高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第一节 气体实验定律（Ⅰ）优秀同步练习题

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2.1 气体实验定律（1）  同步练习一、单选题1．一定质量的理想气体保持温度不变，从状态A到状态B。用表示气体压强，用表示气体体积，图中能描述气体做等温变化的是（　　）A． B．C． D．【答案】D【解析】根据整理有若想保持温度不变，则图线需要p与V-1成正比，若横坐标为V，则图线应为双曲线的一支。故选D。2．“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。小张同学在实验中缓慢推动活塞，根据实验数据作出p-图线如图所示，图线弯曲的可能原因是（ ）A．活塞与筒壁间存在摩擦B．实验中用手握住了注射器前端C．未在注射器活塞上涂润滑油D．压强传感器与注射器的连接处漏气【答案】B【解析】当增大时，V减小，p增加的程度不是线性关系，当斜率增大时，压强增加程度增大，导致这一现象的是实验过程中用手握住注射器前端，导致注射器中气体温度升高，则图像的斜率会增大，而活塞与筒壁间存在摩擦、未在注射器活塞上涂润滑油、压强传感器与注射器的连接处漏气都会导致斜率减小，ACD错误，B正确。故选B。3．如图所示为一定质量的理想气体的图像、是双曲线上的两点，和的面积分别为和，则（　　）A． B．C． D．与的大小无法确定【答案】B【解析】的面积为的面积为而、是等温线上的两点，根据玻意耳定律可得故有选项B正确，ACD错误；故选B。4．探究气体等温变化规律的实验装置，如图所示。空气柱的长度由刻度尺读取、气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取。为得到气体的压强与体积关系，下列做法正确的是（　　）A．柱塞上涂油是为了减小摩擦力 B．改变气体体积应缓慢推拉柱塞C．推拉柱塞时可用手握住注射器 D．实验前应测得柱塞受到的重力【答案】B【解析】A．柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小摩擦力，A错误；B．实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉柱塞，B正确；C．用手握住注射器，会使气体温度变高，C错误；D．实验前应测量柱塞的横截面积，并不是测量重力，这样才能得到空气柱的体积，D错误。故选B。5．下列说法正确的是（　　）A．只有处于平衡态的系统才有状态参量B．状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统状态变化时，其各个状态参量都会改变C．两物体发生热传递时，它们组成的系统处于非平衡态D．0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，冰水混合物处于平衡态【答案】C【解析】AB．状态参量是描述系统状态的物理量，与系统是否处于平衡态无关，且系统状态变化时，不一定各个状态参量都改变，AB错误；C．处于热传递过程中的两系统因温度不同发生热传递，最终两系统温度相同，处于非平衡态，C正确；D．0°C的冰水混合物放入1°C的环境中，其温度、压强、体积都会变化，冰水混合物处于非平衡态，D错误。故选C。6．活塞式真空泵的工作原理如图，抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连，当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端过程中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽气筒，活塞从右端向左移动到左端过程中，阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭容器内的气体压强越来越小。若密闭容器的容积为V，抽气筒的容积为0.1V，抽气前密闭容器内气体的压强为p0。抽气过程中气体的温度不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量为m1，第2次抽气过程中被抽出的气体质量为m2，则m2∶m1为（　　）A．1 B．0.9∶1.1 C．1∶1.1 D．1∶1.12【答案】C【解析】根据玻意耳定律，第1次抽气过程第2次抽气过程而正比于，正比于，所以故选C。7．一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强-体积（p-V）图上的两条曲线I和II表示，如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分。a、b为曲线I上的两点，气体在状态a和b的压强分别，温度分别为Ta、Tb。c、d为曲线II上的两点，气体在状态c和d的压强分别，温度分别为Tc、Td。下列关系式正确的是（　　）A． B． C． D．【答案】B【解析】A．根据理想气体的气态方程，及曲线均为反比例函数曲线的一部分，可得曲线I为等温变化，故可得a、b两点的温度相同，A错误；B．根据理想气体的气态方程，a到c为等压变化，即有B正确；C．根据理想气体的气态方程，由图像可知又故C错误；D．根据理想气体的气态方程，由图像可知又故D错误。故选B。8．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。9．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。10．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。二、多选题11．如图，在水平放置的刚性气缸内用活塞封闭两部分气体A和B，质量一定的两活塞用杆连接。气缸内两活塞之间保持真空，活塞与气缸壁之间无摩擦，左侧活塞面积较大，A、B的初始温度相同。略抬高气缸左端使之倾斜，再使A、B升高相同温度，气体最终达到稳定状态。若始末状态A、B的压强变化量、均大于零，对活塞压力变化量、，则（  ）A．B体积增大 B．A体积增大C．  D． 【答案】BD【解析】AB．气温不变，略抬高气缸左端使这倾斜，由于活塞重力的作用，A部分气体压强减小，B部分气体压强增大，设此时的细杆与水平面的夹角为，则有对这两部分气体由玻意耳定律可知，A体积增大，B体积减小，A错误，B正确；C．设初始气缸内A、B气体对活塞的压力分别为FA、FB，则有FA=FB略抬高气缸左端使之倾斜，则A部分气体压强减小一些，B部分气体压强增大一些，而最终两个活塞的受力还要平衡，那么压力的变化不相等，即C错误；D．由压强的变化量为由，可知D正确。故选BD。12．