人教版 (2019)选择性必修 第三册2 气体的等温变化背景图ppt课件

2.2.2专题 充气-抽气和封闭气体的压强   同步练习

一、单选题

1．（2020·上海闵行·高二期末）如图所示，两端开口的T型管，一端竖直插入水银槽内，竖直管的上端有一小段水银，水银的上表面刚好与水平管平齐，水平部分足够长，若将玻璃管稍微上提一点，被封闭的空气柱长度和试管内外的夜面高度差的变化分别是（　　）       .

A．变大；变小 B．变大；不变 C．不变；不变 D．不变；变大

【答案】C

【解析】在向上提玻璃管时，管内气体温度不变，设大气压为，封闭气体压强

当玻璃管稍向上提一点时，封闭气体压强不变，由玻意耳定律可知，气体体积不变，空气柱长度不变， 试管内外的液面高度差不变。故选C。

2．（2022·河南南阳·高二阶段练习）如图所示，一端封闭的玻璃管，开口向下竖直插在水银槽里，管内封有长度分别为l1和l2的两段理想气体。外界温度和大气压均不变，当将管慢慢地向上提起时，管内气柱的长度（　　）

A．l1变小，l2变大 B．l1变大，l2变小

C．l1、l2都变小 D．l1、l2都变大

【答案】D

【解析】当将管慢慢地向上提起时，假设上段空气柱长度不变，则下段空气柱体积增大，由玻意耳定律可知压强减小，从而导致上段气体压强减小，因此上段气体体积增大，故l1、l2都变大，故ABC错误，D正确。故选D。

3．（2022·重庆·西南大学附中高二阶段练习）如图1、图2、图3所示，三根完全相同的玻璃管，上端开口，管内用相同长度的水银柱封闭着质量相等的同种气体．已知图1玻璃管沿倾角为的光滑斜面以某一初速度上滑，图2玻璃管由静止自由下落，图3玻璃管放在水平转台上开口向内做匀速圆周运动，设三根玻璃管内的气体长度分别为、、，则三个管内的气体长度关系是（       ）

A． B． C． D．

【答案】B

【解析】设大气压强为，对图1中的玻璃管，它沿斜面向上做匀减速直线运动，设加速度大小为，以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定律得

以水银柱和玻璃管为整体，据牛顿第二定律有

联立解得

对图2中玻璃管，它沿斜面向下做匀加速直线运动，设其加速度大小为，以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定律得

以水银柱和玻璃管为整体，据牛顿第二定律有

联立解得

对图3中的玻璃管，它在水平转台上做匀速圆周运动，以水银柱为研究对象得

则

综上可得

根据玻意耳定律

得

故B项正确，ACD三项错误。故选B。

二、解答题

4．（2022·重庆·西南大学附中高二阶段练习）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液。如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为，护士用注射器将体积为0.04mL、压强为的气体注入药瓶（瓶内外温度相同且始终保持不变，气体视为理想气体），求：

（1）此时药瓶内气体的压强。

（2）若再次将体积为0.04mL、压强为的气体注入药瓶，此时药瓶内气体的压强。

【答案】（1）；（2）

【解析】（1）以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为，有

注射器内气体体积为，有

根据理想气体状态方程有

代入数据解得

（2）同理

代入数据解得

5．（2022·海南·一模）疫情期间，需要使用消毒喷雾壶对公共场合进行消毒，其结构如图所示，内部可用容积为3L，授作时，工作人员装人稀释过的2L药液后旋繁壶盖，关闭喷水阀门，拉动手柄打气15次，假设每次打入压强为105Pa、体积为0.1L的气体，大气压强为105Pa，在整个过程中可认为壶内温度不变，不考虑管内的药液体积和管内药液产生的压强。

（1）求打气15次后壶内气体的压强；

（2）现打开阀门，消毒液喷出，当壶内不再喷出消毒液时，求壶内剩余消毒液的体积。

【答案】（1）；（2）

【解析】（1）打气15次前后，壶内气体经历了等温变化，打气前

体积

打气后

根据玻意耳定律有

解得

（2）壶内气体在药液喷出过程中经历等温变化，喷前

体积

喷后

根据玻意耳定律有

解得

壶内不再喷出消毒液时，剩余消毒液体积

6．（2022·吉林长春·二模）如图是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景。已知大气压强为1.0×105Pa， 篮球内部容积为8L，打气前球内气压等于外界大气压强。打气筒每次能将体积为0.5L、压强为1.0×105 Pa的空气打入球内。当球内气压达到1.5×10 5Pa时停止打气，求打气的次数N（假设打气过程中气体温度不变，忽略篮球体积变化）。

【答案】8

【解析】设大气压强为，后篮球内气压达为

篮球内部容积为V=8 L，打气筒每打一次气的体积L，由玻意耳定律有

解得N=8（次）

7．（2022·广东·深圳市第七高级中学高三阶段练习）如图为某型号家用喷水壶的外形图和原理图，壶中气筒内壁的横截面积，活塞的最大行程为，正常喷水时壶内气体需达到压强Pa以上。壶内装水后，将压柄连接的活塞压到气筒的最底部，此时壶内气体体积为，压强为Pa，温度为27℃。已知大气压强Pa。

