高二物理02-03气体实验定律练习

高二物理气体实验定律练习【同步达纲练习】1.一个气泡由湖面下20m 深处上升到湖面下10m 深处，它的体积约变为原来体积的(温度不变)( )A.3倍B.2倍C.1.5倍D.0.7倍2.如下图所示，装有温度为T 的同种气体的两容器用水平细管相连，管中有一小段水银柱将A 、B 两部分气体隔开.现使A 、B 温度同时升高，若A 升温到T+ΔT A ，B 升温到T+ΔT B ，已知V A ＝2V B ，且水银保持不动，则( )A.ΔT A ＝ΔT BB.ΔT A ＝2ΔT BC.ΔT A ＝ΔT B /2D.ΔT A ＝4BT 3.下列说法正确的是( )A.玻意耳定律对于任何压强都适用B.玻意耳定律对于任何温度都适用C.常温常压的各种气体，可以当作理想气体D.一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强跟温度成正比4.如下图所示为质量一定的某种气体的P-T 图线，在A 、B 、C 三状态中，体积最大的状态应是( )A.A 态B.B 态C.C 态D.无法确定图13.2-12 图13.2-13 5.如下图所示为某种一定质量的理想气体，由初态a 经不同过程到达终态b ，则关于a 、b 两点压强下列判断正确的是( )A.P a ＝P bB.P a ＞P bC.P a ＜P bD.不能确定 6.在做“验证玻意耳定律”实验时，某同学采取了以下做法( ) A.用橡皮帽堵住针筒小孔 B.在针筒内壁涂上适当润滑油 C.拉弹簧秤时要竖直向上 D.活塞移动要缓慢E.安装针筒时要使活塞轴线在竖直方向F.实验时周围环境的温度要稳定，手不要握住针筒其中 是为保持实验的恒温条件所采取的措施； 是为保证实验中气体质量恒定条件所采取的措施； 是为减少实验中压强测量误差而采取的措施.(填相应的序号字母)7.在做验证玻意耳定律实验中，形成实验误差的主要原因是________和 ，为了减小实验误差，以下措施中可行或必要的是 .A.活塞表面抹适量的润滑油B.实验过程中用手握住注射器以免晃动C.读取数据应待稳定后再读D.数据要统一用国际单位制的规定单位8.某学生用一10mL的注射器做验证玻意耳定律的实验.①实验的研究对象是密封在注射器内的空气，现测得0～10ml全部刻度总长度为5cm，则注射器内活塞横截面积S＝ cm2.②如果用天平称得活塞和框架的总质量为m，在活塞框架上悬挂的砝码质量为M，由气压计读出大气压为p0，则注射器内空气柱的压强计算式p＝ .③取下挂在框架上的钩码，用弹簧秤钩住框架上的钩竖直向上拉，测得拉力为F，则注射器内空气柱的压强计算式p′＝ .9.在做“验证玻意耳定律”的实验中，用一个带有刻度的注射器测定气体的压强，如下图所示.注射器圆筒的全部刻度的长度为50mm.活塞直径为Dm.活塞和固定在它上面的框架的总质量为mkg,注射器的小孔用橡皮帽堵住，然后两侧共挂Mkg的钩码，这时空气柱的长度L1＝ mm，空气柱中气体的压强p1＝ Pa.(已测定实验时的大气压强为p0Pa)10.如下图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，两臂长为50cm.在两管中注入10cm 高的水银后，封闭左管口，求继续向右管中注入多高的水银，可使左管水银面上升4cm，设整个过程中温度保持不变，且大气压强P0＝760mmHg.11.如下图所示，活塞A将一定质量的气体封闭在汽缸B内，当汽缸竖直放置时，活塞到缸底的距离为60cm，活塞与汽缸间摩擦不计，大气压强为1.0×105Pa.现将汽缸平放在水平地面上，测得活塞A到缸底的距离为100cm，并测得汽缸B的截面积S＝100cm2，求活塞A 的质量.12.一高空试验火箭在地面上静止时，其仪器舱内气体的压强P0＝1atm，温度T0＝288K，当火箭以a＝15m/s2的加速度竖直上升的过程中，仪器舱内水银气压计的读数变为P＝0.8P0，已知仪器舱是密封的，不考虑气压计的热胀冷缩，求此时舱内的温度是多少?