高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第1章 分子动理论与气体实验定律第4节 科学探究:气体压强与体积的关系同步训练题

1.4科学探究：气体压强与体积的关系基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，内壁光滑的气缸竖直放置在地面上，活塞的质量为M，底面积为S，若大气压强为p0，则被封闭气体的压强p等于（  ）

A．p0 B．p0- C．p0+ D．条件不够，无法判断

2．如图所示，一端开口，一端封闭的玻璃管，封闭端有一定质量的气体，开口端置于水银槽中，用弹簧测力计拉着玻璃试管而平衡，此时管内外水银面高度差为，弹簧测力计示数为，若在水银槽中缓慢地倒入部分水银，使槽内水银面升高一些，稳定后管内外水银面高度差为，弹簧测力计示数为，则（　　）

A． B．

C． D．

3．现有一个容积为400L的医用氧气罐，内部气体可视为理想气体，压强为15MPa，为了使用方便，用一批相同规格的小型氧气瓶（瓶内视为真空）进行分装，发现恰好能装满40个小氧气瓶，分装完成后原医用氧气罐及每个小氧气瓶内气体的压强均为3MPa，不考虑分装过程中温度的变化，则每个小氧气瓶的容积为（　　）

A．20L B．40L C．50L D．60L

4．如图所示，一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中，在某一深度静止时， 管内有一定的空气。若向广口瓶中缓慢倒入一些水，则试管将（　　）

A．加速上浮 B．加速下沉

C．保持静止 D．以原静止位置为平衡位置上下振动

5．如图所示，下端用橡皮管连接的两根粗细相同的玻璃管竖直放置，右管开口，水银面到管口距离较长，左管内被封闭一段气体，水银面比右管稍低，现保持左管不动，为了使两管内水银面最终一样高，下面采取的措施可行的是(    )(以下各种措施中，右管始终没有水银溢出)

A．仅减小外界气压

B．仅把U形管的右管向下移动

C．仅把U形管的右管向上移动

D．仅从U形管的右管向内加水银

6．篮球赛上同学发现一只篮球气压不足，用气压计测得球内气体压强为1.3atm，已知篮球内部容积为7.5L。现用简易打气筒给篮球打气，如图所示，每次能将0.3L、1.0atm的空气打入球内，已知篮球的正常气压范围为1.5~1.6atm。忽略球内容积与气体温度的变化。为使篮球内气压回到正常范围，应打气的次数范围是（　　）

A．5~7次 B．5~8次 C．7~12次 D．12~15次

7．“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。
 

若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为Vʹ=V+V0。从理论上讲图像可能正确的是

A． B．

C．  D．

8．容积V=10L的钢瓶充满氧后，压强p=20atm，打开钢瓶盖阀门，让氧气分别装到容积为V0=5L的小瓶子中去，若小瓶子已抽成真空，分装到小瓶子中的氧气压强均为p0=2atm。在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可装的瓶数是（　　）

A．2瓶 B．18瓶 C．0.10瓶 D．20瓶

9．一定质量的理想气体状态发生变化，满足玻意耳定律，若气体压强增大，下列说法正确的是（　　）

A．分子的平均动能增大 B．分子的平均动能减小

C．气体的内能增大 D．分子之间的平均距离变小

10．用打气筒将压强为1atm的空气打进自行车轮胎内，如果打气筒容积ΔV=500cm3，轮胎容积V=3L，原来压强p=1.5atm。现要使轮胎内压强变为p'=4atm，问用这个打气筒要打气次数为（设打气过程中空气的温度不变）（　　）

A．10次 B．15次 C．20次 D．25次

11．钢瓶中装有一定量的气体，现在用两种方法抽钢瓶中的气体，第一种方法用小抽气机，每次抽1L气体，共抽取3次；第二种方法是用大抽气机，一次抽取3L气体。以上过程中气体温度保持不变，下列说法正确的是（　　）

A．两种抽法抽取的气体质量一样多

B．第二种抽法抽取的气体质量多

C．第一种抽法中，每次抽取的气体质量逐渐减少

D．第一种抽法中，每次抽取的气体质量逐渐增大

12．如图所示，一定质量的理想气体，由状态a沿直线ab变化到状态b。在此过程中，气体温度的变化情况是（　　）

A．不断增大 B．不断减小 C．先减小后增大 D．先增大后减小

13．如图所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱（高为h1）封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内、外水银面高度差为h2，若保持环境温度不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是（　　）

A．h2变长 B．h2变短 C．h1上升 D．h1下降

14．活塞式抽气机汽缸容积为V，用它给容积为2V的容器抽气，抽气机抽动两次(抽气过程可视为等温变化)，容器内剩余气体压强是原来的（　　）

A． B． C． D．

15．用活塞式抽气机抽气，在温度不变的情况下，从玻璃瓶中抽气，第一次抽气后，瓶内气体的压强减小到原来的，要使容器内剩余气体的压强减为原来的，抽气次数应为（　　）

A．2次 B．3次

C．4次 D．5次

二、填空题（共4题）

16．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___________。

17．如图，玻璃瓶倒扣在水中为漂浮状态．若环境温度不变，大气压强缓慢增大，玻璃瓶内气体的体积将_________；玻璃瓶内外水面的高度差将_________．（选填“变大”“变小”或“不变”）

