人教版高中物理选择性必修第三册第二章气体、固体和液体第2节分层演练素养达标含答案

[A级——基础达标练]1．(多选)关于“探究气体等温变化的规律”实验，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．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦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：选AD。本实验探究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；由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，B错误；涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，不仅是为了减小摩擦，C错误；当p与V成反比时，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，所以p－eq\f(1,V)图像更直观，D正确。2．在“探究气体等温变化的规律”实验中，下列四个因素中对实验的准确性影响最小的是()A．针筒封口处漏气B．采用横截面积较大的针筒C．针筒壁与活塞之间存在摩擦D．实验过程中用手去握针筒解析：选B。“探究气体等温变化的规律”实验前提是气体的质量和温度不变，针筒封口处漏气，则气体质量变小，用手握针筒，则气体温度升高，A、D错误；针筒的横截面积大，会使封闭的气体的体积大，结果更精确，B正确；活塞与筒壁的摩擦影响活塞对气体的压强，影响实验的准确性，C错误。3．如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，容器上端放一金属圆板，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计圆板与容器内壁的摩擦。若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强等于()A．eq\f(p0＋Mgcosθ,S)B．eq\f(p0,cosθ)＋eq\f(Mg,Scosθ)C．p0＋eq\f(Mgcos2θ,S)D．p0＋eq\f(Mg,S)答案：D4．如图所示，汽缸倒挂在天花板上，用光滑的活塞密封一定量的气体，活塞下悬挂一个沙漏，保持温度不变。在沙缓慢漏出的过程中，气体的()A．压强变大，体积变大B．压强变大，体积变小C．压强变小，体积变大D．压强变小，体积变小答案：B5．一个气泡由湖面下20m深处缓慢上升到湖面下10m深处，它的体积约变为原来体积的()A．3倍 B．2倍C．1.5倍 D.eq\f(7,10)解析：选C。气泡缓慢上升的过程中，温度不变，气体等温变化，湖面下20m处，水的压强约为2个标准大气压(1个标准大气压相当于10m水产生的压强)，故p1＝3atm，p2＝2atm，由p1V1＝p2V2得：eq\f(V2,V1)＝eq\f(p1,p2)＝eq\f(3atm,2atm)＝1.5，故C正确。6．粗细均匀的U形管，右端封闭有一段空气柱，两管内水银面高度差为19cm，封闭端空气柱长度为40cm，如图所示。求向左管再注入多少水银可使两管水银面等高。(已知外界大气压强p0＝76cmHg，灌入水银过程中温度保持不变)解析：以右管中被封闭空气为研究对象。空气在初状态p1＝p0－ph＝(76－19)cmHg＝57cmHg，V1＝L1S＝40S；末状态p2＝p0＝76cmHg，V2＝L2S。则由玻意耳定律p1V1＝p2V2，代入数据解得：L2＝30cm。需加入的水银柱长度应为h＋2(L1－L2)＝39cm。答案：39cm7．有一传热性良好的圆柱形汽缸置于水平地面上，并用一光滑的质量为m的活塞密封一定质量的理想气体，活塞面积为S，开始时汽缸开口向上(如图甲)。已知外界大气压强为p0，被封气体的体积为V0。(1)求被封气体的压强。(2)现将汽缸倒置(如图乙)，底部气体始终与大气相通，待系统重新稳定后，求活塞移动的距离。解析：(1)设封闭气体的压强为p，对活塞受力分析有mg＋p0S＝pS，得p＝eq\f(mg＋p0S,S)。