全优课堂·物理·选择性必修第三册(人教版) 课后提升训练 试题及答案 第2章　提升课1

第二章提升课一1．如图是容积为2×10-3m3的气压式浇花喷水壶，现向喷水壶内装入一定质量的水，通过打气使壶内气压达到2p0，浇花时打开喷嘴开关就有水雾喷出．当壶内气压降为1.02p0，壶内的水刚好全部喷出，已知水的密度为1.0×103kg/m3，细管和喷嘴的容积可忽略，求装入壶内水的质量．解：设喷水壶体积为V，装入壶内水的质量为m，则喷水前打进壶内的空气体积V1＝V－eq\f(m,ρ)，根据理想气体状态方程可得，2p0V1＝1.02p0V，解得m＝0.98kg.2．(2024年佛山检测)如图所示，每个医用氧气钢瓶内体积为40L，在夜晚时测得钢瓶内氧气压强为1.2×107Pa，温度为7℃，白天时测得钢瓶内氧气压强为1.26×107Pa.在医院实际使用过程中，先用小钢瓶(加抽气机)缓慢分装，然后供病人使用，小钢瓶体积为10L，分装后每个小钢瓶内氧气压强均为4×105Pa，要求大钢瓶内压强降到2×105Pa时就停止分装．不计分装过程中氧气的泄漏，求：(1)在白天时大钢瓶所处环境温度为多少摄氏度？(2)一大钢瓶氧气可分装多少个小瓶供病人使用？解：(1)钢瓶的容积一定，从夜晚到白天对钢瓶内气体，根据查理定律eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，解得T2＝294K，即t＝21℃.(2)在白天时，设大瓶内氧气由p2、V2等温变化为不分装时的状态p3、V3，则p2＝1.26×107Pa，V2＝0.04m3，p3＝2×105Pa，根据玻意耳定律p2V2＝p3V3，解得V3＝2.52m3.可用于分装小瓶的氧气压强p4＝2×105Pa，V4＝(2.52－0.04)m3＝2.48m3，分装成小钢瓶的氧气压强p5＝4×105Pa，V5＝nV，其中小钢瓶体积为V＝0.01m3，根据玻意耳定律p4V4＝p5V5，解得n＝124，即一大钢瓶氧气可分装124小瓶．3．(2024年黄石检测)市场上有一种救生衣，在穿着者落水时，救生衣所连接的储气钢瓶会灌气使救生衣鼓起．救生衣在未鼓起时，其内部无气体；正常工作时，其压强为标准大气压，内部气体体积至少为V＝22L，与救生衣连接的小钢瓶容积为1L．取标准大气压p0＝1×105Pa，忽略温度变化，气体均视为理想气体．问：(1)检测发现某救生衣所附带的钢瓶内压强为2×106Pa，救生衣能否正常工作？请说明理由；(2)出厂时钢瓶内部压强为2.5×106Pa，在降为2×106Pa的过程中，求钢瓶漏掉的气体在标准大气压下占的体积；(3)救生衣配套的钢瓶遗失，换用容积为0.2L，内部压强为2.5×106Pa的小钢瓶充气，至少要多少个小钢瓶才能使救生衣正常工作？解：(1)令p1＝2×106Pa，钢瓶容积V0＝1L，充气后救生衣体积为V2，根据玻意耳定律，钢瓶灌气过程有p1V0＝p0(V0＋V2)，解得V2＝19L，V2<V，救生衣不能正常工作．(2)设p3＝2.5×106Pa，漏掉气体体积为ΔV，根据玻意耳定律p3V0＝p1V0＋p0ΔV，解得ΔV＝5L.(3)设用n个小钢瓶能够使救生衣刚好正常工作，每个小钢瓶体积为V4＝0.2L，根据玻意耳定律np3V4＝np0V4＋p0V，n＝eq\f(55,12).又n取整数，故n≥5，至少要5个小钢瓶才能使救生衣正常工作．4．(2024年亳州开学考)如图一个盛有理想气体的汽缸内壁光滑，在汽缸的底部有一阀门，一轻质绝热活塞把汽缸分成Ⅰ﹑Ⅱ两部分，活塞到汽缸底的距离为L，到汽缸顶的距离为2L，横截面积为S，两部分气体的压强均为大气压p0，温度均为环境温度T0.(1)若阀门连接一打气筒，打气筒每次打气都把压强为p0、温度为T0、体积相同的气体缓慢打入，打了6次后，活塞恰好到达汽缸的正中央，求打气筒的容积V；(2)保持Ⅰ中气体温度不变，缓慢加热Ⅱ中气体同样使活塞缓慢到达汽缸正中央，求Ⅱ中气体的温度T.解：(1)对Ⅰ中气体，由玻意耳定律p0×2LS＝p1×eq\f(3,2)LS，解得p1＝eq\f(4,3)p0，对Ⅱ中气体由玻意耳定律p0LS＋6p0V＝p1×eq\f(3,2)LS，解得打气筒的容积为V＝eq\f(LS,6).