如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度为l=9.0cm，B侧水银面比A侧的高h= 5.0 cm。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1=3.0cm时将开关K关闭。已知大气压强p0=75.0cmHg。则下列法正确的是（  ）A．此时A内气体压强72cmHgB．此时A内空气柱长度10.00cmC．此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，则注入的水银在管内的长度3.6cmD．此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，则注入的水银在管内的长度3.4cm【答案】AB【解析】A．打开开关放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，A、B两侧水银面的高度差也随之变化，直至B侧水银面低于A侧水银面为止（若B侧水银面高于A侧水银面，则再向B侧注入水银时A、B两侧水银面不可能在同一高度），由力学平衡条件，有即此时A侧气体压强故A正确；B．根据玻意耳定律可知解得故B正确；CD．当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为，压强为，由玻意耳定律，有由力学平衡条件有联立并代入数据，有设注入的水银在管内的长度为，依题意，有代入数据得故CD错误。故选AB。13．如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条p－图线，由图可知（　　）A．一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比B．一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比C．T1>T2D．T1<T2【答案】BD【解析】AB．玻意耳定律变形得即一定质量的气体在发生等温变化时，压强与体积得倒数成正比，则压强与体积成反比，A错误B正确；CD．对同一部分气体来说，体积相同时，温度越高，压强越大，所以C错误D正确。故选BD。14．关于“探究气体等温变化的规律”实验，下列说法正确的是（　　）A．实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积C．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，不仅减小摩擦还可以防止漏气D．处理数据时采用p-图像，是因为p-图像比p-V图像更直观【答案】ACD【解析】A．本实验探究采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，故A正确；B．由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，故B错误；C．涂润滑油可以防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，也可以减小摩擦，故C正确；D．当p与V成反比时，p-图像是一条过原点的直线，而p-V图像是曲线，所以p-图像更直观，故D正确。故选ACD。三、实验题15．如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐连接起来；②缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体压强值；③重复上述步骤②，多次测量并记录；④根据记录的数据，作出相应图象，分析得出结论。（1）在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的_________和_________；（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是__________________；（3）实验过程中，下列说法正确的_________；A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出B．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分C．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值（4）某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、为横轴，画出图象如图所示，则产生的可能原因是_________。A．实验过程中有漏气现象B．实验过程中气体温度降低C．实验过程中气体温度升高D．实验过程中外面气体进入注射器，使注射器里面气体质量增加了（5）在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为、，且。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是_________A．        B．C．       D．【答案】     质量     温度     要缓慢移动活塞，或者不能用手握住注射器等     B     CD     AC【解析】（1）[1][2]在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的质量和温度；（2）[3]为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是：要缓慢移动活塞，或者不能用手握住注射器等；（3）[4]A．推拉活塞时动作过快，会使气体的温度升高后降低，选项A错误；B．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，以保证气体的温度不变，选项B正确；C．活塞移至某位置时，要等稳定后记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，选项C错误。故选B；（4）[5]图象发生了弯曲，则说明在实验中温度发生了变化，因图象向上弯曲，图象的斜率为k=CT，故可能是气体的温度升高了，或者质量变大了，故CD正确，AB错误；故选CD；（5）[6]AB．由于实验操作和数据处理均正确，则温度高的对应的pV值较大，分别在图线上找到两个点，则pV乘积较大的是T1对应的图线，故A正确，B错误；CD．根据理想气体状态方程则k值大的对应的pV的乘积也大，即斜率越大的对应的温度越高，故C正确，D错误。故选AC。四、解答题16．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