2024-2025學年高中物理第八章氣體第1節(jié)氣體的等溫變化作業(yè)含解析新人教版選修3-3

PAGE6-第1節(jié)氣體的等溫改變(時間：30分鐘總分：50分)基礎夯實一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．各種卡通形態(tài)的氫氣球，受到孩子們的喜愛，特殊是年幼的小孩，小孩一不當心松手，氫氣球會飛向天空，上升到肯定高度會脹破，是因為(C)A．球內氫氣溫度上升 B．球內氫氣壓強增大C．球外空氣壓強減小 D．以上說法均不正確解析：以球內氣體為探討對象，氣球上升時，由于高空處空氣淡薄，球外氣體的壓強減小，球內氣體要膨脹，到肯定程度時，氣球就會脹破。2．如圖所示，D→A→B→C表示肯定質量的某種氣體狀態(tài)改變的一個過程，則下列說法正確的是(A)A．D→A是一個等溫過程B．A→B是一個等溫過程C．A與B的狀態(tài)參量相同D．B→C體積減小，壓強減小，溫度不變解析：D→A是一個等溫過程，A對；A、B兩狀態(tài)溫度不同，A→B的過程中eq\f(1,V)不變，則體積V不變，此過程中氣體的壓強、溫度會發(fā)生改變，B、C錯，B→C是一個等溫過程，V增大，p減小，D錯。3.如圖所示，某種自動洗衣機進水時，與洗衣缸相連的細管中會封閉肯定質量的空氣，通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而限制進水量。設溫度不變，洗衣缸內水位上升，則細管中被封閉的空氣(B)A．體積不變，壓強變小 B．體積變小，壓強變大C．體積不變，壓強變大 D．體積變小，壓強變小解析：以細管中封閉氣體為探討對象，當洗衣缸內水位上升時，細管中封閉氣體壓強變大，而氣體溫度不變，則由玻意爾定律知，氣體體積變小，故B項正確。4．如圖所示，內徑勻稱、兩端開口的V形管，B支管豎直插入水銀槽中，A支管與B支管之間的夾角為θ，A支管中有一段長為h的水銀柱保持靜止，下列說法中正確的是(BD)A．B管內水銀面比管外水銀面高hB．B管內水銀面比管外水銀面高hcosθC．B管內水銀面比管外水銀面低hcosθD．管內封閉氣體的壓強比大氣壓強小hcosθ高水銀柱解析：以A管中的水銀柱為探討對象，則有pS＋hcosθS＝p0S，B管內氣體的壓強p＝p0－h(huán)cosθ，明顯p<p0，且B管內水銀面要比槽內水銀面高出hcosθ。B、D正確。二、非選擇題5．采納驗證玻馬定律試驗的主要器材針管及其附件，來測定大氣壓強的值，試驗步驟如下：(1)將針管水平固定，拔下橡皮帽，向右將活塞從針管中抽出；(2)用天平稱出活塞與固定在其上的支架的總質量為M；(3)用卡尺測出活塞直徑d；(4)再將活塞插入針管中，保持針管中有肯定質量的氣體，并蓋上橡皮帽，此時，從針管上可讀出氣柱體積為V1，如圖所示；(5)將彈簧秤掛鉤鉤在活塞支架上，向右水平緩慢拉動活塞到肯定位置，此時，彈簧秤讀數(shù)為F，氣柱體積為V2。試用以上的干脆測量數(shù)據(jù)，寫出大氣壓強的最終表達式p0＝__eq\f(4FV2,πd2V2－V1)__，本試驗中第__(2)__試驗步驟是多余的。解析：起先時氣體的壓強為p0，向右水平緩慢拉動活塞到肯定位置，彈簧秤讀數(shù)為F時氣體的壓強p1：p1＝p0－eq\f(F,S)＝p0－eq\f(F,π\(zhòng)f(d,2)2)＝p0－eq\f(4F,πd2)該過程中溫度不變，則：p0V1＝p1V2整理得：p0＝eq\f(4FV2,πd2V2－V1)由上面的式子可知，在表達式中，與活塞及固定在其上的支架的總質量無關，所以步驟(2)是多余的。6．今有一質量為M的氣缸，用質量為m的活塞封有肯定質量的志向氣體，當氣缸水平橫放時，空氣柱長為L0(如圖甲所示)，若氣缸按如圖乙懸掛保持靜止時，求氣柱長度為多少。已知大氣壓強為p0，活塞的橫截面積為S，它與氣缸之間無摩擦且不漏氣，且氣體溫度保持不變。答案：p0L0S/(p0S－Mg)解析：對缸內志向氣體，平放初態(tài)p1＝p0，V1＝L0S懸掛末態(tài)：對缸體，Mg＋p2S＝p0S即p2＝p0－Mg/SV＝LS由玻意耳定律：p1V1＝p2V2即p0L0S＝(p0－Mg/S)LS得：氣柱長度為L＝p0L0S/(p0S－Mg)實力提升一、選擇題(單選題)1．如圖所示，為肯定質量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線，則下列說法錯誤的是(C)A．