【素质优化训练】1.如下图所示，一端封闭的玻璃管，开口向下竖直插在水银槽里，管内封有长度分别为L 1和L 2的两段气体.当将管慢慢地向上提起时，管内气柱的长度( )A.L 1变小，L 2变大B.L 1变上大，L 2变小C.L 1、L 2都变小D.L 1、L 2都变大2.如下图所示，10℃的氧气和20℃的氢气的体积相同，水银柱在管中央.下列说法正确的是( )A.当两端温度均升高10℃时，水银柱向右移动B.当两端温度均升高10℃时，水银柱向左移动C.当O 2升高20℃时，H 2升高10℃时，两者温度相等，水银柱向右移D.当O 2升高20℃，H 2温度升高10℃时，两者温度相等，水银柱不动3.两组同学用相同的器材，在同一教室中，同时做验证玻意耳定律实验，虽然他们的操作和计算都是正确的，但所得空气柱的压强和体积的乘积显著不同，下列判断中哪些是正确的( )A.至少有一组的测量结果是错误的B.测量有误差，所以两组的测量结果不相同C.两个组最初封入针筒的气体的体积不相同D.两个组封入针筒的气体的质量不相同4.室温下用注射器验证玻意耳定律的实验中，甲、乙、丙、丁四个小组根据实验数据分别得到如下图所示的p-V1图线，分析可能原因是( )A.甲组实验中用手握住注射器而引起气体温度升高B.乙组实验中可能是计算气体的压强公式错误C.丙组实验中误差较小D.丁组实验中橡皮帽没有堵严注射器小孔而漏气5.某同学在做此实验时，取得几组p 、V 值后，用p 作纵坐标，以V 1作横坐标，画出p-V1图线是一条直线，把此线延长未通过原点，而交于横轴上(如下图)，如果实验时活塞外表面涂有润滑油且没有发现漏气现象(操作正确，读数、作图无误)，产生上述情况的主要原因( )A.计算压强时未计入活塞和框架的重力所产生的压强B.由于活塞受到的摩擦较大，而在计算压强时未考虑摩擦力的影响C.实验中未保持温度不变D.实验中各组p 、V1值取值范围太小 6.在粗细均匀的细玻璃管中部放置一水银柱，管两端封闭，当玻璃管水平放置时，水银柱恰好在管中部，此时其内部气体压强相当于760mm 高水银柱产生的压强，当管竖直放置时，水银柱上部空气柱长为下部空气柱长的2倍，求管内水银柱长度为多少?7.如下图所示中一个横截面积为10cm 2的容器内，有一个用弹簧和底面相连的活塞，当温度为27℃，内外压强都是1.01×105Pa 时，活塞和底面相距10cm ，在活塞上放质量为40kg的物体，活塞下降5cm ，温度仍为27℃(活塞质量不计，g 取9.8m/s 2)，求：(1)弹簧劲度系数k;(2)如把活塞内气体加热到57℃，为保持活塞位置仍下降5cm ，活塞上应再加的物体质量为多少?8.活塞把密闭气缸分成左、右两个气室，每室各与U 形管压强计的两臂相连，压强计的两臂截面处处相同，U 形管内盛有密度ρ＝7.5×102kg ·m -3的液体，开始时左、右两气室的体积都是v 0＝1.2×10-2m 3，气压都为P 0＝4.0×103Pa ，且液体的液面处在同一高度处，如下图所示.现缓慢向左推进活塞，直到液体在U 形管中的高度差h ＝40cm.求此时左、右气室的体积V 1、V 2.假设两气室的温度保持不变，计算时可以不计U 形管和连接管道中气体的体积，取g ＝10m ·s -2.9.如下图所示，高h＝9cm的薄壁圆柱形玻璃杯，当其盛入达容积2/3的水时，放入水池中，杯口恰与池内水面相齐.现将此杯杯口向下竖直压入水池中，当压入水面之下达什么深度时，此杯恰好不再上浮?(大气压强p0＝105Pa,g＝10m/s，池水上下温度相同.)10.如下图所示，气缸内底部面积为0.02米2，被活塞封闭在气缸内的空气温度为-5℃，活塞质量为8千克，当气缸缸筒与水平面成60°角时，活塞距缸底L，现将气缸直立，如图所示.欲使活塞距缸底仍为L，应使缸内气体升高到多少摄氏度?(大气压强p0＝1.0×105帕，g＝10m/s2)11.在10℃时，有体积为3L和1L的容器，如下图所示.图中左、右两容器内分别充入氢气和氧气，压力各为p1和p2，开启阀门，点燃，反应后将气体冷至原温度.