2024-2025學年新教材高中物理第二章氣體固體和液體2氣體的等溫變化課后習題含解析新人教版選擇性必修第三冊

PAGE6-氣體的等溫改變課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.如圖所示,由導熱材料制成的汽缸和活塞將肯定質(zhì)量的氣體封閉在汽缸內(nèi),活塞與汽缸壁之間無摩擦,活塞上方存有少量液體。將一細管插入液體,由于虹吸現(xiàn)象,活塞上方液體緩慢流出,在此過程中,大氣壓強與外界的溫度保持不變。下列各個描述氣體狀態(tài)改變的圖像中與上述過程相符合的是()解析封閉氣體做的是等溫改變,只有D圖線是等溫線,故D正確。答案D2.如圖所示,某種自動洗衣機進水時,與洗衣缸相連的細管中會封閉肯定質(zhì)量的空氣,通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力,從而限制進水量。設(shè)溫度不變,洗衣缸內(nèi)水位上升,則細管中被封閉的空氣()A.體積不變,壓強變小B.體積變小,壓強變大C.體積不變,壓強變大D.體積變小,壓強變小解析以細管中封閉氣體為探討對象,當洗衣缸內(nèi)水位上升時,細管中封閉氣體壓強變大,而氣體溫度不變,則由玻意耳定律知,氣體體積變小,故B項正確。答案B3.(2024山東模擬)如圖所示,一個內(nèi)壁光滑、導熱性能良好的汽缸豎直吊在天花板上,開口向下,質(zhì)量與厚度均不計、導熱性能良好的活塞橫截面積為S=2×10-3m2,與汽缸底部之間封閉了肯定質(zhì)量的志向氣體,此時活塞與汽缸底部之間的距離h=24cm,活塞距汽缸口10cm。汽缸所處環(huán)境的溫度為300K,大氣壓強p0=1.0×105Pa,g取10m/s2?，F(xiàn)將質(zhì)量為m=4kg的物塊掛在活塞中心位置上?；钊麙焐现匚锖?活塞下移,則穩(wěn)定后活塞與汽缸底部之間的距離為()A.25cm B.26cm C.28cm D.30cm解析依據(jù)題意可知該過程中氣體的溫度不變,初態(tài)壓強為p0=1.0×105Pa體積為V0=Sh末態(tài)壓強為p=p0-mg依據(jù)玻意耳定律有p0Sh=pSH解得H=30cm,且此時活塞未脫離汽缸,故D正確,A、B、C錯誤。答案D4.一個氣泡由湖面下20m深處緩慢上升到湖面下10m深處,它的體積約變?yōu)樵瓉眢w積的()A.3倍 B.2倍 C.1.5倍 D.7解析題目要求為粗略計算,大氣壓強為p0=1.0×105Pa,g取10m/s2,ρ水=1×103kg/m3,氣體改變過程為等溫改變,氣泡內(nèi)壓強p=ρ水gH+p0,則湖面下20m深處:p1=ρ水gh1+p0=3.0×105Pa,湖面下10m深處:p2=ρ水gh2+p0=2.0×105Pa,由玻意耳定律:p1V1=p2V2,得V2=p1V1p2=1答案C5.采納驗證玻意耳定律試驗的主要器材針管及其附件,來測定大氣壓強的值,試驗步驟如下:①將針管水平固定,拔下橡皮帽,向右將活塞從針管中抽出;②用天平稱出活塞與固定在其上的支架的總質(zhì)量為M;③用游標卡尺測出活塞直徑d;④再將活塞插入針管中,保持針管中有肯定質(zhì)量的氣體,并蓋上橡皮帽,此時,從針管上可讀出氣柱體積為V1;⑤將彈簧測力計掛鉤鉤在活塞支架上,向右水平緩慢拉動活塞到肯定位置,此時,彈簧測力計讀數(shù)為F,氣柱體積為V2。試用以上的干脆測量數(shù)據(jù),寫出大氣壓強的最終表達式p0=,本試驗中試驗步驟是多余的。

