【成才之路】高中物理 第八章气体 第一节气体的等温变化课时练习 新人教版选修3-3

第8章第1节
1．一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中发生改变的有( )
A．分子的平均速率
B．单位体积内的分子数
C．气体的压强
D．分子总数
答案：BC
2．下列图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体不是等温变化的是( )
答案：D
3．在室内，将装有5atm的6L气体的容器的阀门打开后，从容器中逸出的气体相当于(设室内大气压强p0＝1atm)( )
A．5atm,3L
B．1atm,24L
C．5atm,4.8L
D．1atm,30L
答案：BC
解析：当气体从阀门跑出时，温度不变，所以p1V1＝p2V2，当p2＝1atm时，得V2＝30L，逸出气体30L－6L＝24L，B正确．据p2(V2－V1)＝p1V1′得V1′＝4.8L，所以逸出的气体相当于5atm下的4.8L气体．C正确，故应选B、C.
4．某同学做“探究气体等温变化的规律”时，测得的数据如下表所示，发现第5组数据中的pV乘积有较大偏差，如果读数和计算无误，那么造成此偏差的原因可能是( ) 实验次序1234 5
p(105Pa) 1.21 1.060.930.800.66
V(mL)33.237.843.850.469.2
pV(105Pa·mL)40.240.140.740.345.7 A.
B．温度降低
C．漏入气体
D．漏出气体
答案：AC
5．如图所示，玻璃管中都灌有水银，分别求出几种情况被封闭的气体的压强(设大气压强为76厘米汞柱)．
答案：(1)p A＝p0－p h＝71cm Hg
(2)p A＝p0－p h＝66cm Hg
(3)p A＝p0＋p h＝(76＋10×sin30°)cmHg＝81cmHg
(4)p A＝p0－p h＝71cmHg
p B＝p A－p h＝66cmHg
6．粗细均匀的玻璃管，一端封闭，长为12cm，一个潜水员手持玻璃管开口向下潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管中2cm，求潜水员潜入水中的深度．(取水面上大气压强p0＝1.0×105Pa，g取10m/s2)
答案：2m
解析：设潜水员潜入水下的深度为h，玻璃管的横截面积为S，管内气体的初状态：p0,12S，末状态：p0＋ρgh,10S.
由玻意耳定律，得p0·12S＝(p0＋ρgh)·10S，得h＝0.2p0
ρg
＝2m.
7．如图为气压式保温瓶的原理图，保温瓶内水面与出水口的高度差为h，瓶内密封空气体积为V，设水的密度为ρ，大气压强为p0，欲使水从出水口流出，瓶内空气压缩量ΔV 至少为多少？(设瓶内弯曲管的体积不计，压前水面以上管内无水，温度保持不变，各物理量的单位均为国际单位)
答案：
ρghV p0＋ρgh
解析：压水前：p1＝p0，V1＝V
压水后水刚流出时：p2＝p0＋ρgh
V2＝V－ΔV，由玻意耳定律：p1V1＝p2V2即p0V＝(p0＋ρgh)(V－ΔV)
解得ΔV＝
ρghV
p0＋ρgh
.
能力提升
1．如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p－V图象，气体由状态A变化至状态B 的过程中，气体分子平均速率的变化情况是( )
A．一直保持不变
B．一直增大
C．一直减小
D．以上全错
答案：D
解析：由图象可看出p A V A＝p B V B，所以T A＝T B，但中间过程p、V乘积发生变化，温度发生变化，从而A、B、C全错，只能选D.
2．容积为20L的钢瓶内，贮有压强为1.5×107Pa的氧气．打开钢瓶的阀门，让氧气分装到容积为5L的氧气袋中(袋都是真空的)，充气后的氧气袋中氧气压强都是1.0×106Pa，设充气过程不漏气，环境温度不变，则这瓶氧气最多可分装( )
A．60袋
B．56袋
C．50袋
D．40袋
答案：B
解析：设可分装n袋，取全部气体研究，据玻意耳定律有：p1V＝p2V＋np2V0
1．5×107Pa×20L＝1.0×106Pa×20L＋n×1.0×106×5L，解得n＝56，B选项正确．3．(2009·新海高二检测)在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭的空气如图所示，U型管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76cm汞柱高，图中给出了气体的两个不同的状态．
(1)实验时甲图气体的压强为________cm汞柱高；乙图气体压强为________cm汞柱高．
(2)实验时某同学认为管子的横截面积S 可不用测量，这一观点正确吗？ 答：________(选填“正确”或“错误”)．
(3)数据测量完后在用图象法处理数据时，某同学以压强p 为纵坐标，以体积V (或空气柱长度)为横坐标来作图，你认为他这样做能方便地看出p 与V 间的关系吗？
答：________.