從等溫線可以看出，肯定質量的氣體在發(fā)生等溫改變時，其壓強與體積成反比B．肯定質量的氣體，在不同溫度下的等溫線是不同的C．由圖可知T1>T2D．由圖可知T1<T2解析：依據(jù)等溫圖線的物理意義可知A、B選項都對。氣體的溫度越高時，等溫圖線的位置就越高，所以C錯，D對。2．一個氣泡由湖面下20m深處緩慢上升到湖面下10m深處，它的體積約變?yōu)樵瓉眢w積的(C)A．3倍 B．2倍C．1.5倍 D．0.7倍解析：設大氣壓強為：p0＝1.0×105Pa，氣體改變過程為等溫改變，又氣泡內壓強p＝ρ水gH＋p0，則湖面下20m深處：p1＝ρ水g×20＋p0＝3.0×105Pa，湖面下10m深處：p2＝ρ水g×10＋p0＝2.0×105Pa，由玻意耳定律：p1V1＝p2V2V2＝eq\f(p1V1,p2)＝1.5V1，C正確。3．如圖所示，一試管開口朝下插入盛水的廣口瓶中，在某一深度靜止時，管內有肯定的空氣。若向廣口瓶中緩慢倒入一些水，則下列說法正確的是(B)A．試管將加速上浮B．試管將加速下沉C．試管將保持靜止D．試管將以原靜止位置為平衡位置上下振動解析：題圖中試管在水下某深度處于靜止狀態(tài)，浮力(等于排開水的重力)與試管重力相平衡。當試管中空氣壓強稍大些，即試管稍下移或向廣口瓶中加水時，試管內的空氣被壓縮，浮力將減小，試管將下沉，在下沉的過程中，空氣所受壓強越來越大，浮力越來越小，試管將加速下沉。4．鋼瓶中裝有肯定質量的氣體，現(xiàn)在用兩種方法抽鋼瓶中的氣體：第一種方法是用小抽氣機，每次抽出1L氣體，共抽取三次；其次種方法是用大抽氣機，一次抽取3L氣體，這兩種抽法中，抽取氣體質量較大的是(A)A．第一種抽法B．其次種抽法C．兩種抽法抽出的氣體質量一樣大D．無法推斷解析：第一種：溫度不變，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；其次種：p0V＝p′(V＋3)，解得p′＝p0(eq\f(V,V＋3))＞p3；壓強小的抽取的氣體多，故選A。5．容積為20L的鋼瓶內，貯有壓強為1.5×107Pa的氧氣。打開鋼瓶的閥門，讓氧氣分裝到容積為5L的氧氣袋中(袋都是真空的)，充氣后的氧氣袋中氧氣壓強都是1.0×106Pa，設充氣過程不漏氣，環(huán)境溫度不變，則這瓶氧氣最多可分裝(B)A．60袋 B．56袋C．50袋 D．40袋解析：設可分裝n袋，取全部氣體探討，據(jù)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選項正確。二、非選擇題6.(2024·河南省鄭州市原聯(lián)盟高三3月線上測試)如圖所示，兩端封閉、粗細勻稱的豎直玻璃管內有A、B兩段長度均為l的志向氣體氣柱和一段長為h的水銀柱，且氣柱A的壓強等于2ρgh(ρ為水銀的密度、g為重力加速度)。當玻璃管以某一加速度a做豎直向上的勻加速運動，穩(wěn)定后，上部空氣柱長度是下部空氣柱的3倍，求這個加速度a的大小。已知運動過程中整個管內各處的溫度不變。答案：eq\f(11,3)g解析：設玻璃管的橫截面積為S，依題意溫度不變，A、B段氣體的狀態(tài)參量分別為：A氣體：初態(tài)：pA＝2ρghVA＝lS末態(tài)：pA′；VA′＝eq\f(3,2)lS依據(jù)玻意耳定律：2ρgh·lS＝pA′·eq\f(3,2)lS，解得pA′＝eq\f(4,3)ρgh對氣體B：初態(tài)：pB＝3ρghVB＝lS末態(tài)：pB′；VB′＝eq\f(1,2)lS依據(jù)玻意耳定律：3ρgh·lS＝pB′·eq\f(1,2)lS解得pB′＝6ρgh對水銀柱，由牛頓其次定律pB′S－pA′S－ρhSg＝ρhSa解得a＝eq\f(11,3)g7．(2024·山東省青島市高三模擬)一種水下重物打撈方法的工作原理如圖所示。將一質量M＝3×103kg、體積V0＝0.5m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上。向浮筒內充入肯定質量的氣體，起先時筒內液面到水面的距離h1＝40m，筒內氣體體積V1＝1m3。在拉力作用下浮筒緩慢上升，當筒內液面到水面的距離為h2時，拉力減為零，此時氣體體積為V2，隨后浮筒和重物自動上浮。求V2和h2。已知大氣壓強p0＝1×105Pa，水的密度ρ＝1×103kg/m3，重力加速度的大小g＝10m/s2。不計水溫改變