新教材同步辅导2023年高中物理课时评价作业四气体实验定律(Ⅰ)粤教版选择性必修第三册

课时评价作业(四)气体实验定律(Ⅰ)A级基础巩固1.(多选)“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图所示，下列说法正确的是()A．实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积C．在柱塞上涂润滑油主要是为了减小摩擦D．处理数据时采用p-eq\f(1,V)图像，是因为p-eq\f(1,V)图像比p-V图像更直观解析：本实验采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，A正确；由于注射器的横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，B错误；涂润滑油虽然可以减小摩擦，但主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，C错误；p与V成反比，p-eq\f(1,V)图像是一条过原点的直线，而p-V图像是双曲线的一支，所以p-eq\f(1,V)图像更直观，D正确．答案：AD2．(2023·全国高三专题练习)如图，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接．洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，这样就可以自动控制进水量．已知刚进水时细管中被封闭空气柱长度为50cm，大气压强p0＝1.0×105Pa，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2.当空气柱被压缩到48cm长时，压力传感器关闭洗衣机进水阀门，此时洗衣缸内水位高度约为()A．44cm B．42cmC．46cm D．50cm解析：压力传感器关闭洗衣机进水阀门，此时管内气体的压强为p＝p0＋ρg(h－l1＋l2)，则由玻意耳定律可知p0l1S＝[p0＋ρg(h－l1＋l2)]l2S，解得h≈43.6cm，故选A.答案：A3．(2022·重庆北碚西南大学附中高一期末)(多选)2020年初，新冠病毒来袭，我国人民万众一心、英勇抗“疫”，取得阶段性胜利．为确保师生健康，各校都进行了严格的消杀工作，图为某同学设计的消杀喷药装置，内部装有8L药液，上部密封1atm的空气1L，保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.2L，设在所有过程中空气可看成理想气体，且温度不变，下列说法正确的是()A．充气后，密封气体的压强增大为1.2atmB．充气后，密封气体的分子平均动能不变C．打开阀门后，密封气体对外界做负功D．打开阀门后，不再充气也能把药液喷光解析：根据题意可知，气体的温度不变，则密封气体的分子平均动能不变，玻意耳定律有p0V1＋p0V2＝p1V1，代入数据解得p1＝1.2atm，故A、B正确；由上述分析可知，打开阀门之前，封闭气体的压强大于外界大气压强，则打开阀门后，气体膨胀，密封气体对外界做正功，故C错误；根据题意，由玻意耳定律有pV1＝p2V3，解得p2＝eq\f(2,15)atm<p0，则不能把药液喷光，故D错误．答案：AB4．(2023·全国高三专题练习)如图所示，一导热良好的足够长气缸水平放置在光滑水平桌面上，桌面足够高，气缸内有一活塞封闭了一定质量的理想气体．一足够长轻绳跨过定滑轮，一端连接在活塞上，另一端挂一钩码，滑轮与活塞间的轻绳与桌面平行，不计一切摩擦．已知当地重力加速度为g，大气压为p0，钩码质量为m1，活塞质量为m2，气缸质量为m3，活塞横截面积为S.则释放钩码，气缸稳定运动过程中，气缸内理想气体的压强为()A．p0－eq\f(m1m3g,（m1＋m2＋m3）S) B．p0－eq\f(m1m3g,（m2＋m3）S)C．p0 D．p0－eq\f(m1g,S)解析：对钩码、活塞和气缸的整体，由牛顿第二定律可知m1g＝(m1＋m2＋m3)a，对气缸p0S－pS＝m3a，联立解得p＝p0－eq\f(m1m3g,（m1＋m2＋m3）S).答案：A5．(2023·广东汕头高三开学考试)农村地区有一种全自动无塔供水器(如图甲)，采用气压式供水，以解决供水管网水压不足的问题．如图乙所示，工作原理是由水泵将水通过止回阀压入塔体使塔内密闭气体受到压缩，压力逐渐增大．当压力达到上限时，电接点压力表通过控制柜使水泵自动停止．