(2)设将汽缸倒置后缸内气压为p1，体积为V1，对活塞受力分析有mg＋p1S＝p0S，所以p1＝eq\f(p0S－mg,S)。对封闭气体运用玻意耳定律有pV0＝p1V1，得V1＝eq\f(（p0S＋mg）V0,p0S－mg)所以Δh＝eq\f(V1－V0,S)＝eq\f(2mgV0,（p0S－mg）S)。答案：(1)eq\f(mg＋p0S,S)(2)eq\f(2mgV0,（p0S－mg）S)[B级——能力增分练]8．医院给病人输液的部分装置示意图如图所示，在输液过程中()A．A、B瓶中的药液同时用完B．B瓶中的药液先用完C．随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐增大D．随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变解析：选C。药液从B瓶中流下，封闭气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律知，气体压强减小，A瓶中空气将A瓶中的药液压入B瓶补充，使B瓶液面保持不变，直到A瓶液体全部流入B瓶，所以A瓶液体先用完，故A、B错误；A瓶瓶口处压强和大气压相等，但液面下降，液体产生压强减小，因此封闭气体压强增大，故C正确，D错误。9.(2024·广东广州期中)如图所示，在一端封闭的玻璃管中，用两段水银将管内气体A、B与外界隔绝，管口向下放置，若保持温度不变，将管倾斜，待稳定后，以下关于气体A、B说法正确的是()A．气体A的压强不变B．气体B的压强减小C．气体A、B的体积都增大D．气体A、B的体积都减小解析：选D。被封闭气体B的压强pB＝p0－ρ水银gh2，被封闭气体A的压强pA＝pB－ρ水银gh1＝p0－ρ水银g(h1＋h2)，其中h1、h2分别为上下两端水银柱的竖直高度，故当管倾斜时水银柱竖直高度都将减小，则封闭气体压强pA和pB都增大，又由于气体是等温变化，由玻意耳定律知，气体A、B的压强都增大，体积都减小。10.如图所示，竖直静止放置的U形管，左端开口，右端封闭，a、b两段水银柱将A、B两段空气柱封闭在管内。已知水银柱a的长度h1为10cm，水银柱b的两个液面间的高度差h2为5cm，大气压强p0＝75cmHg，则空气柱A、B的压强分别是多少？解析：设管的横截面积为S，选a的下端面为参考液面，它受向下的压力为(pA＋ph1)S，受向上的大气压力为p0S，由于系统处于静止状态，则(pA＋ph1)S＝p0S所以pA＝p0－ph1＝(75－10)cmHg＝65cmHg再选b的左下端面为参考液面，由连通器原理知，液柱h2的上表面处的压强等于pB，则(pB＋ph2)S＝pAS所以pB＝pA－ph2＝(65－5)cmHg＝60cmHg。答案：65cmHg60cmHg11．如图，一汽缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内，平衡时活塞与汽缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距离d。已知大气压强为p0，不计汽缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0，整个过程中温度保持不变。求小车的加速度的大小。解析：设小车加速度大小为a，稳定时汽缸内气体的压强为p1，活塞受到汽缸内外气体的压力分别为F1＝p1S，F0＝p0S由牛顿第二定律得：F1－F0＝ma小车静止时，在平衡情况下，汽缸内气体的压强应为p0，设稳定时汽缸内的压强为p1，体积为V1，由玻意耳定律得：p1V1＝p0V，式中V＝SL，V1＝S(L－d)，联立解得：a＝eq\f(p0Sd,m（L－d）)。答案：eq\f(p0Sd,m（L－d）)12．如图所示，长为L、横截面积为S的粗细均匀的玻璃管，A端封闭，B端开口。玻璃管中有一个质量为m、厚度不计的活塞，封闭一定质量的气体。当玻璃管水平静止放置时，活塞刚好位于玻璃管的正中央。设大气压强为p0，整个过程中温度始终保持不变，活塞不漏气，且不计活塞与玻璃管之间的摩擦。当玻璃管绕过A端的竖直转动轴OO′在水平面内做匀速转动的过程中，活塞刚好位于玻璃管的B端开口处。求玻璃管转动的角速度大小。(题中物理量均为国际单位制)解析：选玻璃管水平静止放置时，玻璃管中被封闭的气体为初状态，压强为p1，体积为V1