【導(dǎo)學(xué)練】高中物理魯科版(2019)選擇性必修3：1.5 課后素養(yǎng)落實4 氣體實驗定律習(xí)題

課后素養(yǎng)落實(四)(建議用時：40分鐘)題組一玻意耳定律1．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一定質(zhì)量的空氣，通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進水量。設(shè)溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位升高，則關(guān)于細管中被封閉空氣的下列說法正確的是()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B[當水位升高時，細管中的水位也升高，被封閉空氣的體積減小，由玻意耳定律可知，壓強增大，故B正確，A、C、D錯誤。]2．(多選)如圖所示，水銀柱上面封閉一段氣體，管內(nèi)外水銀面高度差h＝72cm，大氣壓強為76cmHg，下列說法正確的是()A．將管稍微上提，h不變B．將管稍微上提，h變大C．將管下插至管頂與管外水銀面高度差為70cm時，管內(nèi)外水銀面高度差也是70cmD．將管下插至C項所述位置時，管內(nèi)外水銀面高度差小于70cmBD[由pV＝C知上提體積變大，壓強變小，內(nèi)外液面差變大，B正確；同樣下插時，體積變小，壓強變大，內(nèi)外液面差變小，D正確。]題組二氣體的等容變化3．(多選)一定質(zhì)量的氣體在體積不變時，下列有關(guān)氣體的狀態(tài)變化的說法正確的是()A．溫度每升高1℃，壓強的增量是原來壓強的eq\f(1,273)B．溫度每升高1℃，壓強的增量是0℃時壓強的eq\f(1,273)C．氣體的壓強和熱力學(xué)溫度成正比D．氣體的壓強和攝氏溫度成正比BC[根據(jù)查理定律p＝CT，知C正確，D錯誤；將T＝(273＋t)K代入得p＝C(273＋t)，升高1℃時的壓強為p1＝C(274＋t)，所以Δp＝C＝eq\f(p,273＋t)，當t＝0℃時，Δp＝eq\f(p0,273)，p0為0℃時氣體的壓強，B正確，A錯誤。]4．將質(zhì)量相同的同種氣體分別密封在體積不同的兩容器A、B中，保持兩部分氣體體積不變，A、B中兩部分氣體的壓強隨溫度t的變化圖線a、b如圖所示。則下列說法錯誤的是()A．A中氣體的體積比B中的小B．a(chǎn)、b圖線的延長線與t軸的交點為同一點C．A、B中氣體溫度改變量相同時，壓強改變量相同D．A、B中氣體溫度改變量相同時，A中氣體壓強改變量較大C[兩部分氣體都發(fā)生等容變化，p-t圖線的延長線都過t軸上表示溫度為－273.15℃的點，且斜率越大，體積越小，則A中氣體的體積比B中的小，故A、B正確；題圖中a圖線的斜率較大，由數(shù)學(xué)知識可知溫度改變量相同時，A中氣體壓強改變量較大，C錯誤，D正確。]題組三氣體的等壓變化5．(多選)對于一定質(zhì)量的氣體，在壓強不變時，體積增大到原來的兩倍，下列說法正確的是()A．氣體的攝氏溫度升高到原來的兩倍B．氣體的熱力學(xué)溫度升高到原來的兩倍C．溫度每升高1K體積增加是原來的eq\f(1,273)D．體積的變化量與溫度的變化量成正比BD[由蓋—呂薩克定律可知A錯誤，B正確；溫度每升高1℃即1K，體積增加是0℃體積的eq\f(1,273)，C錯誤；由蓋—呂薩克定律的變形式eq\f(V,T)＝eq\f(ΔV,ΔT)＝C，可知D正確。]6．如圖所示，由導(dǎo)熱材料制成的汽缸和活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(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。下列各個描述理想氣體狀態(tài)變化的圖像中與上述過程相符合的是()ABCDD[由于密閉氣體與外界溫度相同，保持不變，是等溫變化，圖像A表示等容過程，A錯誤；B表示等壓變化，B錯誤；C表示溫度發(fā)生變化，C錯誤；D表示等溫變化，D正確。]題組四氣體實驗定律的微觀解釋7．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A沿平行縱軸的直線變化到狀態(tài)B，則它的狀態(tài)變化過程的下列說法正確的是()A．氣體的溫度不變B．氣體的內(nèi)能增加C．氣體的分子平均速率減小D．氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁單位面積上碰撞的次數(shù)不變B[從p-V圖像中的AB圖線看，氣體狀態(tài)由A變到B為等容升壓，根據(jù)查理定律，一定質(zhì)量的氣體。當體積不變時，壓強跟熱力學(xué)溫度成正比，所以壓強增大，溫度升高，A錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，所以氣體的溫度升高，內(nèi)能增加，B正確；氣體的溫度升高，分子平均速率增大，C錯誤；氣體體積不變，溫度升高，則氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁單位面積上碰撞的次數(shù)增加，D錯誤。]8．一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)等溫壓縮，氣體的壓強增大，用分子動理論的觀點分析，這是因為()A．氣體分子每次碰撞器壁的平均作用力增大B．單位時間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多C．氣體分子的總數(shù)增加D．