物理选择性必修 第三册3 气体的等压变化和等容变化课时练习

这是一份物理选择性必修 第三册3 气体的等压变化和等容变化课时练习，共8页。


如图，把一粗细均匀的玻璃管开口端插入到水银中，如果当时大气压强为一个标准大气压(标准大气压强为76cmHg)，管内外水银面高度差为10cm，则管内气体的压强为( )
A．10cmHgB．86cmHg
C．76cmHgD．66cmHg
2．如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧静止吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，则封闭气体的压强p为( )
A．p0＋eq \f(Mg,S)B．p0＋eq \f(（M＋m）g,S)
C．p0－eq \f(Mg,S)D．eq \f(mg,S)
3．有一段12cm长的汞柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体，若开口向上将玻璃管放置在倾角为30°的光滑斜面上，在玻璃管下滑过程中被封气体的压强为(大气压强p0＝76cmHg)( )
A．76cmHgB．82cmHg
C．88cmHgD．70cmHg
4．如图所示，U形管封闭端内有一部分气体被水银封住，已知大气压强为p0，封闭部分气体的压强p(以汞柱为单位)为( )
A．p0＋h2B．p0－h1
C．p0－(h1＋h2) D．p0＋(h2－h1)
5．如图所示，4支管中A端有封闭气体，气体的压强分别为pa、pb、pc、pd，它们的大小顺序为( )
A．pa＝pb＝pc＝pdB．pd＞pc＞pa＞pb
C．pa＝pb＝pc＜pdD．pa＝pc＜pb＝pd
6．如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为h1、h2和h3，则B端气体的压强为(已知大气压强为p0) ( )
A．p0－ρg(h1＋h2－h3) B．p0－ρg(h1＋h3)
C．p0－ρg(h1＋h3－h2) D．p0－ρg(h1＋h2)
7.
(多选)如图所示，竖直放置一根上端开口，下端封闭的细玻璃管，内有两段长为20cm的水银柱，封闭了长度均为20cm的A、B两段空气柱，已知大气压强P0＝75cmHg，环境温度保持不变．则A、B两段空气柱的压强是多大( )
A．PA＝55cmHgB．PA＝95cmHg
C．PB＝115cmHgD．PB＝120cmHg
8．如图所示，活塞质量为M，上表面横截面积为S，上表面水平，下表面与水平面成α角，摩擦不计，外界大气压为p0，则被封闭气体的压强为(重力加速度为g)( )
A．eq \f(p0－Mgcsα,S)B．eq \f(p0csαMg,S)
C．p0－eq \f(Mg,S)D．eq \f(p0－Mgcs2α,S)
9．(多选)如图所示，内径均匀、两端开口的“V”形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是( )
A．B管内水银面比槽内水银面高h
B．B管内水银面比槽内水银面高hcsθ
C．B管内水银面比槽内水银面高hsinθ
D．管内封闭气体的压强比大气压强小hcsθ高水银柱产生的压强
10．(多选)如图所示，用弹簧秤拉着一支薄壁玻璃试管，将它的开口向下插在水银槽中，由于管内有一部分空气，此时试管内水银面比管外水银面高h.若试管本身的重力与管壁的厚度均不计，此时弹簧秤的示数等于( )
A．进入试管内的H高水银柱的重力
B．外部大气与内部空气对试管底部的压力之差
C．试管内高出管外水银面的h高水银柱的重力
D．上面A、C所述的两个数值之差
11.
(多选)如图所示，两端开口的U形管中，右边直管内有一部分空气被一段水银柱与外界隔开( )
A．若向左管口注入一些水银，h减小
B．若向左管口注入一些水银，h不变
C．若向右管口注入一些水银，不变
D．若向右管口注入一些水银，h增大
12.
如图所示，竖直静止放置的U形管，左端开口，右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内．已知水银柱a长h1为10cm，水银柱b两个液面间的高度差h2为5cm，大气压强为75cmHg，求空气柱A、B的压强分别是多少．
13．如图所示，粗细均匀的长直玻璃管被轻绳倒挂于倾角为θ的斜面上，管内有一段长为h的水银柱(其密度为ρ)封闭着一段空气柱，大气压强为p0，重力加速度大小为g.求在下列情况下，被封闭气体的压强为多少．(式中各物理量单位均为国际单位制单位)
(1)玻璃管静止不动；
(2)剪断细绳后，玻璃管沿斜面保持平稳加速下滑过程(已知管与斜面间动摩擦因数为μ，且μ14.
如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞横截面积为S.现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压强为p0)
微点3 气体压强的计算
1．答案：B
解析：根据管内液面内外压强相等可知p＝p0＋p水银＝76cmHg＋10cmHg＝86cmHg.故选B.
2．答案：C
解析：以缸套为研究对象，有pS＋Mg＝p0S，所以封闭气体的压强p＝p0－eq \f(Mg,S)，故应选C.
