全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊(cè)(人教版) 課后提升訓(xùn)練 試題及答案 第2章　提升課1

第二章提升課一1．如圖是容積為2×10-3m3的氣壓式澆花噴水壺，現(xiàn)向噴水壺內(nèi)裝入一定質(zhì)量的水，通過(guò)打氣使壺內(nèi)氣壓達(dá)到2p0，澆花時(shí)打開(kāi)噴嘴開(kāi)關(guān)就有水霧噴出．當(dāng)壺內(nèi)氣壓降為1.02p0，壺內(nèi)的水剛好全部噴出，已知水的密度為1.0×103kg/m3，細(xì)管和噴嘴的容積可忽略，求裝入壺內(nèi)水的質(zhì)量．解：設(shè)噴水壺體積為V，裝入壺內(nèi)水的質(zhì)量為m，則噴水前打進(jìn)壺內(nèi)的空氣體積V1＝V－eq\f(m,ρ)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得，2p0V1＝1.02p0V，解得m＝0.98kg.2．(2024年佛山檢測(cè))如圖所示，每個(gè)醫(yī)用氧氣鋼瓶?jī)?nèi)體積為40L，在夜晚時(shí)測(cè)得鋼瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)為1.2×107Pa，溫度為7℃，白天時(shí)測(cè)得鋼瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)為1.26×107Pa.在醫(yī)院實(shí)際使用過(guò)程中，先用小鋼瓶(加抽氣機(jī))緩慢分裝，然后供病人使用，小鋼瓶體積為10L，分裝后每個(gè)小鋼瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)均為4×105Pa，要求大鋼瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)降到2×105Pa時(shí)就停止分裝．不計(jì)分裝過(guò)程中氧氣的泄漏，求：(1)在白天時(shí)大鋼瓶所處環(huán)境溫度為多少攝氏度？(2)一大鋼瓶氧氣可分裝多少個(gè)小瓶供病人使用？解：(1)鋼瓶的容積一定，從夜晚到白天對(duì)鋼瓶?jī)?nèi)氣體，根據(jù)查理定律eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，解得T2＝294K，即t＝21℃.(2)在白天時(shí)，設(shè)大瓶?jī)?nèi)氧氣由p2、V2等溫變化為不分裝時(shí)的狀態(tài)p3、V3，則p2＝1.26×107Pa，V2＝0.04m3，p3＝2×105Pa，根據(jù)玻意耳定律p2V2＝p3V3，解得V3＝2.52m3.可用于分裝小瓶的氧氣壓強(qiáng)p4＝2×105Pa，V4＝(2.52－0.04)m3＝2.48m3，分裝成小鋼瓶的氧氣壓強(qiáng)p5＝4×105Pa，V5＝nV，其中小鋼瓶體積為V＝0.01m3，根據(jù)玻意耳定律p4V4＝p5V5，解得n＝124，即一大鋼瓶氧氣可分裝124小瓶．3．(2024年黃石檢測(cè))市場(chǎng)上有一種救生衣，在穿著者落水時(shí)，救生衣所連接的儲(chǔ)氣鋼瓶會(huì)灌氣使救生衣鼓起．救生衣在未鼓起時(shí)，其內(nèi)部無(wú)氣體；正常工作時(shí)，其壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，內(nèi)部氣體體積至少為V＝22L，與救生衣連接的小鋼瓶容積為1L．取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0＝1×105Pa，忽略溫度變化，氣體均視為理想氣體．