解析起先時氣體的壓強為p0,向右水平緩慢拉動活塞到肯定位置,彈簧測力計讀數(shù)為F時氣體的壓強p1:p1=p0-FS=p0-Fπ(d2該過程中溫度不變,則:p0V1=p1V2整理得p0=4F由上面的式子可知,在表達式中,與活塞及固定在其上的支架的總質(zhì)量無關(guān),所以步驟(2)是多余的。答案4FV6.如圖是氣壓式保溫瓶的原理圖,保溫瓶內(nèi)水面與出水口的高度差為h,瓶內(nèi)密封空氣體積為V,設(shè)水的密度為ρ,大氣壓強為p0,欲使水從出水口流出,瓶內(nèi)空氣壓縮量ΔV至少為多少?(設(shè)瓶內(nèi)彎曲管的體積不計,溫度保持不變,各物理量的單位均為國際單位)。解析壓水前:p1=p0,V1=V壓水后水剛流出時:p2=p0+ρgh,V2=V-ΔV由玻意耳定律:p1V1=p2V2,即p0V=(p0+ρgh)(V-ΔV),解得ΔV=ρghVp答案ρghV實力提升1.(2024上海寶山區(qū)二模)如圖所示,上端封閉的玻璃管插在水銀槽中,管內(nèi)封閉著一段氣柱?，F(xiàn)使玻璃管緩慢地繞其最下端的水平軸偏離豎直方向肯定角度,能描述管內(nèi)氣體狀態(tài)改變的圖像是(箭頭表示狀態(tài)的改變方向)()解析設(shè)大氣壓為p0,封閉氣體壓強p=p0-ρgh,玻璃管繞其最下端的水平軸偏離豎直方向肯定角度,水銀柱的有效高度h變小,封閉氣體壓強變大;氣體溫度不變,壓強變大,由玻意耳定律pV=C可知,氣體體積將變小;pV為常數(shù),由數(shù)學學問知p-V圖線為雙曲線,故A正確,B、C、D錯誤。答案A2.(2024山東煙臺二模)跳跳球是一種熬煉身體、訓練平衡的玩具,由橡膠球、踏板和扶手構(gòu)成,在人未站上踏板前,橡膠球內(nèi)氣體壓強為p,體積為V,當質(zhì)量為m的人站在跳跳球上保持平衡不動時,橡膠球內(nèi)氣體體積變?yōu)閂',若橡膠球球膜厚度和玩具的重力均忽視不計,橡膠球內(nèi)氣體溫度保持不變,重力加速度為g,則此時橡膠球和踏板的接觸面積為()A.mgV'pVC.mgVpV'解析橡膠球內(nèi)的氣體溫度不變,做等溫改變,初態(tài)p1=p,V1=V;末態(tài)V2=V'。依據(jù)玻意耳定律可得p1V1=p2V2,解得p2=pVV';由平衡條件可知p2S=mg,解得S=答案A3.如圖甲所示,做“用DIS裝置探討溫度不變時氣體的壓強與體積的關(guān)系”試驗時,緩慢推動活塞,注射器內(nèi)空氣體積漸漸減小,多次測量得到如圖乙所示的p-V圖線(其中實線是試驗所得圖線,虛線為雙曲線的一支,試驗過程中環(huán)境溫度保持不變)。(1)在此試驗操作過程中注射器內(nèi)的氣體分子平均動能如何改變?,因為(請簡述理由)。

(2)細致視察不難發(fā)覺,該圖線與玻意耳定律不能吻合,造成這一現(xiàn)象的可能緣由是。

(3)把圖像改為p-1V圖像,則p-1V圖像應(yīng)是解析(1)緩慢推動活塞,氣體溫度保持不變,而溫度是分子平均動能的標記,溫度不變,氣體分子平均動能不變。(2)緣由可能是試驗時注射器內(nèi)的空氣外泄。(3)由題圖乙可知,pV的值應(yīng)當減小,p-1V圖像的斜率應(yīng)當答案(1)不變緩慢推動活塞,氣體溫度保持不變,而溫度是分子平均動能的標記,溫度不變,氣體分子平均動能不變(2)試驗時注射器內(nèi)的空氣外泄(3)A4.如圖所示為中學物理課上一種好玩的儀器——哈勃瓶,它是一個底部開有圓孔、瓶頸很短、導熱性良好的平底大燒瓶。在一次試驗中,體積為V=1L的瓶內(nèi)塞有一氣球,氣球的吹氣口反扣在瓶口上,瓶底的圓孔上配有一個截面積為S=2cm2的輕質(zhì)橡皮塞,橡皮塞與玻璃瓶間的最大靜摩擦力fm=60N。瓶內(nèi)由氣球和輕質(zhì)橡皮塞封閉肯定質(zhì)量的氣體,不計試驗起先前氣球中的少量氣體和氣球膜厚度,向氣球中緩慢打氣,假設(shè)氣球緩慢膨脹過程中球內(nèi)外氣壓近似相等。已知:試驗室環(huán)境溫度T=290K恒定,環(huán)境空氣密度ρ=1.20kg/m3,壓強為標準大氣壓p0=1×105Pa,求:(1)橡皮塞被彈出時瓶內(nèi)氣體的壓強;(2)為了使橡皮塞被彈出,須要向氣球內(nèi)打入空氣的質(zhì)量。解析(1)橡皮塞即將彈出時對橡皮塞受力分析得