沪科版 (2019)选择性必修 第三册2.2 玻意耳定律测试题

这是一份沪科版 (2019)选择性必修 第三册2.2 玻意耳定律测试题，共12页。



2．如图所示，有一个红酒瓶状的玻璃容器水平放置，左侧“瓶身”的体积为300cm3，右侧“瓶颈”是一段内部横截面积为0.5cm2，有效长度为40cm的玻璃管，管内有一段长度可忽略不计的水银柱，密闭了一定质量的气体在容器内．当大气压为1.0×105 Pa．密闭气体温度为27 ℃时，水银柱刚好位于玻璃管最左侧，现缓慢升高密闭气体温度．则当温度升高到________℃时，水银柱会掉出容器；在此过程中，密闭气体从外界吸收的热量为12J，则在这一过程中密闭气体的内能变化了________J．
3．有同学在做“用研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。实验完成后，计算机屏幕上显示出如图所示的p-V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一根参考双曲线）。
①实验过程中为什么要求缓慢推动活塞？___________
②仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是：_______
4．某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律：
(1)在实验中，下列哪些操作不是必需的____；
A.用橡胶塞密封注射器的下端
B.用游标卡尺测量柱塞的直径
C.读取压力表上显示的气压值
D.读取刻度尺上显示的空气柱长度
(2)实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是____；
(3)下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是____。
A. B. C. D.
5．如图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C．设A．B．C状态对应的温度分别为TA．TB．TC，则TA______TB，TB______TC（均选填“＞”“＜”或“＝”）。
6．如图，固定密闭容器内储有一定量的水，若拔掉容器底部的软木塞，可能观察到的现象有___________。
7．如图所示，气缸固定于水平面，用截面积为20cm2的活塞封闭一定量的气体，活塞与缸壁间摩擦不计。当气体温度为27℃时，活塞在F=40N．方向向右的外力作用下保持静止，封闭气体的压强为___________Pa；若保持活塞不动，将气体温度升至87℃，则此时F的大小变为___________N。（大气压强为1.0×105Pa）
8．某实验小组利用如图所示的装置测量温度：A是容积较大的玻璃泡，A中封有一定质量的空气，B是一根与A连接的均匀细玻璃管（玻璃管的容积远小于A的容积），管的下端插入水银槽。当外界大气压，环境温度℃时，管内水银柱的高度，在管壁外侧与水银面等高的位置标出对应的温度，然后依次标出其他温度刻线。
（1）此测温装置中，h越大，相应的温度读数越______（选填“高”或“低”）；温度刻线是______分布的（选填“均匀”或“不均匀）。
（2）水银柱高度处的温度刻度值应为______℃。
（3）若外界大气压强变为，读出温度为t℃，则实际温度应修正为______℃。
9．如图所示为一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C的p－图象，其中AB段是一段圆弧，A．B两点的连线与轴平行，BC为延长线过原点的直线，则从状态A变化到状态B气体内能____（填“增加”．“不变”或“减少”）；从状态B变化到状态C气体_____(填“吸收”或“放出”)热量．
10．一定质量的某种气体发生等温变化时，若体积增大了n倍，则压强变为原来的______。

11．如图所示圆柱形容器内有a．b．c三个活塞，把容器气体隔成A．B两部分，且，处于平衡状态．现用力缓慢推动a．c，使a向右移动，c向左移动，则活塞b向_______移动______．
12．如图，上端带卡环．底部有加热装置的圆柱形气缸竖直放置在水平地面上，质量为m．横截面积为S．厚度不计的活塞到气缸底部的距离为气缸高度的一半，活塞下部封闭有温度为T的理想气体。已知重力加速度为g，外界大气压强恒为，忽略一切摩擦。现对封闭气体缓慢加热，则活塞恰好到达气缸上端卡口时气体温度T1=_______；保持封闭气体的温度T1不变，在活塞上表面缓慢倒入沙子，使活塞到气缸底部的距离为气缸高度的三分之一，则倒入沙子的总质量m1=________。

13．（1）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其变化过程的V-T图像如图所示，BC的反向延长线通过坐标原点O。已知该气体在状态A时的压强为1.5×105Pa，则该气体在状态C时的压强为__________Pa；该气体从状态A到状态C的过程中吸收的热量为__________J。
14．等容变化：一定质量的某种气体，在______不变时，压强随温度变化的过程。