答案：(1)76 80 (2)正确 (3)不能
解析：(1)由连通器原理可知，甲图中气体压强为p 0＝76cmHg ，乙图中气体压强为p 0＋4cmHg ＝80cmHg.
(2)由玻意耳定律p 1V 1＝p 2V 2，即p 1l 1S ＝p 2l 2S ，即p 1l 1＝p 2l 2(l 1、l 2为空气柱长度)，所以玻璃管的横截面积可不用测量．
(3)以p 为纵坐标，以V 为横坐标，作出p －V 图是一条曲线，但曲线未必表示反比关系，所以应再作出p －1
V
图，看是否是过原点的直线，才能最终确定p 与V 是否成反比．
4．一圆柱形气缸，内部截面积为S ，其活塞可在气缸内无摩擦地滑动，气缸内密封有理想气体，外部大气压强为p 0，当气缸卧放在水平面上时，活塞距缸底L 0，如图所示．当气缸竖直放置且开口向上时，活塞距缸底为4
5L 0；当用细绳系住活塞上的钩子，把气缸提离地
面时，活塞距缸底为2L 0(忽略气体质量，保持温度不变)．求提离地面时，绳中张力多大？
答案：34
p 0S
解析：气缸由卧放到竖直放置，对缸中气体运用玻意耳定律，有p 0L 0S ＝(Mg S ＋p 0)·4
5
L 0S ，
可得Mg ＝1
4p 0S ；气缸由卧放到吊起，对缸中气体运用玻意耳定律有：p 0L 0S ＝p ′·2L 0S ，可
得p ′＝1
2
p 0，气缸吊起时，以活塞为研究对象，根据力的平衡条件，有F T ＋p ′S ＝Mg ＋p 0S .
所以张力F T ＝Mg ＋p 0S －p ′S ＝3
4
p 0S .
5．采用如图所示的装置探究一定质量的气体压强与体积的关系时，是通过调节左右水面的高度差达到改变气体压强体积的，某同学用该装置做实验发现pV ＝常数，但其他小组的同学得到的常数却不同，这是什么原因？若将该装置带到绕地球运行的卫星上做实验，能达到目的吗？
答案：pV ＝常数C ，该常数与所封入空气的质量及温度有关，不同实验小组的常数C 不同，是因为封入的空气的质量不同(在同一实验室里，温度是相同的)．在绕地球运行的人造卫星上，因液体完全失重不产生压强，无法通过调节两管的液面差改变气体的压强，因此用该装置将无法完成探究实验．
6．中国是世界上的人口大国，也是自行车的王国，随着社会的不断进步，虽然汽车已经进入家庭，但自行车以其轻便、经济、维修方便等独有的优势，依然成为人们目前重要的交通工具之一，轮胎“跑气”是自行车的常见故障之一，现用活塞气筒向一个容积为V 的自行车轮胎内打气，每次能把体积为V 0，压强为p 0的空气打入自行车轮胎内．若胎内原有空气的压强为p ，设打入气体的温度不变，则打了n 次后自行车轮胎内气体的压强为多大？并解释为何在打气过程中越打越费劲？
答案：p ＋n
p 0V 0
V
，打入气的次数越多，轮胎内气体压强越大，再次将气体打入时，需用力越大即越费劲．
解析：取胎内原有气体和n 次打入的气体为研究对象 由玻意耳定律知pV ＋np 0V 0＝p n V 所以p n ＝p ＋n (
p 0V 0
V
) p 0、V 0、V 、p 各量不变，n 越多，p n 越大即打入气的次数越多，需要克服胎内气体对气
筒(活塞)的压力越大，感觉越费劲．。