2024-2025學(xué)年高中物理第八章氣體第1節(jié)氣體的等溫變化作業(yè)含解析新人教版選修3-3

PAGE6-第1節(jié)氣體的等溫改變(時(shí)間：30分鐘總分：50分)基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．各種卡通形態(tài)的氫氣球，受到孩子們的喜愛(ài)，特殊是年幼的小孩，小孩一不當(dāng)心松手，氫氣球會(huì)飛向天空，上升到肯定高度會(huì)脹破，是因?yàn)?C)A．球內(nèi)氫氣溫度上升 B．球內(nèi)氫氣壓強(qiáng)增大C．球外空氣壓強(qiáng)減小 D．以上說(shuō)法均不正確解析：以球內(nèi)氣體為探討對(duì)象，氣球上升時(shí)，由于高空處空氣淡薄，球外氣體的壓強(qiáng)減小，球內(nèi)氣體要膨脹，到肯定程度時(shí)，氣球就會(huì)脹破。2．如圖所示，D→A→B→C表示肯定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)改變的一個(gè)過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的是(A)A．D→A是一個(gè)等溫過(guò)程B．A→B是一個(gè)等溫過(guò)程C．A與B的狀態(tài)參量相同D．B→C體積減小，壓強(qiáng)減小，溫度不變解析：D→A是一個(gè)等溫過(guò)程，A對(duì)；A、B兩狀態(tài)溫度不同，A→B的過(guò)程中eq\f(1,V)不變，則體積V不變，此過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)、溫度會(huì)發(fā)生改變，B、C錯(cuò)，B→C是一個(gè)等溫過(guò)程，V增大，p減小，D錯(cuò)。3.如圖所示，某種自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí)，與洗衣缸相連的細(xì)管中會(huì)封閉肯定質(zhì)量的空氣，通過(guò)壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而限制進(jìn)水量。設(shè)溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位上升，則細(xì)管中被封閉的空氣(B)A．體積不變，壓強(qiáng)變小 B．體積變小，壓強(qiáng)變大C．體積不變，壓強(qiáng)變大 D．體積變小，壓強(qiáng)變小解析：以細(xì)管中封閉氣體為探討對(duì)象，當(dāng)洗衣缸內(nèi)水位上升時(shí)，細(xì)管中封閉氣體壓強(qiáng)變大，而氣體溫度不變，則由玻意爾定律知，氣體體積變小，故B項(xiàng)正確。4．如圖所示，內(nèi)徑勻稱(chēng)、兩端開(kāi)口的V形管，B支管豎直插入水銀槽中，A支管與B支管之間的夾角為θ，A支管中有一段長(zhǎng)為h的水銀柱保持靜止，下列說(shuō)法中正確的是(BD)A．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高h(yuǎn)B．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高h(yuǎn)cosθC．B管內(nèi)水銀面比管外水銀面低hcosθD．管內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)小hcosθ高水銀柱解析：以A管中的水銀柱為探討對(duì)象，則有pS＋hcosθS＝p0S，B管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p＝p0－h(huán)cosθ，明顯p<p0，且B管內(nèi)水銀面要比槽內(nèi)水銀面高出hcosθ。B、D正確。二、非選擇題5．采納驗(yàn)證玻馬定律試驗(yàn)的主要器材針管及其附件，來(lái)測(cè)定大氣壓強(qiáng)的值，試驗(yàn)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(chēng)出活塞與固定在其上的支架的總質(zhì)量為M；(3)用卡尺測(cè)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(shí)，從針管上可讀出氣柱體積為V1，如圖所示；(5)將彈簧秤掛鉤鉤在活塞支架上，向右水平緩慢拉動(dòng)活塞到肯定位置，此時(shí)，彈簧秤讀數(shù)為F，氣柱體積為V2。試用以上的干脆測(cè)量數(shù)據(jù)，寫(xiě)出大氣壓強(qiáng)的最終表達(dá)式p0＝__eq\f(4FV2,πd2V2－V1)__，本試驗(yàn)中第__(2)__試驗(yàn)步驟是多余的。解析：起先時(shí)氣體的壓強(qiáng)為p0，向右水平緩慢拉動(dòng)活塞到肯定位置，彈簧秤讀數(shù)為F時(shí)氣體的壓強(qiáng)p1：p1＝p0－eq\f(F,S)＝p0－eq\f(F,π\(zhòng)f(d,2)2)＝p0－eq\f(4F,πd2)該過(guò)程中溫度不變，則：p0V1＝p1V2整理得：p0＝eq\f(4FV2,πd2V2－V1)由上面的式子可知，在表達(dá)式中，與活塞及固定在其上的支架的總質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以步驟(2)是多余的。6．今有一質(zhì)量為M的氣缸，用質(zhì)量為m的活塞封有肯定質(zhì)量的志向氣體，當(dāng)氣缸水平橫放時(shí)，空氣柱長(zhǎng)為L(zhǎng)0(如圖甲所示)，若氣缸按如圖乙懸掛保持靜止時(shí)，求氣柱長(zhǎng)度為多少。已知大氣壓強(qiáng)為p0，活塞的橫截面積為S，它與氣缸之間無(wú)摩擦且不漏氣，且氣體溫度保持不變。