2024-2025学年高中物理第八章气体第1节气体的等温变化作业含解析新人教版选修3-3

PAGE6-第1节气体的等温改变(时间：30分钟总分：50分)基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)1．各种卡通形态的氢气球，受到孩子们的喜爱，特殊是年幼的小孩，小孩一不当心松手，氢气球会飞向天空，上升到肯定高度会胀破，是因为(C)A．球内氢气温度上升 B．球内氢气压强增大C．球外空气压强减小 D．以上说法均不正确解析：以球内气体为探讨对象，气球上升时，由于高空处空气淡薄，球外气体的压强减小，球内气体要膨胀，到肯定程度时，气球就会胀破。2．如图所示，D→A→B→C表示肯定质量的某种气体状态改变的一个过程，则下列说法正确的是(A)A．D→A是一个等温过程B．A→B是一个等温过程C．A与B的状态参量相同D．B→C体积减小，压强减小，温度不变解析：D→A是一个等温过程，A对；A、B两状态温度不同，A→B的过程中eq\f(1,V)不变，则体积V不变，此过程中气体的压强、温度会发生改变，B、C错，B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D错。3.如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭肯定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而限制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位上升，则细管中被封闭的空气(B)A．体积不变，压强变小 B．体积变小，压强变大C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小解析：以细管中封闭气体为探讨对象，当洗衣缸内水位上升时，细管中封闭气体压强变大，而气体温度不变，则由玻意尔定律知，气体体积变小，故B项正确。4．如图所示，内径匀称、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是(BD)A．B管内水银面比管外水银面高hB．B管内水银面比管外水银面高hcosθC．B管内水银面比管外水银面低hcosθD．管内封闭气体的压强比大气压强小hcosθ高水银柱解析：以A管中的水银柱为探讨对象，则有pS＋hcosθS＝p0S，B管内气体的压强p＝p0－hcosθ，明显p<p0，且B管内水银面要比槽内水银面高出hcosθ。B、D正确。二、非选择题5．采纳验证玻马定律试验的主要器材针管及其附件，来测定大气压强的值，试验步骤如下：(1)将针管水平固定，拔下橡皮帽，向右将活塞从针管中抽出；(2)用天平称出活塞与固定在其上的支架的总质量为M；(3)用卡尺测出活塞直径d；(4)再将活塞插入针管中，保持针管中有肯定质量的气体，并盖上橡皮帽，此时，从针管上可读出气柱体积为V1，如图所示；(5)将弹簧秤挂钩钩在活塞支架上，向右水平缓慢拉动活塞到肯定位置，此时，弹簧秤读数为F，气柱体积为V2。试用以上的干脆测量数据，写出大气压强的最终表达式p0＝__eq\f(4FV2,πd2V2－V1)__，本试验中第__(2)__试验步骤是多余的。解析：起先时气体的压强为p0，向右水平缓慢拉动活塞到肯定位置，弹簧秤读数为F时气体的压强p1：p1＝p0－eq\f(F,S)＝p0－eq\f(F,π\f(d,2)2)＝p0－eq\f(4F,πd2)该过程中温度不变，则：p0V1＝p1V2整理得：p0＝eq\f(4FV2,πd2V2－V1)由上面的式子可知，在表达式中，与活塞及固定在其上的支架的总质量无关，所以步骤(2)是多余的。6．今有一质量为M的气缸，用质量为m的活塞封有肯定质量的志向气体，当气缸水平横放时，空气柱长为L0(如图甲所示)，若气缸按如图乙悬挂保持静止时，求气柱长度为多少。已知大气压强为p0，活塞的横截面积为S，它与气缸之间无摩擦且不漏气，且气体温度保持不变。答案：p0L0S/(p0S－Mg)解析：对缸内志向气体，平放初态p1＝p0，V1＝L0S悬挂末态：对缸体，Mg＋p2S＝p0S即p2＝p0－Mg/SV＝LS由玻意耳定律：p1V1＝p2V2即p0L0S＝(p0－Mg/S)LS得：气柱长度为L＝p0L0S/(p0S－Mg)实力提升一、选择题(单选题)1．如图所示，为肯定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法错误的是(C)A．