计算：(1)在10℃时反应前在p1下氧气的体积V1.(2)在10℃时反应后容器内的压强p.【生活实际运用】麦克劳真空计是一种测量极稀薄气体压强的仪器，其基本部分是一个玻璃连通器，其上端玻璃管A与盛有待测气体的容器连接，其下端D经过橡皮管与水银容器R相连，如图13.2-26所示.图中K1、K2是互相平行的竖直毛细管，它们的内径皆为d、K1顶端封闭，在玻璃泡B与管C相通处刻有标记m.测量时，先降低R使水银面低于m，如图(a)，逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，这时K1中水银面比顶端低h，如图(b)所示.设待测容器较大，水银面升降不影响其中压强.测量过程中温度不变，已知B(m以上)的容积为V，K1的容积远小于V，水银密度为ρ.(1)试导出上述过程中计算待测压强P 的表达式.(2)已知v ＝628cm 3，毛细管的直径d ＝0.30mm ，水银密度ρ＝13.6×103kg/m 3,h ＝40mm ，算出待测压强P(计算时取g ＝10m/s 2.结果保留2位有效数字).【知识验证实验】1.内容现有下列实验器材：毫米刻度的直尺(长约30cm)一根，内径为2-3mm 的粗细均匀的直玻璃管一根(玻璃管内有一段长8-10cm 的水银柱封闭一段长约12-15mm 的空气柱)，量角器，温度计，带有重锤线的铁支架.请用上述器材设计一个测定实验室内大气压强的实验方案.2.提示如下图中甲所示，设玻璃管内封闭空气柱长度为L ，压强为p ，根据玻意耳定律有pL ＝c(常量).设大气压强为p 0，水银柱产生的压强为p ′，则p ＝p 0+p ′，代入上式可得 p ′＝Lc-P 0. 设水银柱长度为L ′，则P ′＝L ′cos α.取若干个不同的α值，测出相应的空气柱长度.虽然c 是未知量，不能直接计算出p 0，但可采用图像法，作出p ′-L1图像，图线的截距即为所求的大气压强. 实验步骤：①组装实验器材(如图甲).②将玻璃管倾斜放置，用量角器测出玻璃与垂锤线的夹角α1，用直尺测出封闭空气柱长度L 1.③多次改变玻管的倾角，分别测量和记录相应的夹角α2、α3……和空气长度L 2、L 3……. ④根据上述测量数据计算出相应的水银柱产生的压强p ′1＝L ′cos α1、p ′2＝L ′cos α2、p ′3＝L ′cos α3…….⑤以p ′为纵轴，L1为横轴，建立直角坐标系，根据记录的数据描点作图(如图乙)，图线的截距就是所求的大气压强p.【知识探究学习】1.内容如下图所示，长Lcm的粗细均匀的玻璃管开口端向上竖直放置，最上端有高h厘米的水银柱，在管内封闭了一定质量的气体，当时大气压强为H0厘米汞柱.求：(1)从开口端再注入些水银而不溢出的条件.(2)若堵住开口端.把玻璃管翻转180°，再撤去封堵，则水银将外流.试讨论：水银恰好流完，水银流完后还有气体从管中逸出的条件分别是什么?(上述条件用L与H0、h之间的关系表示).2.提示(1)设注入xcm高水银不溢出，则有p1＝H0+h,v1＝(L-h)s，水银注入后p2＝H0+h+x v2≤(L-h-x)s(H0+h)(L-h)≤(H0+h+x)(L-h-x) 得 L＞(H0+2h)(2)水银恰好流完，则(H0+h)(L-h)＝H0L,得 L＝H0+h若水银流完还有气体从管中逸出，设水银刚流完时管内气体压强为P，则 (H0+h)(L-h)＝pL∵ p＞H0∴上式为(H0+h)(L-h)＞H0L∵ h＞0 ∴ h+H0-L＜0,则L＞(H0+h)参考答案：【同步达纲练习】1.C2.A3.C4.C5.C (提示：过a、b两点分别作出等压线，当温度相同时，体积大的压强小，由于V a＞V b，所以P a＜P b)6.DF；AB；BCD7.漏气、摩擦、AC8.①2；②P0+Sg mM)(+;③P0+S FMg-9.16.2(16.1-16.3均算对)；P0+2)(4D mM π+g10.16.40mm (提示：设右管中注入水银后比左管高出xmm，而此时左管封闭气体体积V2，由玻意耳定律得P1V1=P2V2，760×40=P2·36①，P2=760+x②，由①②得x=8.40(mm)，故共注入8.40+2×4=16.40mm水银)11.66.7kg ［提示：设活塞A 质量为m.