18．如图所示，一定质量的理想气体，按图示方向经历了ABCDA的循环，其p-V图线如图．状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能____ (选填 “大”或“小”);由B到C的过程中，气体将_____(选填“吸收”或“放出”)热量：经历ABCDA一个循环，气体吸收的总热量______ ( 选填“大于”或“小于”)释放的总热量．

19．（1）对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（________）．

A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变

B．若气体的内能不变，其状态也一定不变

C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大

D．气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关

E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大

（2）如图，一上端开口，下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1=66cm的水银柱，中间封有长l2=6.6cm的空气柱，上部有长l3=44cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐_________，已知大气压强为p0=76cmHg，如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度_______，封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。

三、综合题（共4题）

20．某科技小组用三个可乐汽水瓶制作了一个小喷泉，结构如图，A瓶开口向上，B、C瓶封闭，通过3根细管（体积不计）将瓶内气体或液体连通，瓶与细管间接触紧密、密闭良好，在A瓶中加入一定量的水时，1号管就会有水喷出。已知瓶外大气P0=1.0×105Pa，水的密度=1.0×103kg·m3，g=10m/s2，初始时，1号管内水面与B瓶内水面同高，B与C瓶内空气的总体积V0=2.1L。

（1）若水即将从1号管喷出时，1号管上端出口与B瓶内液面高度差为50cm，则此时B瓶内气体压强多大?

（2）在A瓶中缓慢加水时，1号管内水面由初始位置（即与B瓶内水面同高）开始增高，直至水即将从1号管喷出，此过程中C瓶经3号管加入了多少体积的水?

21．如图所示，用销钉固定的导热活塞把水平放置的导热汽缸分隔成容积相同的两部分，分别封闭着A、B两部分理想气体：A部分气体压强为pA=2.0×105 Pa，B部分气体压强为pB=1.5×105 Pa．现拔去销钉，待活塞重新稳定后，求此时A部分气体体积与原来体积之比．（外界温度保持不变，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，整个过程无漏气发生）

22．如图，粗细均匀的U形管内装有密度为ρ的液体，U型管右臂上端封闭，左臂中有一质量不计的活塞，活塞横截面积为S。开始时用手握住活塞，使它与封闭端位于同一高度．此时两臂液面位于同一水平面内。液体上方各封闭有一定质量的理想气体，气柱长均为h．今将活塞由图示的位置向上缓慢移动，移动的距离为2h，此时两臂液面的高度差为h．设整个过程中气体温度不变，移动过程中活塞与管壁摩擦忽略不计，且活塞不漏气。问：

（1）移动活塞后，左臂液面上方压强为多少？

（2）设大气压强为p0，移动活塞前，需要多大的拉力才能使活塞保持静止。

23．人们使用气压式保温瓶时，只需按压保温瓶顶端，即可将水从瓶中压出、如图所示是气压式保温瓶结构图，请分析回答下列问题。

（1）保温瓶中的水越少，需按压瓶盖的次数越多，才能将水从瓶中压出，请分析其原因。

（2）已知保温瓶中水的占比，估测出水所需的按压次数，需用到什么气体实验定律？若要满足该气体定律的适用条件，应怎样选取研究对象？

（3）若保温瓶中只有半瓶水时，希望按压两次就能出水，则还需要满足什么条件？

参考答案

1．C

2．B

3．B

4．B

5．B

6．A

7．D

8．B

9．D

10．B

11．C

12．D

13．D

14．C

15．C

16．水流出部分、水全部流出、水柱不动、水柱向上动

17．变小    不变   

18．大    放出    大于   

19．ADE    12cm    9.2cm   

20．(1) ；(2)0.1L

21．8：7

22．（1）；（2）

23．

（1）由气压式保温瓶的结构图可知：水越少，出水管口距水面的高度越大，压出水所需的压强越大；同时，保温瓶内水上方的空气体积也越大，而瓶盖下方气室的体积一定，每次按压能压入的空气相对水上方的空气体积的比例就越小，故需按压的次数就越多。

（2）需要运用玻意耳定律来估测按压次数，因此必须满足气体质量一定、温度不变的条件。

通常情况下，保温瓶内水上方的空气体积远大于气室的体积，因此，气体被压缩时温度的变化非常微小，可近似看作温度不变，按压瓶盖往瓶中注入空气，瓶中气体质量必定增大，然而若将压入瓶中的空气和瓶中原有的空气看作一个整体，以其为研究对象，则满足了气体质量一定的条件，从而可运用玻意耳定律来解答。

（3）设保温瓶可盛水的体积为，瓶盖下方气室的体积为，出水管口到瓶中水面的高度为，水的密度为，外界大气压为．若瓶中只有半瓶水，希望按压两次就能出水，则保温瓶内水上方的空气压强至少要达到，忽略不计出水管体积，根据玻意耳定律，可得

，

解得

即保温瓶可盛水的体积与气室体积之比满足上述关系式时，瓶中只有半瓶水，按压两次就能出水。