沪科版 (2019)选择性必修 第三册2.2 玻意耳定律课时训练

这是一份沪科版 (2019)选择性必修 第三册2.2 玻意耳定律课时训练，共13页。试卷主要包含了如图所示，粗细均匀，玻意耳定律指的是，如图，上端带卡环，如图所示，一端开口，一辆汽车的质量为1.3吨等内容，欢迎下载使用。
【优编】第2节玻意耳定律-1优选练习一．填空题1．如图所示，粗细均匀．导热良好．装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长（可视为理想气体），两管中水银面等高。先将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面（环境温度不变，大气压强）
 ①求稳定后低压舱内的压强____________（用“cmHg”做单位）②此过程中左管内的气体对外界____________（填“做正功”“做负功”“不做功”），气体将__________（填“吸热”或放热“）。2．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___________。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．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．5．玻意耳定律指的是：在气体的___________条件下，气体的压强与体积成___________。（1）空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对汽缸中的气体做功为2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×105J。试问：此压缩过程中，气体___________（填“吸收”或“放出”）的热量等于___________J。（2）若一定质量的理想气体状态分别按下图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是___________（填“A”．“B”或“C”），该过程中气体的内能___________（填“增加”或“减少”）。A． B． C．6．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=________。 7．某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图1所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。
 （1）关于该实验，下列说法正确的是______。A．该实验用控制变量法研究气体的变化规律B．实验时注射器必须水平放置C．注射器内部的橫截面积没必要测量D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位（2）进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是______。（3）该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是______（填错误数据对应的实验序号）。实验序号12345封闭气柱长度L（cm）12.0011.0010.009.008.00封闭气柱压强p（）1.011.091.191.331.90（4）该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲．乙实验室记录的数据用正确的方法画出的图像如图2所示，根据乙实验室记录数据画出的图像应为______（填图线代号）。
 8．如图所示，一端开口．粗细均匀的U形玻璃管竖直放置。管内用水银封闭了一定质量的气体，平衡时，左右两边水银面高度差为h，已知水银的密度为；环境大气压强为P0。则封闭气体的压强为_________。若整个装置做自由落体运动，则C处液面将_______（选填“上升”“下降”或“不动”）。9．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“＝”）。10．一辆汽车的质量为1.3吨。当轮胎“充满”气时，每个轮胎与地面的接触面积为130cm2，胎内气体体积为20L，压强为__________Pa。当轮胎充气“不足”而轮毂盖边缘着地时，胎内仍有15L压强为1atm的空气。用一电动充气机以每分钟50L的速度将压强为1atm的空气压入轮胎，假设在此过程中气体温度保持不变，则充满四个轮胎约需要_________分钟。（重力加速度g取10m/s2，1atm约为105Pa）11．如图一端封闭．粗细均匀的玻璃管开口向下竖直放置，已知管长80cm离管口35cm处有一开口可与外界连通的小阀门K，K关闭时，管内有总长60cm的水银柱，下端恰好与管口齐平。现打开阀门K，使开口处与外界连通，外界大气压为75cmHg。则重新平衡后，管内剩余水银柱的长度为_________cm，封闭端空气柱的长度为_________cm。 12．用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图1所示，实验步骤如下：①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器．数据采集器．计算机逐一链接；②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；③用图象处理实验数据，得出如图2所示图像.如果实验操作规范正确，但如图所示的图像不过原点，则V0代表_____________.13．如图所示，两端A．B开口的圆弧形小管充满水且竖直放置，B端用手指堵住，A．B两端在同一竖直线上且∠AOB＝θ，则管内B位置处的压强为_____（已知大气压强为p0，水的密度为ρ，重力加速度为g，圆弧半径为R）。若松开B端的手指，则水将从_____端流出（选填“A”．“B”或“A．B两”）14．如图所示P-V图，一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420J同时膨胀对外做功300J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200J，求此过程中气体____________(填“吸收”或“放出”)热量为_________J15．如图所示，一端封闭的细玻璃管开口向下竖直插入水银槽中，管内一小段水银柱分割出两段气体柱，上端气柱长为，下端气柱长为，且。现保持管内气体温度不变，将玻璃管竖直向上缓慢提起，保持开口端始终在水银面下方，则管内水银柱与水银槽面的高度差h___（选填“变大”．“不变”或“变小”）；封闭的两段气体柱的长度l1的增长量___l2的增长量（选填“>”．“=”或“<”）。