問(wèn)：(1)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)某救生衣所附帶的鋼瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)為2×106Pa，救生衣能否正常工作？請(qǐng)說(shuō)明理由；(2)出廠時(shí)鋼瓶?jī)?nèi)部壓強(qiáng)為2.5×106Pa，在降為2×106Pa的過(guò)程中，求鋼瓶漏掉的氣體在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下占的體積；(3)救生衣配套的鋼瓶遺失，換用容積為0.2L，內(nèi)部壓強(qiáng)為2.5×106Pa的小鋼瓶充氣，至少要多少個(gè)小鋼瓶才能使救生衣正常工作？解：(1)令p1＝2×106Pa，鋼瓶容積V0＝1L，充氣后救生衣體積為V2，根據(jù)玻意耳定律，鋼瓶灌氣過(guò)程有p1V0＝p0(V0＋V2)，解得V2＝19L，V2<V，救生衣不能正常工作．(2)設(shè)p3＝2.5×106Pa，漏掉氣體體積為ΔV，根據(jù)玻意耳定律p3V0＝p1V0＋p0ΔV，解得ΔV＝5L.(3)設(shè)用n個(gè)小鋼瓶能夠使救生衣剛好正常工作，每個(gè)小鋼瓶體積為V4＝0.2L，根據(jù)玻意耳定律np3V4＝np0V4＋p0V，n＝eq\f(55,12).又n取整數(shù)，故n≥5，至少要5個(gè)小鋼瓶才能使救生衣正常工作．4．(2024年亳州開(kāi)學(xué)考)如圖一個(gè)盛有理想氣體的汽缸內(nèi)壁光滑，在汽缸的底部有一閥門(mén)，一輕質(zhì)絕熱活塞把汽缸分成Ⅰ﹑Ⅱ兩部分，活塞到汽缸底的距離為L(zhǎng)，到汽缸頂?shù)木嚯x為2L，橫截面積為S，兩部分氣體的壓強(qiáng)均為大氣壓p0，溫度均為環(huán)境溫度T0.(1)若閥門(mén)連接一打氣筒，打氣筒每次打氣都把壓強(qiáng)為p0、溫度為T(mén)0、體積相同的氣體緩慢打入，打了6次后，活塞恰好到達(dá)汽缸的正中央，求打氣筒的容積V；(2)保持Ⅰ中氣體溫度不變，緩慢加熱Ⅱ中氣體同樣使活塞緩慢到達(dá)汽缸正中央，求Ⅱ中氣體的溫度T.解：(1)對(duì)Ⅰ中氣體，由玻意耳定律p0×2LS＝p1×eq\f(3,2)LS，解得p1＝eq\f(4,3)p0，對(duì)Ⅱ中氣體由玻意耳定律p0LS＋6p0V＝p1×eq\f(3,2)LS，解得打氣筒的容積為V＝eq\f(LS,6).(2)保持Ⅰ中氣體溫度不變，由(1)問(wèn)分析可知Ⅰ中氣體壓強(qiáng)為p1，對(duì)Ⅱ中氣體由理想氣體狀態(tài)方程得eq\f(p0LS,T0)＝eq\f(p1×\f(3,2)LS,T)，解得Ⅱ中氣體的溫度為T(mén)＝2T0.5．(2024年梅州檢測(cè))如圖所示，兩側(cè)粗細(xì)均勻、橫截面積相等、高度均為H＝18cm的U形管，左管上端封閉，右管上端開(kāi)口．右管中有高h(yuǎn)0＝4cm的水銀柱，水銀柱上表面離管口的距離l0＝12cm.管底水平段的體積可忽略．環(huán)境溫度為T(mén)1＝283K．大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg.(1)現(xiàn)將左管中密封氣體緩慢加熱，使水銀柱表面離管口的距離l1＝10cm，此時(shí)密封氣體的溫度T2為多少？(2)維持管內(nèi)氣體溫度T2不變，再?gòu)挠覀?cè)端口緩慢注入水銀(與原水銀柱之間無(wú)氣隙)，恰好使水銀柱下端回到最初位置．此時(shí)水銀柱的高度為多少？解：(1)設(shè)左、右管的橫截面積為S，密封氣體初始體積為V1＝(2H－l0－h(huán)0)S＝20S，壓強(qiáng)為p1＝76cmHg＋4cmHg＝80cmHg，密封氣體等壓膨脹過(guò)程體積變?yōu)閂2＝(2H－h(huán)0－l1)S＝22S，溫度變?yōu)門(mén)2，由蓋-呂薩克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，代入數(shù)據(jù)解得T2＝311.3K.