答案：p0L0S/(p0S－Mg)解析：對(duì)缸內(nèi)志向氣體，平放初態(tài)p1＝p0，V1＝L0S懸掛末態(tài)：對(duì)缸體，Mg＋p2S＝p0S即p2＝p0－Mg/SV＝LS由玻意耳定律：p1V1＝p2V2即p0L0S＝(p0－Mg/S)LS得：氣柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝p0L0S/(p0S－Mg)實(shí)力提升一、選擇題(單選題)1．如圖所示，為肯定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A．從等溫線可以看出，肯定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫改變時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成反比B．肯定質(zhì)量的氣體，在不同溫度下的等溫線是不同的C．由圖可知T1>T2D．由圖可知T1<T2解析：依據(jù)等溫圖線的物理意義可知A、B選項(xiàng)都對(duì)。氣體的溫度越高時(shí)，等溫圖線的位置就越高，所以C錯(cuò)，D對(duì)。2．一個(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(C)A．3倍 B．2倍C．1.5倍 D．0.7倍解析：設(shè)大氣壓強(qiáng)為：p0＝1.0×105Pa，氣體改變過(guò)程為等溫改變，又氣泡內(nèi)壓強(qiáng)p＝ρ水gH＋p0，則湖面下20m深處：p1＝ρ水g×20＋p0＝3.0×105Pa，湖面下10m深處：p2＝ρ水g×10＋p0＝2.0×105Pa，由玻意耳定律：p1V1＝p2V2V2＝eq\f(p1V1,p2)＝1.5V1，C正確。3．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)有肯定的空氣。若向廣口瓶中緩慢倒入一些水，則下列說(shuō)法正確的是(B)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：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。4．鋼瓶中裝有肯定質(zhì)量的氣體，現(xiàn)在用兩種方法抽鋼瓶中的氣體：第一種方法是用小抽氣機(jī)，每次抽出1L氣體，共抽取三次；其次種方法是用大抽氣機(jī)，一次抽取3L氣體，這兩種抽法中，抽取氣體質(zhì)量較大的是(A)A．第一種抽法B．其次種抽法C．兩種抽法抽出的氣體質(zhì)量一樣大D．無(wú)法推斷解析：第一種：溫度不變，由玻意耳定律：p0V＝p1(V＋1)，解得p1＝p0(eq\f(V,V＋1))，同理，p2＝p1(eq\f(V,V＋1))，p3＝p2(eq\f(V,V＋1))＝p0(eq\f(V,V＋1))3；其次種：p0V＝p′(V＋3)，解得p′＝p0(eq\f(V,V＋3))＞p3；壓強(qiáng)小的抽取的氣體多，故選A。5．容積為20L的鋼瓶?jī)?nèi)，貯有壓強(qiáng)為1.5×107Pa的氧氣。打開(kāi)鋼瓶的閥門(mén)，讓氧氣分裝到容積為5L的氧氣袋中(袋都是真空的)，充氣后的氧氣袋中氧氣壓強(qiáng)都是1.0×106Pa，設(shè)充氣過(guò)程不漏氣，環(huán)境溫度不變，則這瓶氧氣最多可分裝(B)A．60袋 B．56袋C．50袋 D．40袋解析：設(shè)可分裝n袋，取全部氣體探討，據(jù)玻意耳定律有：p1V＝p2V＋np2V01．5×107Pa×20L＝1.0×106Pa×20L＋n×1.0×106Pa×5L，解得n＝56，B選項(xiàng)正確。二、非選擇題6.(2024·河南省鄭州市原聯(lián)盟高三3月線上測(cè)試)如圖所示，兩端封閉、粗細(xì)勻稱(chēng)的豎直玻璃管內(nèi)有A、B兩段長(zhǎng)度均為l的志向氣體氣柱和一段長(zhǎng)為h的水銀柱，且氣柱A的壓強(qiáng)等于2ρgh(ρ為水銀的密度、g為重力加速度)。當(dāng)玻璃管以某一加速度a做豎直向上的勻加速運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定后，上部空氣柱長(zhǎng)度是下部空氣柱的3倍，求這個(gè)加速度a的大小。已知運(yùn)動(dòng)過(guò)程中整個(gè)管內(nèi)各處的溫度不變。答案：eq\f(11,3)g解析：設(shè)玻璃管的橫截面積為S，依題意溫度不變，A、B段氣體的狀態(tài)參量分別為：A氣體：初態(tài)：pA＝2ρghVA＝lS末態(tài)：pA′；VA′＝eq\f(3,2)lS依據(jù)玻意耳定律：2ρgh·lS＝pA′·eq\f(3,2)lS，解得pA′＝eq\f(4,3)ρgh對(duì)氣體B：初態(tài)：pB＝3ρghVB＝lS末態(tài)：pB′；VB′＝eq\f(1,2)lS依據(jù)玻意耳定律：3ρgh·lS＝pB′·eq\f(1,2)lS解得pB′＝6ρgh對(duì)水銀柱，由牛頓其次定律pB′S－pA′S－ρhSg＝ρhSa解得a＝eq\f(11,3)g7．(2024·山東省青島市高三模擬)一種水下重物打撈方法的工作原理如圖所示。將一質(zhì)量M＝3×103kg、體積V0＝0.5m3的重物捆綁在開(kāi)口朝下的浮筒上。向浮筒內(nèi)充入肯定質(zhì)量的氣體，起先時(shí)筒內(nèi)液面到水面的距離h1＝40m，筒內(nèi)氣體體積V1＝1m3。在拉力作用下浮筒緩慢上升，當(dāng)筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時(shí)，拉力減為零，此時(shí)氣體體積為V2，隨后浮筒和重物自動(dòng)上浮。求V2和h2。已知大氣壓強(qiáng)p0＝1×105Pa，水的密度ρ＝1×103kg/m3，重力加速度的大小g＝10m/s2。不計(jì)水溫改變