15．拔罐是中医传统养生疗法之一，以罐为工具，将点燃的火源放入小罐内加热，然后移走火源并迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。假设罐内封闭气体质量不变，可以看作理想气体。与刚压在皮肤上的时刻对比，火罐“吸”到皮肤上经一段时间后，火罐内气体的内能___________，压强___________，单位体积内的分子数___________。（都选填“增大”．“减小”或“不变”）
参考答案与试题解析
1．【答案】 1
【解析】
[1]当活塞缓慢移动到管道最低点时，设右侧气体的体积为，则开始OP与管道的水平直径的夹角为时右侧气体的体积为，设右侧气体末状态压强为，初状态压强
右侧气体温度不变，由玻意尔定律得
解得
由平衡条件得此时左侧气体压强也为；
[2] 活塞位置不动，两侧气体体积不变，两侧气体发生等容变化，两侧气体初状态压强相等都是，活塞静止不动，处于平衡状态，则两侧气体压强相等，设末状态两侧气体压强为，初状态两侧气体温度相等，设为，设末状态左侧气体温度为，由侧气体温度为，由查理定律得：对左侧气体
对右侧气体
解得
则右侧气体温度是左侧气体温度的1倍。
2．【答案】 (1). 47； (2). 10
【解析】
【详解】当水银柱到达管口时，所测气温最高，设为T2，此时气体体积为V2，
初状态：T1=（273+27）K=300K；V1=300cm3，
末状态为：V2=（300+40×0.5）cm3=320cm3
气体发生等压变化，由盖吕萨克定律得：，
代入数据得：T2=320K，t2=T2-273=320-273=47℃；
水银柱移动过程中，外界对气体做功：W=-P0SL=-1×105×0.5×10-4×40×10-2J=-2.0J，
又因为：Q=12J
由热力学第一定律知内能变化为：△U=W+Q，
代入数据得：△U=10J，即内能增加了10J；
【点睛】本题考查气体定律以及热力学第一定律的综合运用，对于气体状态变化问题，关键在于分析是等值变化还是三个参量同时变化的问题，要善于挖掘隐含的条件。
3．【答案】 ①. 使气体有充分的时间与外界进行热交换，保证气体做等温变化 ②. 注射器漏气，使气体的体积减小，图像向左偏移
【解析】
【分析】
【详解】①[1]实验过程中要缓慢推动活塞，使气体有充分的时间与外界进行热交换，保证气体做等温变化；
②[2]仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是：注射器漏气，使气体的体积减小，图像向左偏移（也可能是周围环境温度降低）。
4．【答案】 (1). B (2). 尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变 (3). C
【解析】
【详解】(1)[1] A.用橡胶塞密封注射器的下端，是为了封住一定量的气体，故A是必要的，不符合题意；
B．没有必要测量柱塞的直径，由于整个过程中，截面不变，知道长度就可以，列方程时，两边把截面可以消掉，故B没必要，符合题意；
C．读取压力表上显示的气压值，知道初末状态的气压值，故C是必要的，不符合题意；
D．读取刻度尺上显示的空气柱长度来表示空气的体积，故D是必要的，不符合题意。
故选B。
(2)[2]尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变。
(3)[3]图象中直线比曲线直观，在等温变化中，P与 成正比，因此画P—图象，应是一条过坐标原点的直线，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．【答案】＞ ＜
【解析】
[1][2]A到B为等容变化，故
由图可知
则
B到C为等压变化，则
由图可知
则
6．【答案】水流出部分．水全部流出．水柱不动．水柱向上动
【解析】
当密闭容器内水上方气体的压强满足
若拔掉容器底部的软木塞，可观察到水往外流，流出水的体积跟内外压强差有关，由理想气体的状态方程可知，在温度不变的条件下体积增大压强减小，当水流出一部分时
停止流动；如果全部流出时仍有，全部流出；当
若拔掉容器底部的软木塞，水柱不会动；当
水柱会向上移动。
7．【答案】0.8×105 8
【解析】
[1]设大气压强为p0=1.0×105Pa，被封闭气体的压强为p1，横截面积为S=20cm2=2.0×10-3m2，活塞保持静止，活塞受力平衡，则