当塔内水位下降，气压减小到下限位置时，电接点压力表通过控制柜使水泵重新启动．如此反复，使设备不停供水．当塔内气体不足时，补气阀可自动补气．已知水泵工作压强范围为1.4p0～2.8p0，塔容积为1.4m3，第一次注水前塔内气体压强等于外界大气压强p0.塔内气体可视为理想气体，忽略温度变化．求：(1)水泵停止注水时塔内气体的体积；(2)为了降低水泵的启动频率，达到省电节能的目的，可适度调高水泵工作压强的上限．欲使水泵停止注水时，水的体积达到塔容积的75%，水泵工作压强的上限应调到多少？解析：(1)因为塔内封闭气体做等温变化，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，其中p1＝p0，V1＝1.4m3，p2＝2.8p0，代入数据解得，水泵停止注水时塔内气体的体积为V2＝0.5m3.(2)对塔内气体，由玻意耳定律得p1V1＝p3V3，由题意得V3＝1.4×(1－75%)m3.代入数据解得，水泵工作压强的上限应调到p3＝4p0.答案：(1)0.5m3(2)4p0B级能力提升6．(2023·全国高三专题练习)呼吸机在抗击新冠肺炎的战疫中发挥了重要的作用．呼吸机的工作原理可以简述为：吸气时会将气体压入患者的肺内，当压力上升到一定值时，呼吸机会停止供气，呼气阀也会相继打开，患者的胸廓和肺就会产生被动性的收缩，进行呼气．若吸气前肺内气体的体积为V0，肺内气体压强为p0(大气压强)．吸入一些压强为p0的气体后肺内气体的体积变为V，压强为p，若空气视为理想气体，整个过程温度保持不变，则吸入气体的体积为()A．V－V0 B．eq\f(pV,p0)C．eq\f(p（V－V0）,p0) D．eq\f(pV－p0V0,p0)解析：设压入的气体体积为V1，气体做等温变化，则pV＝p0V0＋p0V1，解得V1＝eq\f(pV－p0V0,p0).答案：D7．(2023·全国高三专题练习)如图甲所示，内壁光滑的绝热气缸用活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，此时气体体积为V1.将气缸缓慢转动90°，开口向右放置，稳定时气缸内气体的体积为V2(未知)，如图乙所示．接着把气缸悬挂起来，使气缸倒置开口向下，气体未溢出，稳定时气缸内气体体积为V3(未知)，如图丙所示．假设整个过程中气体温度和外界大气压p0保持不变．已知活塞质量为m，横截面积为S，重力加速度为g.求：(1)气缸开口向上放置时，气缸内气体的压强p1；(2)气缸开口向右放置时，气缸内气体的体积V2；(3)气缸开口向下放置时，气缸内气体的体积V3.解析：(1)对活塞受力分析可知p1S＝p0S＋mg，解得p1＝p0＋eq\f(mg,S).(2)整个过程中温度不变，p1V1＝p0V2，解得V2＝eq\f(（p0S＋mg）V1,p0S).(3)设气缸开口向下放置时压强为p3，对活塞受力分析可知p0S＝p3S＋mg，解得p3＝p0－eq\f(mg,S)，根据p1V1＝p3V3，解得V3＝eq\f(（p0S＋mg）V1,p0S－mg).答案：(1)p0＋eq\f(mg,S)(2)eq\f(（p0S＋mg）V1,p0S)(3)eq\f(（p0S＋mg）V1,p0S－mg)C级拓展创新8．(2022·四川遂宁高二期末)如图所示，一定质量的理想气体先后处于a、b、c、d四个状态，则这四个气体状态的温度关系正确的是()A．Ta<Tb<Tc<Td B．Ta＝Tb<Tc＝TdC．Ta＝Tb>Tc＝Td D．Ta<Tc<Tb＝Td解析：根据eq\f(pV,T)＝C，可知，pV乘积越大，则温度T越大，由图可知，a、b、c、d四点的pV乘积的大小分别为(格子数乘积)6、18、9、18，则四点的温度关系是Ta<Tc<Tb＝Td，故选D.答案：D9．(2023·山东济宁统考模拟)如图甲所示，两端开口的导热气缸水平固定，A、B是厚度不计的两轻活塞，可在气缸内无摩擦滑动，两轻活塞用一轻杆相连，缸内封闭有理想气体．A、B静止时，缸内两部分气柱的长度分别为L和eq\f(L,2)；现用轻质细线将活塞B与重物C拴接，如图乙所示．已知活塞A、B面积S1、S2的关系为S1＝2S2＝2S，大气压强为p0，重力加速度为g，重物C质量为m＝eq\f(p0S,4g)，环境温度保持不变．当两活塞再次静止时，求：(1)气缸内气体的压强；(2)活塞移动的距离x.解析：(1)两活塞再次静止时，对整体有p0S1＋p2S2＋mg＝p2S1＋p0S2，解得p2＝eq\f(5,4)p0.(2)两活塞开始静止时，对整体有p0S1＋p1S2＝p1S1＋p0S2，开始静止时封闭气体的体积为V1＝LS1＋eq\f(L