封闭气体初态：P 1=P 0+Smg，V 1=60S ；末态P 2=P 0，V 2=100S ，由P 1V 1=P 2V 2得(P 0+Smg)60S=P 0·100S ，∴m=66.7kg ］ 12.576K (提示：取舱内气体为研究对象则2288T =2510P ①，取气压计内液面差为研究对象则P 2S-ρsh 2g=ρsh 2a,即P 2-0.8×105=0.8×104a ②，由①②得T 2=576K)【素质优化训练】1.D (提示：假设上段空气柱长度不变，则下段空气柱长度变大，则封闭气体体积变大，其压强减小，导致上段空气柱压强减小，由PV=恒量得L 1也变长)2.A 、C (提示：应用△P 左=左左△T T ·P 左，△P 右=右右△T T ·P 右，比较△P 左与△P 右的大小，水银柱朝△P 小的方向移动3.CD4.ABCD5.A6.57cm (提示：对于A 气体：P A l A s=P A ′l A ′s ，对于B 气体：P B l B s=P B ′l B ′s ，而P A =P B =76cmHg ，P A ′+h=P B ′，l A +l B =l A ′+l B ′，解得：h=P B ′-P A ′=57cm)7.K=6×103N/m ；△m=1kg提示：(1)Ⅰ状态：P 1=P 0，l 1=10cm ，T 1=300k ；Ⅱ状态：P 2=P 0+skxmg -，l 2=5cm ，T 2=300K ，x=5cm ，由P 1l 1s=P 2l 2s ，得：k=xS P m g 0-=6×103N/m (2)Ⅲ状态：P 3，V 3=l 2s ，T 3=330K ，由33T P =22T P 得P 3=23T TP 2=1.1P 2，△mg/s=P 3-P 2=0.1P 2 ∴△m=0.2P 0S/g=1kg8.以P 1、V 1表示压缩后左室气体的压强和体积，P 2、V 2表示这时右室气体的压强和体积，P 0、V 0表示初态两室气体的压强和体积，则有P 1V 1=P 0V 0① P 2V 2=P 0V 0② V 1+V 2=2V 0③P 1-P 2=△P=ρgh ④ 则①②③④得V 12-P V P P △△00)(2+V 1+PV P △2002=0解方程并选择物理意义正确的解得到 V 1=PV △0(P 0+△P-220P P △+) 代入数值，得 V 1=8.0×10-3m 3，V 2=2V 0-V 1=1.6×10-2m 39.20.06m (提示：(1)以水杯为研究对象，设其质量为m ，截面积为S ，则：mg+ρ水g ·32hs=ρghs ，∴mg=31ρ水hs ，(2)以杯内气体为研究对象，设压入水下深度达H 时，不再上浮.由题可知，当杯内2/3进水时，恰好悬浮，则P 0·hs=［P 0+ρ水g(H-32h)］·31hs ，解得：H=g P 水ρ02+32h=20m+6cm=20.06m) 10.-3.7℃ (提示：初状态时：P 1=P 0+mgsin60°/s ，T 1=268K ，末状态时：P 2=P 0+mg/s ，T 2=?，由11T P =22T P ，得T 2=12P P T 1=5510035.12681004.1⨯⨯⨯K=26.93K ，∴t=269.3-273=-3.7℃)11.(1)对氧气施行等温变化有P 1V 1=P 2V 2，解得V 1=121P L P ∙=12P P (L) (2)若H 2过量，由于等温变化则P=13)23(12+-P P x=42321P P -若O 2过量，则P=13)5.1(112+-P P P =45.112P P -若H 2和O 2物质的量之比恰为2∶1，即3P 1=2P 2，有P=0【生活实际运用】(1)P ＝Vd gh 422πρ (2)P ＝2.4×10-2Pa。