(2)密封氣體經(jīng)等溫壓縮過(guò)程體積又變?yōu)閂1＝20S，設(shè)壓強(qiáng)變?yōu)閜2，由玻意耳定律有p1V2＝p2V1，解得p2＝88cmHg，此時(shí)水銀柱的高度為h＝88cm－76cm＝12cm.6．(2024年廣州檢測(cè))如圖甲所示，豎直放置、開(kāi)口向上的汽缸內(nèi)用質(zhì)量m＝10kg的活塞封閉著一部分理想氣體，活塞橫截面積S＝0.01m2，能無(wú)摩擦地滑動(dòng)．初始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，距離汽缸底部的高度h1＝9cm.若汽缸、活塞導(dǎo)熱性好，氣體溫度始終保持不變，已知大氣壓強(qiáng)p0＝1×105Pa，重力加速度g取10m/s2.求：(1)初始時(shí)刻氣體的壓強(qiáng)p1；(2)將汽缸緩慢倒置后，如圖乙所示，活塞距汽缸底部的高度h2.解：(1)對(duì)活塞進(jìn)行受力分析，有mg＋p0S＝p1S，初始時(shí)刻氣體壓強(qiáng)p1＝1.1×105Pa.(2)對(duì)活塞進(jìn)行受力分析，有mg＋p2S＝p0S，由等溫變化規(guī)律，有p1h1S＝p2h2S，解得h2＝11cm.7．(2024年江蘇卷)某科研實(shí)驗(yàn)站有一個(gè)密閉容器，容器內(nèi)有溫度為300K、壓強(qiáng)為105Pa的理想氣體，容器內(nèi)有一個(gè)面積0.06m2的觀測(cè)臺(tái)，現(xiàn)將這個(gè)容器移動(dòng)到月球上，容器內(nèi)的溫度變成240K，整個(gè)過(guò)程可認(rèn)為氣體的體積不變，月球表面為真空狀態(tài)．求：(1)在月球上容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；(2)觀測(cè)臺(tái)所受的壓力大小．解：(1)由題意可知，整個(gè)過(guò)程可認(rèn)為氣體的體積不變，則有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，解得p2＝8×104Pa.(2)根據(jù)壓強(qiáng)的定義，氣體對(duì)觀測(cè)臺(tái)的壓力F＝p2S＝4.8×103N.8．(2024年佛山檢測(cè))汽車(chē)輪胎胎壓不能太高，也不能太低，胎壓太高不舒適且易爆胎，胎壓太低會(huì)增加油耗且磨損輪胎．某品牌汽車(chē)車(chē)胎的指導(dǎo)氣壓在2.3～2.5atm之間，若超過(guò)4.0atm，輪胎將會(huì)發(fā)生爆胎，現(xiàn)有下列情況：(1)該汽車(chē)輪胎的容積是2.5×10-2m3，原輪胎內(nèi)空氣壓強(qiáng)為1atm.某人在27℃室溫時(shí)向輪胎內(nèi)打氣，直到壓強(qiáng)增加到2.5atm為止，應(yīng)向輪胎里打進(jìn)壓強(qiáng)為1atm空氣的體積為多少m3？(不考慮胎內(nèi)溫度變化)(2)若(1)問(wèn)中充氣后的輪胎，在特殊情況下輪胎內(nèi)溫度達(dá)到97℃，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明此時(shí)是否爆胎？解：(1)以打氣完畢時(shí)輪胎內(nèi)的氣體為研究對(duì)象，有p1＝1atm，V1＝V2＋ΔV，p2＝2.5atm，V2＝2.5×10-2m3，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，代入已知數(shù)據(jù)得ΔV＝3.75×10-2m3，