(2)保持Ⅰ中气体温度不变，由(1)问分析可知Ⅰ中气体压强为p1，对Ⅱ中气体由理想气体状态方程得eq\f(p0LS,T0)＝eq\f(p1×\f(3,2)LS,T)，解得Ⅱ中气体的温度为T＝2T0.5．(2024年梅州检测)如图所示，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H＝18cm的U形管，左管上端封闭，右管上端开口．右管中有高h0＝4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l0＝12cm.管底水平段的体积可忽略．环境温度为T1＝283K．大气压强p0＝76cmHg.(1)现将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱表面离管口的距离l1＝10cm，此时密封气体的温度T2为多少？(2)维持管内气体温度T2不变，再从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端回到最初位置．此时水银柱的高度为多少？解：(1)设左、右管的横截面积为S，密封气体初始体积为V1＝(2H－l0－h0)S＝20S，压强为p1＝76cmHg＋4cmHg＝80cmHg，密封气体等压膨胀过程体积变为V2＝(2H－h0－l1)S＝22S，温度变为T2，由盖-吕萨克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，代入数据解得T2＝311.3K.(2)密封气体经等温压缩过程体积又变为V1＝20S，设压强变为p2，由玻意耳定律有p1V2＝p2V1，解得p2＝88cmHg，此时水银柱的高度为h＝88cm－76cm＝12cm.6．(2024年广州检测)如图甲所示，竖直放置、开口向上的汽缸内用质量m＝10kg的活塞封闭着一部分理想气体，活塞横截面积S＝0.01m2，能无摩擦地滑动．初始时活塞处于静止状态，距离汽缸底部的高度h1＝9cm.若汽缸、活塞导热性好，气体温度始终保持不变，已知大气压强p0＝1×105Pa，重力加速度g取10m/s2.求：(1)初始时刻气体的压强p1；(2)将汽缸缓慢倒置后，如图乙所示，活塞距汽缸底部的高度h2.解：(1)对活塞进行受力分析，有mg＋p0S＝p1S，初始时刻气体压强p1＝1.1×105Pa.(2)对活塞进行受力分析，有mg＋p2S＝p0S，由等温变化规律，有p1h1S＝p2h2S，解得h2＝11cm.7．(2024年江苏卷)某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300K、压强为105Pa的理想气体，容器内有一个面积0.06m2的观测台，现将这个容器移动到月球上，容器内的温度变成240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态．求：(1)在月球上容器内气体的压强；(2)观测台所受的压力大小．解：(1)由题意可知，整个过程可认为气体的体积不变，则有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，解得p2＝8×104Pa.(2)根据压强的定义，气体对观测台的压力F＝p2S＝4.8×103N.8．(2024年佛山检测)汽车轮胎胎压不能太高，也不能太低，胎压太高不舒适且易爆胎，胎压太低会增加油耗且磨损轮胎．某品牌汽车车胎的指导气压在2.3～2.5atm之间，若超过4.0atm，轮胎将会发生爆胎，现有下列情况：(1)该汽车轮胎的容积是2.5×10-2m3，原轮胎内空气压强为1atm.某人在27℃室温时向轮胎内打气，直到压强增加到2.5atm为止，应向轮胎里打进压强为1atm空气的体积为多少m3？(不考虑胎内温度变化)(2)若(1)问中充气后的轮胎，在特殊情况下轮胎内温度达到97℃，通过计算说明此时是否爆胎？解：(1)以打气完毕时轮胎内的气体为研究对象，有p1＝1atm，V1＝V2＋ΔV，p2＝2.5atm，V2＝2.5×10-2m3，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，代入已知数据得ΔV＝3.75×10-2m3，