高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册第2章 气体定律与人类生活2.2 玻意耳定律随堂练习题

【精挑】第2节玻意耳定律-1练习

一．填空题

1．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。

2．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）。

（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）。

3．如图所示,圆柱形气缸倒置在水平粗糙的地面上,气缸内部封有一定质量的空气,气缸质量为10㎏,缸壁厚度可不计,活塞质量为5㎏,其横截面积为50cm2,活塞与缸壁间的摩擦不计.当缸内气体温度为27℃时,活塞刚好与地面相接触,但对地面无压力.现对气缸传热,使缸内气体温度升高.问:当气缸对地面无压力时,缸内气体温度是      ℃(已知大气压强p0=1.0×105Pa)。

4．容积为20L的钢瓶充满氧气后，压强为150atm，打开钢瓶的阀门让氧气同时分装到容积为5L的小瓶中，若小瓶原来是抽空的，小瓶中充气后压强为10atm，分装过程中无漏气，且温度不变，那么最多能分装________瓶。

5．如图，导热性良好的气缸竖直固定，开口向上，用轻质活塞封闭一段理想气体，活塞可无摩擦上下滑动，活塞稳定后处在图甲的A位置，此时缸内压强为，温度为。现在活塞上轻放一个质量为m的小物体，重新稳定后活塞处于图乙中的B位置，此时缸内气体压强为，温度为；接着用电热丝缓慢加热气体，活塞刚好到达C位置时，缸内压强为，温度为。已知大气压强不变．则______，______（填“>．“<”或“=”）

6．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______．

7．同学做“DIS研究温度不变时气体的压强与体积的关系”的实验。

（1）此实验用了什么科学方法？_______________________。除了保证温度不变以外，还必须保证_____________不变。

（2）下列操作错误的是（______）

A．推拉活塞时，动作要慢

B．推拉活塞时，手不能握住注射器筒上的气体部分

C．活塞与针筒之间要保持润滑又不漏气

D．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应立即重新接上，继续实验并记录数据

（3）如图是甲．乙两同学在实验中得到图，若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，那么两图像斜率不同的主要原因是_____________。

8．我们在吹气球时，开始感觉特别困难，但当把气球吹到一定体积后，反而比较轻松。一个探究小组对此进行了研究，通过充入不同量的某种理想气体，测量了气球内气体的体积V与对应的压强p，得到了如图（a）所示的p-V图象，其中p0为标准大气压。把不同量的上述理想气体分别充入甲．乙两个相同的气球，此时，甲．乙气球内气体的体积分别为V甲和V乙，且V乙>V甲>V0，甲．乙气球内气体的压强分别为p甲和p乙。现把甲．乙两气球以及一个容积为VG的钢瓶用带阀门的三通细管（容积可忽略）连接，如图（b）所示。初始时，钢瓶内为真空，阀门K1和K2均为关闭状态。所有过程，气体温度始终保持不变。

(1)打开阀门K1，甲气球体积将___________（填“变大”“变小”或“不变”）；

(2)打开阀门K1和K2，把甲．乙两气球内的所有气体压入钢瓶，求压入后钢瓶内气体的压强。

9．氧气瓶在车间里充气时,压强达1.5×107Pa,运输到工地上发现压强降为1.35×107Pa,已知车间里的温度为27℃,工地上的温度为-3℃,试判断氧气瓶在运输途中　　（填“是”．“否”）漏气(氧气瓶本身的热膨胀忽略不计).

10．如图所示为可加热饭盒（可视为气缸），饭盒盖上有一排气口，饭盒内封闭了一定质量的理想气体，气体的初始温度为27℃，压强为大气压强。现缓慢加热饭盒使其内部气体温度达到57℃，此时封闭气体的压强为________Pa：打开排气口，放出部分气体，当饭盒内气体压强与外界大气压强相等时，求排出气体与饭盒内原来气体的质量比________（假设此过程中饭盒内气体温度不变）

11．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______℃。

12．如图，一端封闭的均匀细直玻璃管，倒插在水银槽中，由于管内有少量气体，当h1=50厘米时，h2=30厘米。已知外界大气压强为75厘米汞柱。则管内气体的压强是______厘米汞柱。若保持气体的温度不变，将玻璃管提高到h1=75厘米，那么管内气体的压强是_______厘米汞柱。

13．在用“DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，4个同学在常温（约20℃）下根据实验数据画出的图线，在图中分别用a，b，c，d表示，则实验中操作符合规范，结果正确的图线是____；若在实验中用手握住注射器压缩气体，则实验结果为图线_____；本实验用的传感器是______.