3．答案：A
解析：水银柱所处的状态不是平衡状态，因此不能用平衡条件来处理．水银柱的受力分析如图所示，因玻璃管和水银柱组成的系统的加速度a＝gsinθ，所以对水银柱由牛顿第二定律得：
p0S＋mgsinθ－pS＝ma，
故p＝p0＝76cmHg，B、C、D错误，A正确．
4．答案：B
解析：选右边液面为研究对象，右边液面受到向下的大气压强p0，在相同高度的左边液面受到液柱h1向下的压强和液柱h1上面气体向下的压强p，根据连通器原理可知：p＋h1＝p0，所以p＝p0－h1，B正确．
5．答案：B
解析：液体相连在等高处压强相等，必须注意的是不能把气体和液体“连通”，pa＝p0－ph，pb＝p0－p2h，pc＝p0＋ph，pd＝p0＋p2h.故选B项．
6．答案：B
解析：需要从管口依次向左分析，中间气室压强比管口低ρgh3，B端气体压强比中间气室低ρgh1，所以B端气体压强为p0－ρgh3－ρgh1，B正确．
7．答案：BC
解析：设水银柱长度为h，玻璃管横截面积为S，对A上部水银柱受力分析可得
p0S＋mg＝pAS，mg＝ρghS
联立解得pA＝p0＋ρgh＝(75＋20) cmHg＝95cmHg，故A错误，B正确；对B上部水银柱受力分析，根据平衡条件pAS＋mg＝pBS mg＝ρghS
pB＝pA＋ρgh＝(95＋20) cmHg＝115cmHg
故C正确，D错误，故选BC.
8．答案：C
解析：以活塞为研究对象，对活塞受力分析如图所示
外界对活塞的压力为F＝p0eq \f(S,csα)
由平衡条件有Fcsα＝Mg＋pS
解得p＝p0－eq \f(Mg,S)，故选C.
9．答案：BD
解析：以A管中的水银为研究对象，设管内封闭气体的压强为p，管的横截面积为S，水银密度为ρ，有pS＋ρghScsθ＝p0S
则管内封闭气体的压强p＝p0－ρghcsθ
显然p且B管内水银面要比槽内水银面高Δh＝eq \f(p0－p,ρg)＝hcsθ
故B、D正确，A、C错误．
10．答案：BC
解析：隔离试管，受三个力作用，外部大气对管顶的压力，内部气体对管顶的压力，弹簧秤向上的拉力，平衡时有F＋pS＝p0S
内部压强为p＝p0－ρgh
可得F＝p0S－pS＝ρghS，故选BC.
11．答案：BD
解析：被封闭气体的压强为p＝p0＋h，压强单位是cmHg，右侧空气柱上方的液柱长也为h，向左侧玻璃管注入水银，因右侧上方水银柱长度不变，所以左右高度差h也不变，A错误，B正确；向右侧管口注入水银，会导致右侧空气上方的水银柱长度变长，所以左侧水银柱的高度差会变大，C错误，D正确．
12．答案：65cmHg 60cmHg
解析：设管的横截面积为S，选a的下端面为参考液面，它受向下的压力为(pA＋ph1)S，受向上的大气压力为p0S，由于系统处于静止状态，则(pA＋ph1)S＝p0S，
所以pA＝p0－ph1＝(75－10) cmHg＝65cmHg，
再选b的左下端面为参考液面，由连通器原理知：液柱h2的上表面处的压强等于pB，则(pB＋ph2)S＝pAS，所以pB＝pA－ph2＝(65－5) cmHg＝60cmHg.
13．答案：(1)p0－ρghsinθ (2)p0－μρghcsθ
解析：(1)当玻璃管静止时，设被封闭气体的压强为p1，以水银柱为研究对象，其受力情况如图甲所示，
根据水银柱沿斜面方向受力平衡有p0S＝mgsinθ＋p1S
而m＝ρSh
所以p1＝p0－ρghsinθ
(2)在玻璃管沿粗糙斜面匀加速下滑过程中，设被封闭气体压强为p2，以玻璃管、水银柱及封闭气体整体为研究对象，其受力情况如图乙所示，
分别沿垂直于斜面和平行于斜面方向应用力的平衡条件和牛顿第二定律得
N′＝Mgcsθ，Mgsinθ－f＝Ma
又f＝μN′
所以a＝g(sinθ－μcsθ)
以水银柱为研究对象，其受力情况如图丙所示
沿平行于斜面方向应用牛顿第二定律得mgsinθ＋p2S－p0S＝ma
所以p2＝p0＋eq \f(m,S)(a－gsinθ)
将m＝ρSh及上面求出的a值代入该式并整理得p2＝p0－μρghcsθ.
14．答案：p0＋eq \f(mF,（M＋m）S)
解析：选取汽缸和活塞整体为研究对象，汽缸和活塞相对静止时有：F＝(M＋m)a①
以活塞为研究对象，由牛顿第二定律有：pS－p0S＝ma②
联立①②解得：p＝p0＋eq \f(mF,（M＋m）S).