單位體積內(nèi)的分子數(shù)目不變B[溫度不變，分子熱運動平均動能不變，氣體分子每次碰撞器壁的平均作用力不變，故A錯誤；體積壓縮，單位體積分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)單位面積器壁上受氣體分子碰撞次數(shù)增多，故B正確；因氣體質(zhì)量一定，故氣體分子的總數(shù)不變，C錯誤；單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增多，D錯誤。]9．如圖所示為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，壓縮前水面以上管內(nèi)無水，溫度保持不變，各物理量的單位均為國際單位)?[解析]壓縮前：p1＝p0，V1＝V，壓縮后水剛流出時：p2＝p0＋ρgh，V2＝V－ΔV，由玻意耳定律p1V1＝p2V2，即p0V＝(p0＋ρgh)(V－ΔV)，解得ΔV＝eq\f(ρghV,p0＋ρgh)。[答案]eq\f(ρghV,p0＋ρgh)10．拔罐是中醫(yī)傳統(tǒng)養(yǎng)生療法之一，如圖所示，以罐為工具，將點燃的紙片放入一個小罐內(nèi)，當紙片燃燒完時，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地“吸”在皮膚上，以達到通經(jīng)活絡(luò)、祛風(fēng)散寒等作用。罐內(nèi)封閉氣體質(zhì)量和體積變化不計，可以看作理想氣體。火罐“吸”到皮膚上之后，下列說法正確的是()A．火罐內(nèi)的氣體溫度不變B．火罐內(nèi)的氣體溫度降低，壓強減小C．火罐內(nèi)的氣體溫度降低，壓強不變D．火罐內(nèi)的氣體單位體積分子數(shù)增大，壓強不變B[把罐扣在皮膚上，罐內(nèi)空氣的體積等于火罐的容積，體積不變，氣體經(jīng)過熱傳遞，溫度不斷降低，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律可知，氣體壓強減小，小于大氣壓，火罐在內(nèi)外氣體壓力差作用下，“吸”在皮膚上，故A、C錯誤，B正確；因為體積不變，火罐內(nèi)氣體單位體積分子數(shù)不變，溫度降低，壓強減小，故D錯誤。]11．如圖所示，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計活塞與缸壁間的摩擦，當外界大氣壓變化時，以下物理量中發(fā)生改變的有：①彈簧彈力的大??；②密封氣體的體積；③密封氣體的壓強()A．① B．①②C．①③ D．②③D[以氣缸和活塞組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，因此彈簧彈力等于系統(tǒng)重力，由于重力不變，因此彈簧彈力不變，故①錯誤；以氣缸為研究對象有，設(shè)大氣壓強為p0，則有p0S＝mg＋pS，當大氣壓強變化時，氣體壓強發(fā)生變化，氣體體積發(fā)生變化，故②③正確。故選D。]12．(2020·全國卷Ⅰ)甲、乙兩個儲氣罐儲存有同種氣體(可視為理想氣體)，甲罐的容積為V，罐中氣體的壓強為p；乙罐的容積為2V，罐中氣體的壓強為eq\f(1,2)p。現(xiàn)通過連接兩罐的細管把甲罐中的部分氣體調(diào)配到乙罐中去，兩罐中氣體溫度相同且在調(diào)配過程中保持不變，調(diào)配后兩罐中氣體的壓強相等。求調(diào)配后：(1)兩罐中氣體的壓強；(2)甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比。[解析](1)假設(shè)乙罐中的氣體被壓縮到壓強為p，其體積變?yōu)閂1，由玻意耳定律有eq\f(1,2)p(2V)＝pV1 ①現(xiàn)兩罐氣體壓強均為p，總體積為(V＋V1)。設(shè)調(diào)配后兩罐中氣體的壓強為p′，由玻意耳定律有p(V＋V1)＝p′(V＋2V) ②聯(lián)立①②式可得p′＝eq\f(2,3)p。 ③(2)若調(diào)配后甲罐中的氣體再被壓縮到原來的壓強p時，體積為V2，由玻意耳定律有p′V＝pV2 ④設(shè)調(diào)配后甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比為k，由密度的定義有k＝eq\f(V2,V) ⑤聯(lián)立③④⑤式可得k＝eq\f(2,3)。 ⑥[答案](1)eq\f(2,3)p(2)2∶313．如圖所示，一根兩端開口、橫截面積為S＝8cm2的足夠長的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定(插入水銀槽中的部分足夠深)。管中有一個質(zhì)量不計的光滑活塞靜置于P處，活塞下封閉著長L＝21cm的氣柱，氣柱的溫度為t1＝7℃，外界大氣壓p0＝1.0×105Pa＝75cmHg，重力加速度g取10m/s2，忽略水銀槽的液面變化。(1)若在活塞上放一個質(zhì)量為m＝0.4kg的砝碼，保持氣體的溫度t1不變，則平衡后氣柱長度是多少？活塞向下移動的距離是多少？(2)若保持砝碼的質(zhì)量不變，將氣體緩慢加熱至t2時，活塞恰好回到P處，則氣體溫度t2是多少？[解析](1)封閉氣體的初狀態(tài)參量p1＝p0＝1.0×105Pa，V1＝LS封閉氣體的末狀態(tài)參量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氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得p1V1＝p2V2代入數(shù)據(jù)解得L2＝20cm＝0.20m設(shè)管內(nèi)外水銀面的高度差為hcm，封閉氣體的壓強p2＝p0＋ph＝75cmHg＋hcmHg解得h＝3.75活塞向下移動的距離H＝L－L2＋hcm＝21cm－20cm＋3.75cm＝4.75cm＝0.0475m。(2)氣體初狀態(tài)的溫度T1＝(273