（1）将喷水壶放到室外，室外气温为9℃，求稳定后壶内气体的压强；

（2）在室外且温度保持不变，为了使喷水壶达到工作状态，至少需要通过压柄充气多少次？

【答案】（1）p2=0.94×105Pa ；（2）

【解析】（1）由气体发生等容变化有

其中p1=1.0×105Pa、T1=300K、T2=282K

解得p2=0.94×105Pa

（2）将原有气体转化为工作压强

其中，p2=0.94×105 Pa，p=1.3×105 Pa

解得

打入n次的外界气体转换为工作压强过程，根据玻意耳定律

解得

取

8．（2022·山西太原·一模）如图，两侧长度相同、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，左端开口、右端封闭，管内用水银封闭长l0=30.0cm的空气柱（可视为理想气体），此时左侧水银柱比右侧水银柱高h=8.00cm，若在U形玻璃管开口端缓慢用活塞向下压左侧空气柱，使右侧水银柱比左侧水银柱高h'=4.00cm。已知大气压强p0=76.0cmHg，求：

（1）此时右侧空气柱压强；

（2）活塞向下移动的高度。

【答案】（1）；（2）12.7cm

【解析】（1）以右端空气柱为研究对象，设玻璃管横截面积为，由玻意耳定律

得

（2）以左端空气柱为研究对象，设被压下的高度为、由玻意耳定律

得

9．（2022·广东·高三学业考试）如图所示，两正对且固定不动的导热汽缸，与水平面成30°角，底部由体积忽略不计的细管连通，活塞a、b用不可发生形变的轻直杆相连，不计活塞的厚度以及活塞与汽缸的摩擦，a、b两活塞的横截面积分别为S1=10 cm2、S2=20 cm2，两活塞的总质量为m=12 kg，两汽缸高度均为H=10 cm。汽缸内封闭一定质量的理想气体，系统平衡时活塞a、b到汽缸底部的距离均为L=5 cm（图中未标出）。已知大气压强为p0=1.0×105 Pa，环境温度为T0=300 K，重力加速度g取10 m/s2。若保持环境温度不变，用沿轻杆向上的力缓慢推活塞a，在活塞a由开始运动到到达汽缸底部的过程中，求推力的最大值。

【答案】40 N

【解析】设初始时气体压强为p1，由平衡条件有p0S1+p1S2=mgsin 30°+p0S2+p1S1

代入数据得p1=1.6×105 Pa

活塞a刚要到达汽缸顶部时，向上的推力最大，此时气体的体积为HS2，压强为p2，由玻意耳定律有

p1（LS1+LS2）=p2HS2

代入数据得p2=1.2×105 Pa

由平衡条件有p0S1+p2S2+F=mgsin 30°+p0S2+p2S1

代入数据得F=40 N

10．（2022·河北·元氏县第一中学高二阶段练习）在如图所示的导热气缸中封闭着一定质量的理想气体（重力不计），气缸的质量为M，活塞质量为m，吊篮质量不计，开始时吊篮中不放砝码，活塞距离气缸底部的高度为h，现在吊篮中逐渐增加砝码，直到气缸恰好对水平地面没有压力，已知活塞的横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，活塞与气缸壁间摩擦不计，求：

（1）当气缸恰好对地面没有压力时，吊篮中砝码的质量；

（2）从开始到气缸恰好对水平地面没有压力时，活塞上升的高度。

【答案】（1）；（2）

【解析】设气缸恰好对地面没有压力时活塞上升高度为，绳的张力为T，吊篮中砝码的质量为m0；

（1）当气缸恰好对地面没有压力时，对气缸和活塞整体

对吊篮和砝码

解得

（2）对导热气缸内封闭的气体，整个过程中温度保持不变，将吊篮中不放砝码时为初状态

气缸恰好对地面没有压力时为末状态

据玻意耳定律

解得

11．（2022·湖南常德·模拟预测）工业测量中，常用充气的方法较精确地测量特殊容器的容积和检测密封性能。为测量某空香水瓶的容积，将该瓶与一带活塞的气缸相连，气缸和香水瓶内气体压强均为p0，气缸内封闭气体体积为V0，推动活塞将气缸内所有气体缓慢推入瓶中，测得此时瓶中气体压强为p，香水瓶导热性良好，环境温度保持不变。

（1）求香水瓶容积V；

（2）若密封性能合格标准为：在测定时间内，漏气质量小于原密封质量的1%视为合格。将该空香水瓶封装并静置较长一段时间，发现瓶内气体温度从T升高到1.2T，其压强由p变为1.16p，通过计算判断该瓶密封性能是否合格。

【答案】（1）；（2）不合格

【解析】（1）缓慢变化过程中，由玻意耳定律可得

解得

（2）设温度由T变化为1.2T后，压强由p变为1.16p，体积变为，根据气体状态方程有

解得

可知漏气量占比为3.3％；故该香水瓶瓶盖密封性不合格。

12．（2022·河北省唐县第一中学高三阶段练习）热学中将标准大气压定为。如图所示是一个竖直放置的下端封闭、上端开口且足够长的粗细均匀的玻璃管。长为的水银柱封闭了一段空气柱，空气柱的长度。已知外界的压强为标准大气压，环境的温度保持不变，取重力加速度，管内气体视为理想气体。试求：

（i）此时玻璃管内气体的压强（用作单位）；

（ii）若对玻璃管施加一外力，使其向上做加速度为的匀加速直线运动，求稳定后管内空气柱的长度。

【答案】（i）；（ii）

【解析】（i）对水银柱分析受力，设空气的压强为，水银柱的横截面为，根据平衡条件有

又

解得

（ii）对水银柱，由牛顿第二定律有

又

可得

解得

对管内的气体，由玻意耳定律有

解得