 16．一圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上。一质量为m，横截面积为S的活塞将一定量的理想气体封闭在汽缸内，活塞可沿汽缸内壁无摩擦滑动。当活塞静止时，活塞与汽缸底部距离为h，如图（a）所示。已知大气强为p0，重力加速度为g。现把汽缸从图（a）状态缓慢转到图（b）状，在此过程中气体温度不变，则图（b）状态下气体体积为___________。从图（b）状态开始给汽缸加热，使活塞缓慢向外移动距离l，如图（c）所示。若此过程中气体内能增量为△U，则气体吸收的热量应为___________。 17．用水银血压计测量血压时，先向袖带内充气，然后缓慢放气，假设温度保持不变，某次测量充入袖带内气体的压强为1.5P0，体积为V，已知阿伏加德罗常数为NA，此温度下该气体在标准大气压P0下的摩尔体积为V0，则充气后袖带内气体的分子数为______；缓慢放气过程中，袖带内气体的内能变化情况是：______。18．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）
参考答案与试题解析1．【答案】    (1).     (2). 做正功    (3). 吸热【解析】【分析】【详解】①[1]设U型管横截面积为S，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为，右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为，气柱长度为，稳定后低压舱内的压强为．左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得 ①其中 ② ③ ④ ⑤由几何关系得 ⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得 ⑦②[2][3]气体膨胀对外做正功，温度不变则内能不变，由热力学第一定律可得气体吸收热量。 2．【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。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). 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。 5．【答案】温度保持不变    反比    放出        C    增加    【解析】[1] 玻意耳定律是在气体的温度保持不变的条件下得出的；[2] 在温度保持不变的条件下，气体的压强与体积成反比；[3]有热力学第一定律可知，此压缩过程中气体向外界放出了热量；[4] [5]在等圧変化的情况下，气体体积与温度成正比，故选C；[6]随着气体温度的升高，气体的内能增加。6．【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7．【答案】ACD    防止封闭气体温度发生改变    5    ①    【解析】（1）[1] 该实验过程中控制气体的温度不变，即运用了控制变量法；实验时注射器如何放置对实验结果没有影响；实验中要探究的是压强与体积之间的比例关系，所以不需要测量气体的体积，注射器内部的橫截面积没有必要测量；注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，便于等量的改变体积，可以不标注单位。故选ACD。（2）[2]如果活塞推拉的过快，气体的温度将产生显著的变化，实验误差将增大；（3）[3]由实验数据可知气柱长度与气柱压强的乘积基本恒定，前四组数据符合的很好，乘积在11.9~12.0之间，第5组数据的乘积较大，为15.2，说明第5组数据记录错误；（4）[4]气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度越高，压强越大，故图像①是在温度稍高的乙实验室中测量获得的。8．【答案】    上升    【解析】【来源】上海市上海中学2018-2019学年高二上学期期中物理试题 【详解】[1]以BC段水银柱为对象，受三个力处于平衡状态，根据平衡条件有：解得封闭气体的压强为[2] 若整个装置做自由落体运动时，BC段水银柱将失重，封闭气体的压强减小，体积变大，所以C处液面将上升。9．【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10．【答案】3.5105    4.4    【解析】【来源】2020届上海市徐汇区高三（下）学习能力诊断（二模）物理试题 【分析】【详解】[1]以一个轮胎与地面的接触部分为研究对象，设胎内气体压强为，每个轮胎与地面的接触面积，汽车质量，大气压强，由平衡条件得解得[2]设每个轮胎需要打入一个大气压的气体体积为，充满气后，每个轮胎气体的体积为，压强，充气前，每个轮胎气体的体积为，压强，气体温度保持不变，由玻意耳定律得解得所以充满四个轮胎需要的时间11．【答案】25    6    【解析】【分析】【详解】[1][2]K关闭时，对封闭气体进行研究，其压强为p1=75-60=15cmHg此时，管内空气的长度为L1=80-60=20cm打开K后，开关K以下部分水银漏出，管内残留的汞柱的长度为h=60-35=25cm此时封闭气体的压强为p2=75-25=50cmHg由于压强增大，体积将减小，K以上部分水银向上移，设封闭气柱长度为L2；整个过程为等温变化，设玻璃管的横截面积为S，由玻意耳定律有P1L1S=P2L2S解得管内气柱长度为L2=6cm12．【答案】注射器与压强传感器连接部位的气体体积【解析】【来源】第二部分单元卷第六章：分子和气体定律拓展提高卷 【详解】[1]．由图像可知，体积读数值比实际值大V0．根据P（V+V0）=C，C为定值，则如果实验操作规范正确，但如图所示的图线不过原点，则V0代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。13．【答案】    (1). P0+2ρgR    (2). B【解析】【分析】根据液体产生的压强公式P′＝ρgh求解管内B位置处的压强；根据AB两端的压强关系判断水从哪端流出。【详解】液体产生的压强为：P′＝ρgh＝2ρgRsin ；所以管内B位置处的压强为：P0+P′＝P0+2ρgRsin，大于大气压，所以松开B端的手指，则水将从B端流出。14．【答案】放出320J【解析】从外界吸收热量420J即Q=420J，同时膨胀对外做功300J即W=-300J由热力学第一定律△U=W+Q对第一过程：△U=W+Q=-300J+420J=120J所以A点比B点内能小120J对第二过程：外界压缩气体做功200J即W=200J，△U=-120J 由热力学第一定律△U=W+Q解得：Q=-320，所以放出320J的热量15．【答案】变大    >    【解析】[1][2]假设将玻璃管竖直向上缓慢提升时，的下端面水银没有上升，保持原高度即内气体的压强不变，那么其体积就不变，就只有的体积增大，于是内气体压强变小，但是内的气体压强始终是气体压强减去中间那段水银柱高度，所以假设错误，也会体积增大，压强减小，故管内水银柱高度差变大，由于它们压强减小的绝对值一样，而气体原来压强比小，由玻意耳定律定律知，的压强变化的相对值大，故长度增长大于的增长。16．【答案】(1).     (2). 【解析】[1]由a图中气体的压强体积图b中气体压强p2=p0，体积V2，根据玻意耳定律解得 [2]从图（b）状态开始给汽缸加热，使活塞缓慢向外移动距离l，则气体对外做功根据热力学第一定律解得 17．【答案】    减小    【解析】[1]根据玻意耳定律解得气体的分子数为[2]温度保持不变，气体的平均动能不变，而气体的分子势能为零，缓慢放气过程中，袖带内气体的质量减少，袖带内气体的内能减小。18．【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