从等温线可以看出，肯定质量的气体在发生等温改变时，其压强与体积成反比B．肯定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的C．由图可知T1>T2D．由图可知T1<T2解析：依据等温图线的物理意义可知A、B选项都对。气体的温度越高时，等温图线的位置就越高，所以C错，D对。2．一个气泡由湖面下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(C)A．3倍 B．2倍C．1.5倍 D．0.7倍解析：设大气压强为：p0＝1.0×105Pa，气体改变过程为等温改变，又气泡内压强p＝ρ水gH＋p0，则湖面下20m深处：p1＝ρ水g×20＋p0＝3.0×105Pa，湖面下10m深处：p2＝ρ水g×10＋p0＝2.0×105Pa，由玻意耳定律：p1V1＝p2V2V2＝eq\f(p1V1,p2)＝1.5V1，C正确。3．如图所示，一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中，在某一深度静止时，管内有肯定的空气。若向广口瓶中缓慢倒入一些水，则下列说法正确的是(B)A．试管将加速上浮B．试管将加速下沉C．试管将保持静止D．试管将以原静止位置为平衡位置上下振动解析：题图中试管在水下某深度处于静止状态，浮力(等于排开水的重力)与试管重力相平衡。当试管中空气压强稍大些，即试管稍下移或向广口瓶中加水时，试管内的空气被压缩，浮力将减小，试管将下沉，在下沉的过程中，空气所受压强越来越大，浮力越来越小，试管将加速下沉。4．钢瓶中装有肯定质量的气体，现在用两种方法抽钢瓶中的气体：第一种方法是用小抽气机，每次抽出1L气体，共抽取三次；其次种方法是用大抽气机，一次抽取3L气体，这两种抽法中，抽取气体质量较大的是(A)A．第一种抽法B．其次种抽法C．两种抽法抽出的气体质量一样大D．无法推断解析：第一种：温度不变，由玻意耳定律：p0V＝p1(V＋1)，解得p1＝p0(eq\f(V,V＋1))，同理，p2＝p1(eq\f(V,V＋1))，p3＝p2(eq\f(V,V＋1))＝p0(eq\f(V,V＋1))3；其次种：p0V＝p′(V＋3)，解得p′＝p0(eq\f(V,V＋3))＞p3；压强小的抽取的气体多，故选A。5．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(B)A．60袋 B．56袋C．50袋 D．40袋解析：设可分装n袋，取全部气体探讨，据玻意耳定律有：p1V＝p2V＋np2V01．5×107Pa×20L＝1.0×106Pa×20L＋n×1.0×106Pa×5L，解得n＝56，B选项正确。二、非选择题6.(2024·河南省郑州市原联盟高三3月线上测试)如图所示，两端封闭、粗细匀称的竖直玻璃管内有A、B两段长度均为l的志向气体气柱和一段长为h的水银柱，且气柱A的压强等于2ρgh(ρ为水银的密度、g为重力加速度)。当玻璃管以某一加速度a做竖直向上的匀加速运动，稳定后，上部空气柱长度是下部空气柱的3倍，求这个加速度a的大小。已知运动过程中整个管内各处的温度不变。答案：eq\f(11,3)g解析：设玻璃管的横截面积为S，依题意温度不变，A、B段气体的状态参量分别为：A气体：初态：pA＝2ρghVA＝lS末态：pA′；VA′＝eq\f(3,2)lS依据玻意耳定律：2ρgh·lS＝pA′·eq\f(3,2)lS，解得pA′＝eq\f(4,3)ρgh对气体B：初态：pB＝3ρghVB＝lS末态：pB′；VB′＝eq\f(1,2)lS依据玻意耳定律：3ρgh·lS＝pB′·eq\f(1,2)lS解得pB′＝6ρgh对水银柱，由牛顿其次定律pB′S－pA′S－ρhSg＝ρhSa解得a＝eq\f(11,3)g7．(2024·山东省青岛市高三模拟)一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M＝3×103kg、体积V0＝0.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入肯定质量的气体，起先时筒内液面到水面的距离h1＝40m，筒内气体体积V1＝1m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮。求V2和h2。已知大气压强p0＝1×105Pa，水的密度ρ＝1×103kg/m3，重力加速度的大小g＝10m/s2。不计水温改变