新教材2024-2025學(xué)年高中物理第2章氣體固體和液體分層作業(yè)7玻意耳定律及其應(yīng)用新人教版選擇性必修第三冊

其次章分層作業(yè)7玻意耳定律及其應(yīng)用A級必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.(多選)肯定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線如圖所示,則下列說法正確的是()A.從等溫線可以看出,肯定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫改變時,其壓強與體積成反比B.肯定質(zhì)量的氣體,在不同溫度下的等溫線是不同的C.肯定質(zhì)量的氣體,溫度越高,氣體壓強與體積的乘積越小D.由圖可知T1>T22.如圖所示,汽缸倒掛在天花板上,用光滑的活塞密封肯定量的氣體,活塞下懸掛一個沙漏,保持溫度不變,在沙緩慢漏出的過程中,氣體的()A.壓強變大,體積變大 B.壓強變大,體積變小C.壓強變小,體積變大 D.壓強變小,體積變小3.一個氣泡由湖面下20m深處緩慢上升到湖面下10m深處,湖內(nèi)的溫度不變,它的體積約變?yōu)樵瓉眢w積的()A.3倍 B.2倍C.1.5倍 D.74.(多選)如圖所示,兩端開口的勻稱玻璃管豎直插入水根槽中,管中有一段高為h1的水銀柱封閉肯定質(zhì)量的氣體,這時管下端開口處內(nèi)、外水銀面高度差為h2,若保持環(huán)境溫度不變,當(dāng)外界壓強增大時,下列分析正確的是()A.h2變長 B.h2不變C.水銀柱上升 D.水銀柱下降5.(2024江蘇鹽城高二期末)吸盤工作原理的示意圖如圖所示,運用時先把吸盤緊挨豎直墻面,按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上,擠出吸盤內(nèi)部分空氣,然后把鎖扣扳下,使外界空氣不能進入吸盤。由于吸盤內(nèi)外存在壓強差,使吸盤被緊壓在墻壁上,掛鉤上即可懸掛適量物體。某輕質(zhì)吸盤導(dǎo)熱良好、有效面積為8cm2(不計吸盤和墻壁接觸部分的面積),扳下鎖扣前密封體積為1.0cm3,壓強等于大氣壓強1×105Pa,空氣密度為1.29kg/m3,扳下鎖扣后吸盤內(nèi)體積變?yōu)?.0cm3,已知吸盤掛鉤能夠承受豎直向下的最大拉力是其與墻壁間正壓力的1.5倍,下列說法正確的是()A.扳下鎖扣后吸盤內(nèi)氣體壓強為1.8×105PaB.扳下鎖扣后吸盤內(nèi)氣體密度為1.03kg/m3C.該吸盤此時能懸掛的物體的重力不能超過60ND.當(dāng)大氣壓強增大時,吸盤能夠承受的最大拉力將減小6.氣壓式保溫瓶的原理圖如圖所示,保溫瓶內(nèi)水面與出水口的高度差為h,瓶內(nèi)密封空氣體積為V,設(shè)水的密度為ρ,大氣壓強為p0,重力加速度為g,欲使水從出水口流出,瓶內(nèi)空氣壓縮量ΔV至少為多少?(設(shè)瓶內(nèi)彎曲管的體積不計,溫度保持不變,各物理量的單位均為國際單位)7.(2024吉林長春高二期末)如圖所示的注射器,用活塞和開口處的橡膠塞封閉著一段空氣柱,空氣柱的壓強等于大氣壓強p0=1.0×105Pa,長度為l0=15cm。已知橡膠塞與開口間最大靜摩擦力為Ffm=3.6N,橡膠塞的橫截面積為S=1.2×10-5m2,注射器和活塞導(dǎo)熱性能良好,環(huán)境溫度保持不變?，F(xiàn)向內(nèi)緩慢推動活塞,當(dāng)橡膠塞恰好被推動時,求:(1)空氣柱的壓強;(2)空氣柱的長度。B級關(guān)鍵實力提升練8.如圖所示,上端封閉的玻璃管插在水銀槽中,管內(nèi)封閉著一段氣柱?，F(xiàn)使玻璃管緩慢地繞其最下端的水平軸偏離豎直方向肯定角度,能描述管內(nèi)氣體狀態(tài)改變的圖像是(箭頭表示狀態(tài)的改變方向)()9.跳跳球是一種熬煉身體、訓(xùn)練平衡的玩具,由橡膠球、踏板和扶手構(gòu)成,在人未站上踏板前,橡膠球內(nèi)氣體壓強為p,體積為V,當(dāng)質(zhì)量為m的人站在跳跳球上保持平衡不動時,橡膠球內(nèi)氣體體積變?yōu)閂',若橡膠球球膜厚度和玩具的重力均忽視不計,橡膠球內(nèi)氣體溫度保持不變,重力加速度為g,則此時橡膠球和踏板的接觸面積為()A.mgV'pV BC.mgVpV' D10.(2024江蘇鎮(zhèn)江高二期末)試管內(nèi)封有肯定質(zhì)量的氣體,靜止時氣柱長為L0,大氣壓強為p0,其他尺寸如圖所示,當(dāng)試管繞豎直軸OO'以角速度ω在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時氣柱長變?yōu)長,設(shè)溫度不變,試管橫截面積為S,水銀密度為ρ,則轉(zhuǎn)動時管內(nèi)被封氣體的壓強為()A.p0+ρL1ω2LB.p0+ρL1ω2LC.p0+ρgL1D.L11.