢上升的過(guò)程中，溫度不變，氣體等溫變化，湖面下20m處，水的壓強(qiáng)約為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于10m水產(chǎn)生的壓強(qiáng))，故p1＝3atm，p2＝2atm，由p1V1＝p2V2得：eq\f(V2,V1)＝eq\f(p1,p2)＝eq\f(3atm,2atm)＝1.5，故C正確。6．粗細(xì)均勻的U形管，右端封閉有一段空氣柱，兩管內(nèi)水銀面高度差為19cm，封閉端空氣柱長(zhǎng)度為40cm，如圖所示。求向左管再注入多少水銀可使兩管水銀面等高。(已知外界大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg，灌入水銀過(guò)程中溫度保持不變)解析：以右管中被封閉空氣為研究對(duì)象?？諝庠诔鯛顟B(tài)p1＝p0－ph＝(76－19)cmHg＝57cmHg，V1＝L1S＝40S；末狀態(tài)p2＝p0＝76cmHg，V2＝L2S。則由玻意耳定律p1V1＝p2V2，代入數(shù)據(jù)解得：L2＝30cm。需加入的水銀柱長(zhǎng)度應(yīng)為h＋2(L1－L2)＝39cm。答案：39cm7．有一傳熱性良好的圓柱形汽缸置于水平地面上，并用一光滑的質(zhì)量為m的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，活塞面積為S，開(kāi)始時(shí)汽缸開(kāi)口向上(如圖甲)。已知外界大氣壓強(qiáng)為p0，被封氣體的體積為V0。(1)求被封氣體的壓強(qiáng)。(2)現(xiàn)將汽缸倒置(如圖乙)，底部氣體始終與大氣相通，待系統(tǒng)重新穩(wěn)定后，求活塞移動(dòng)的距離。解析：(1)設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p，對(duì)活塞受力分析有mg＋p0S＝pS，得p＝eq\f(mg＋p0S,S)。(2)設(shè)將汽缸倒置后缸內(nèi)氣壓為p1，體積為V1，對(duì)活塞受力分析有mg＋p1S＝p0S，所以p1＝eq\f(p0S－mg,S)。對(duì)封閉氣體運(yùn)用玻意耳定律有pV0＝p1V1，得V1＝eq\f(（p0S＋mg）V0,p0S－mg)所以Δh＝eq\f(V1－V0,S)＝eq\f(2mgV0,（p0S－mg）S)。答案：(1)eq\f(mg＋p0S,S)(2)eq\f(2mgV0,（p0S－mg）S)[B級(jí)——能力增分練]8．醫(yī)院給病人輸液的部分裝置示意圖如圖所示，在輸液過(guò)程中()A．A、B瓶中的藥液同時(shí)用完B．B瓶中的藥液先用完C．隨著液面下降，A瓶?jī)?nèi)C處氣體壓強(qiáng)逐漸增大D．隨著液面下降，A瓶?jī)?nèi)C處氣體壓強(qiáng)保持不變解析：選C。藥液從B瓶中流下，封閉氣體體積增大，溫度不變，根據(jù)玻意耳定律知，氣體壓強(qiáng)減小，A瓶中空氣將A瓶中的藥液壓入B瓶補(bǔ)充，使B瓶液面保持不變，直到A瓶液體全部流入B瓶，所以A瓶液體先用完，故A、B錯(cuò)誤；A瓶瓶口處壓強(qiáng)和大氣壓相等，但液面下降，液體產(chǎn)生壓強(qiáng)減小，因此封閉氣體壓強(qiáng)增大，故C正確，D錯(cuò)誤。9．如圖所示，一試管開(kāi)口朝下插入盛水的廣口瓶中，在某一深度靜止時(shí)，管內(nèi)有一定的空氣。若向廣口瓶中緩慢倒入一些水，則下列說(shuō)法正確的是()A．試管將加速上浮B．試管將加速下沉C．試管將保持靜止D．試管將以原靜止位置為平衡位置上下振動(dòng)解析：選B。題圖中試管在水下某深度處于靜止?fàn)顟B(tài)，浮力(等于排開(kāi)水的重力)與試管重力相平衡。當(dāng)試管中空氣壓強(qiáng)稍大些，即試管稍下移或向廣口瓶中加水時(shí)，試管內(nèi)的空氣被壓縮，浮力將減小，試管將下沉，在下沉的過(guò)程中，空氣所受壓強(qiáng)越來(lái)越大，浮力越來(lái)越小，試管將加速下沉。10.如圖所示，豎直靜止放置的U形管，左端開(kāi)口，右端封閉，a、b兩段水銀柱將A、B兩段空氣柱封閉在管內(nèi)。已知水銀柱a的長(zhǎng)度h1為10cm，水銀柱b的兩個(gè)液面間的高度差h2為5cm，大氣壓強(qiáng)p0＝75cmHg，則空氣柱A、B的壓強(qiáng)分別是多少？解析：設(shè)管的橫截面積為S，選a的下端