p1S=p0S-F
代入数据解得
[2]保持活塞不动，故为等容变化，初态压强：p1=0.8×105Pa，初态温度：T1=（27+273）K=300K，末态压强：p2；末态温度：T2=（87+273）K=360K，根据查理定律可得
根据平衡可得
p2S=p0S-F1
联立以上解得
F=8N
8．【答案】低 均匀 127 t+10
【解析】
（1）[1][2]由于玻璃管的容积远小于A的容积，所以A中气体由于气体温度而发生的变化可视为等容变化。设A中气体压强为p，温度为T，水银密度为ρ，根据平衡条件可得
①
根据查理定律可知
②
上式中k为比例系数，联立①②解得
③
由③式可知，h随T的减小而线性增大，所以h越大，相应的温度读数越低，且温度刻线是均匀分布的。
（2）[3]设水银柱高度处对应的热力学温度为T1，由题意根据查理定律有
④
解得
⑤
所以水银柱高度处的温度刻度值应为
⑥
（3）[4]根据②④式可知
⑦
所以当大气压强的实际值与最初制定刻度时的大气压强值出现了的偏差时，通过刻度读出的温度将出现10℃的偏差，且此时水银柱高度比大气压强为76cmHg时低，说明读数比实际温度偏低，则实际温度应修正为（t+10）℃。
9．【答案】 (1). 减小； (2). 放出
【解析】
【分析】
根据，整理得，CT即为图象各点到原点O连线的斜率，分析斜率变化即可分析出温度变化，进而分析出内能的变化情况，结合热力学第一定律即可判断出从状态B变化到状态C气体气体与外界热量交换的情况；
【详解】因为是一定质量的理想气体，所以：，其中C为定值，整理得：
图象上各点到原点O连线的斜率即为CT，如图所示，
从A到B过程中图象上各点到原点O连线的斜率CT逐渐减小，所以温度T逐渐减小，故从状态A变化到状态B气体内能减小；
B到C的过程中图象各点到原点O连线的斜率CT不变，所以温度T不变，故内能不变：，根据热力学第一定律：，可得：
根据图象可知B到C的过程中，体积变小，外界对气体做功，所以：
所以：，即：从状态B变化到状态C气体放出热量。
【点睛】本题考查气体定律的综合运用，解题关键是要根据图象推导出表达式，分析斜率的含义，结合热力学第一定律分析求解，注意CT表示的是图象上各点到原点O连线的斜率，不是图象曲线本身的斜率。
10．【答案】
【解析】
略
11．【答案】右 1.5
【解析】【来源】河北省邯郸市大名县第一中学2019-2020学年高二（下）第四次半月考物理试题（清北班）
【详解】
[1][2]设大气压强为，初始状态A．B的压强分别为pA．pB，对A．B分别有：
施加力F以后，此时A．B的压强分别为．，对A．B有：
设圆柱形容器的横截面积为S，施加力F以后的长度分别为．，由于整个过程是等温变化，根据玻意耳定律，对A．B分别有：
联立可得：
由于A向右移动，C向左移动，则有：
联立上式解得：
通过分析可知，活塞B向右移动1.5cm。
12．【答案】2T； 4m
【解析】
[1]对封闭气体缓慢加热，则活塞恰好到达气缸上端卡口，对封闭气体处于等压过程，由盖-吕萨克定律可知
其中
解得
[2]未在活塞上表面缓慢倒入沙子前，对活塞列受力平衡
保持封闭气体的温度T1不变,对封闭气体处于等温过程，由玻意耳定律可知
对活塞列受力平衡
其中
联立可解
13．【答案】1.0×105 100
【解析】
[1][2]气体从状态A到状态B，发生的是等容变化，由查理定律得
解得在状态B时的压强为
pB=1.0×105Pa
气体从状态B到状态C，发生是等压变化，有
pC=pB=1.0×105Pa
由于状态A与状态C的温度相同，所以该气体从状态A到状态C的过程中，内能变化量
气体从状态A到状态B不做功，从状态B到状态C的过程中气体对外做功，做功大小为
由热力学第一定律
知整个过程中吸收的热量为
Q=100J
14．【答案】体积
【解析】
略
15．【答案】减小 减小 不变
【解析】【来源】2021届广东省汕头市高三（下）第一次模拟考试物理试题
[1]把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经过热传递，温度不断降低，气体的内能减小；
[2]气体发生等容变化，温度不断降低，由查理定律可知，气体的压强减小；
[3] 罐内封闭气体质量不变，总分子数不变，而体积也不变，则单位体积内的分子数不变。