如圖所示,自動洗衣機洗衣缸的底部與豎直勻稱細管相通,細管上部封閉,并與壓力傳感器相接。洗衣缸進水時,細管中的空氣被水封閉,隨著洗衣缸中水面的上升,細管中的空氣被壓縮,當(dāng)細管中空氣壓強達到肯定數(shù)值時,壓力傳感器使進水閥門關(guān)閉,這樣就可以自動限制進水量。已知剛進水時細管中被封閉空氣柱長度為50cm,大氣壓強p0=1.0×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度g取10m/s2。某次洗衣選擇的擋位,當(dāng)細管中空氣壓強達1.02×105Pa時壓力傳感器就會關(guān)閉洗衣機進水閥門,此時洗衣缸內(nèi)水位高度約為()A.20cm B.21cmC.23cm D.24cm12.如圖所示,豎直圓筒是固定不動的,粗筒橫截面積是細筒的2倍,細筒足夠長,粗筒中A、B兩輕質(zhì)活塞間封有肯定質(zhì)量的空氣,氣柱長L=15cm。活塞A上方的水銀深H=15cm,兩活塞的重力及與筒壁間的摩擦不計,用外力向上托住活塞B使之處于平衡狀態(tài),水銀面與粗筒上端相平,現(xiàn)使活塞B緩慢上移,直至水銀的三分之二被推入細筒中,求活塞B上移的距離。(設(shè)在整個過程中氣柱的溫度不變,大氣壓強p0相當(dāng)于75cm的水銀柱產(chǎn)生的壓強)

分層作業(yè)7玻意耳定律及其應(yīng)用1.AB由等溫線的物理意義可知,A、B正確;對于肯定質(zhì)量的氣體,溫度越高,氣體壓強與體積乘積越大,等溫線的位置越高,C、D錯誤。2.B設(shè)活塞和沙漏的總質(zhì)量為m,則對活塞分析可知pS+mg=p0S,則當(dāng)m減小時,p增大;依據(jù)玻意耳定律pV=C可知,體積減小,故選B。3.C題目要求為粗略計算,大氣壓強為p0=1.0×105Pa,g取10m/s2,ρ水=1×103kg/m3,氣體改變過程為等溫改變,氣泡內(nèi)壓強p=ρ水gH+p0,則湖面下20m深處p1=ρ水gh1+p0=3.0×105Pa,湖面下10m深處p2=ρ水gh2+p0=2.0×105Pa,由玻意耳定律p1V1=p2V2,得V2=p1V1p2=14.BD對于管內(nèi)封閉氣體的壓強可得p=p0+ρgh1,也可以有p=p0+ρgh2,則知h1=h2,h1不變則h2不變。當(dāng)外界壓強增大時,管內(nèi)封閉氣體壓強p增大,依據(jù)玻意耳定律pV=C可知氣體的體積減小,則水銀柱下降。故選B、D。5.C由于輕質(zhì)吸盤導(dǎo)熱良好,所以扳下鎖扣前、后吸盤內(nèi)氣體可視為等溫改變,依據(jù)玻意耳定律有p0V0=p1V1,解得扳下鎖扣后吸盤內(nèi)氣體壓強為p1=0.5×105Pa,故A錯誤;扳下鎖扣后吸盤內(nèi)氣體質(zhì)量不變,體積變?yōu)樵瓉淼?倍,所以密度變?yōu)樵瓉淼囊话?即0.645kg/m3,故B錯誤;此時吸盤與墻壁間的正壓力大小為FN=(p0-p1)S=40N,該吸盤此時能懸掛的物體的重力不能超過Gmax=1.5FN=60N,故C正確;依據(jù)前面分析可知,扳下鎖扣后吸盤內(nèi)外壓強差為大氣壓強的一半,當(dāng)大氣壓強增大時,吸盤與墻壁間正壓力增大,吸盤能夠承受的最大拉力將增大,故D錯誤。6.答案ρg解析壓水前p1=p0,V1=V壓水后水剛流出時p2=p0+ρgh,V2=V-ΔV由玻意耳定律p1V1=p2V2即p0V=(p0+ρgh)(V-ΔV)解得ΔV=ρgh7.答案(1)4×105Pa(2)3.75cm解析(1)橡膠塞恰好被推動時有p1S=Ffm+p0S解得p1=4×105Pa。(2)假設(shè)注射器的橫截面積為S0,由玻意耳定律得p0l0S0=p1l1S0解得l1=3.75cm。8.A設(shè)大氣壓為p0,封閉氣體壓強p=p0-ρgh,玻璃管繞其最下端的水平軸偏離豎直方向肯定角度,水銀柱的有效高度h變小,封閉氣體壓強變大;氣體溫度不變,壓強變大,由玻意耳定律pV=C可知,氣體體積將變小;pV為常數(shù),由數(shù)學(xué)學(xué)問知p-V圖線為雙曲線,故A正確,B、C、D錯誤。9.A橡膠球內(nèi)的氣體溫度不變,做等溫改變,初態(tài)p1=p,V1=V;末態(tài)V2=V'。依據(jù)玻意耳定律可得p1V1=p2V2,解得p2=pVV';由平衡條件可知p2S=mg,解得S=10.A以水銀柱為探討對象,其兩端的壓力差為向心力,水平方向受力為向右的p0S,向左的pS,由牛頓其次定律,有pS-p0S=mω2L1+L2+L0-L-L12,得p=p0+ρL1ω211.B以細管內(nèi)封閉氣體為探討對象,起先時壓強為p0=1.0×105Pa,體積V0=L0S,L0=50cm,壓縮后,氣體壓強p1=1.02×105Pa,體積為V1=L1S,由玻意耳定律p0L0S=p1L1S解得L1=49cm,即細管內(nèi)液面離洗衣缸底豎直高度h1=L0-L1=1cm,由平衡條件p0+ρgh2=p1,其中,h2為缸中液面和空氣柱內(nèi)液面高度差,解得h2=2