14．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：_______

15．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“）。

16．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”）

17．等温等压下，等物质的量的CO和C02，它们的体积比是       ，其中氧原子数之比是           ，密度比是                

18．（1）如图所示，是医院用于静脉注射的示意图，倒置的输液瓶上方有一气室E，密封的瓶口处的软塞上插有两根细管，其中A管与大气相通，B管为输液软管，中间又有一滴壶C，而其D端则通过针头接入人体静脉。若气室E．滴壶C中的气体压强分别为pE．pC，则pE___________pC（选填“大于”“小于”“等于”）；输液过程中，在输液瓶悬挂高度与输液软管的内径确定的情况下，药液液滴的滴注速度是___________（选填“越滴越快”“越滴越慢”“恒定”）。

参考答案与试题解析

1．【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=6cm

2．【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。

3．【答案】127℃

【解析】

4．【答案】56

【解析】

根据玻意耳定律

所以

5．【答案】＜    ＝    ＝    ＜   

【解析】

[1][2]图甲的缸内压强为，则有

图乙的缸内压强为，则有

解得

图丙的缸内压强为，则有

所以

[3]从A到B过程，由于没有给电热丝通电，则没有对气体加热，另外导热性良好的气缸，使气体总是与外界温度相同，所以从A到B过程是等温变化过程，则有

[4]从A到B过程，是等压变化，根据盖吕萨克定律

可知，从B到C过程气体体积增大，则温度升高，所以有

6．【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。

7．【答案】控制变量法    封闭气体质量    D    研究气体质量不同（或同质量气体在不同温度下研究）   

【解析】【来源】第五部分各区县真卷闸北区高一年级第二学期期末测试卷

【详解】

(1)[1][2] DIS研究温度不变时气体的压强与体积的关系，本实验保持温度不变，研究压强与体积关系，所以用到的方法是控制变量法；根据题意可知，还需保证封闭气体质量不变。

(2)[3]A. 本实验条件是温度不变，推拉活塞时，动作要慢，故A正确。

B. 本实验条件是温度不变，用手握住注射器含有气体的部分，会使气体温度升高，故手不能握住注射器，故B正确。

C. 研究的是一定质量的气体，因此尽量将容器密封好，故C正确；

D. 研究的是一定质量的气体，压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量发生变化，故D错误；

(3)[4] 根据p-图像可知，如果温度相同，则说明两次气体质量不同，如果气体质量相同则两次温度不同。

8．【答案】(1)变小；(2)

【解析】

(1)打开后，因为，根据图象可知，所以甲气球中的压强比较大，所以甲气球中的气体会被源源不断的压入大气球（即乙气球）内，直到最后二者压强平衡，所以甲气球的体积会变小。

(2)甲．乙两气球内的气体最终压入钢瓶，发生等温变化，根据玻意耳定律得

解得最终钢瓶内的压强为

9．【答案】不漏气

【解析】

10．【答案】    1：11   

【解析】

[1]封闭气体初状态的温度

压强

气体末状态的温度

气体体积不变，由查理定律得

代入数据解得

[2]气体末状态的压强

气体温度不变，由玻意耳定律得

可得

排出气体与饭盒内剩余气体的质量比为

11．【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）℃。

12．【答案】45    30   

【解析】

[1][2]由平衡条件得

所以

h1=75cm时，设管内气体的压强，则管内气体的体积为

cm3

根据

即

又

解得

所以

13．【答案】b    a    压强传感器   

【解析】【来源】上海市长宁区市三中2018-2019学年高一下学期5月月考物理试题

【详解】

[1]实验中操作符合规范，气体发生等温变化，气体遵守玻意耳定律，则pV=C，

由数学知识可知，图象是过原点的直线，结果正确的是图线是b.

[2]若在实验中用手握住注射器压缩气体，气体的温度升高，由气态方程，知pV增大，图象的斜率不断增大，实验结果为图线为a.

[3] 本实验研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系，体积可由容器刻度读出，则还需要获得气体的压强，故用的是压强传感器.

14．【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）。

15．【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

⑦

②[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。

16．【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。

17．【答案】1：1，1：2，7：11

【解析】等温等压下，气体摩尔体积相等，二者的物质的量相等，根据V=nVm知，二者的体积之比为1：1，二者的物质的量相等，则其分子数相等，但一氧化碳和二氧化碳分子中氧原子个数之比是 1：2，则等物质的量的一氧化碳和二氧化碳中氧原子个数之比为1：2，根据

知，它们的密度之比等于其相对分子质量之比=28：44=7：11

18．【答案】小于    恒定   

【解析】

[1]设瓶内药液的高度为h1，则E室的压强为

设进气管的最低点到气室C的高度为h2，则

所以

[2]设气室C到针头处的高度为h3，令针头处的压强为p，则

针头处的压强不变，输液软管内径不变，故药液液滴的滴注速度恒定。