新教材高中物理選擇性課時(shí)作業(yè)4氣體實(shí)驗(yàn)定律

課時(shí)分層作業(yè)(四)氣體實(shí)驗(yàn)定律(建議用時(shí)：25分鐘)◎考點(diǎn)一氣體的等溫變化1．(多選)如圖所示，某種自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí)，與洗衣缸相連的細(xì)管中會(huì)封閉一定質(zhì)量的空氣，通過壓力傳感器知管中的空氣壓力，從而控制進(jìn)水量．設(shè)溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位升高，則細(xì)管中被封閉空氣的下列說法不正確的是()A．體積不變，壓強(qiáng)變小 B．體積變小，壓強(qiáng)變大C．體積不變，壓強(qiáng)變大 D．體積變小，壓強(qiáng)變小ACD[當(dāng)水位升高時(shí)，細(xì)管中的水位也升高，被封閉空氣的體積減小，由玻意耳定律可知，壓強(qiáng)增大，B正確．所以不正確的選A、C、D．]2．(多選)如圖所示，水銀柱上面封閉一段氣體，管內(nèi)外水銀面高度差h＝72cm，大氣壓強(qiáng)為76cmHg，下列說法不正確的是()A．將管稍微上提，h不變B．將管稍微上提，h變大C．將管下插至管頂與管外水銀面高度差為70cm時(shí)，管內(nèi)外水銀面高度差也是70cmD．將管下插至C項(xiàng)所述位置時(shí)，管內(nèi)外水銀面高度差小于70cmAC[由p·V＝C知上提體積變大，壓強(qiáng)變小，內(nèi)外液面差變大，B對(duì)．同樣下插時(shí)，體積變小，壓強(qiáng)變大，內(nèi)外液面差變小，D對(duì)．]3．如圖所示，空的薄金屬筒開口向下靜止于恒溫透明液體中，筒中液面與A點(diǎn)齊平．現(xiàn)緩慢將其壓到更深處，筒中液面與B點(diǎn)齊平，不計(jì)氣體分子間相互作用，且筒內(nèi)氣體無泄漏(液體溫度不變)．下列乙中能體現(xiàn)筒內(nèi)氣體從狀態(tài)A到B變化過程的是()ABCDC[氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律可知，氣體的壓強(qiáng)與體積成反比，金屬筒從A下降到B的過程中，氣體體積V變小，壓強(qiáng)p變大，選項(xiàng)C正確．]4．如圖所示，粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水銀的U形管豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉氣柱長l1＝20cm(可視為理想氣體)，兩管中水銀面等高．現(xiàn)將右端與一低壓艙(未畫出)接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h＝10cm．(環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng)p0＝75cmHg)求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)(用“cmHg”作單位)．[解析]設(shè)U形管橫截面積為S，右端與大氣相通時(shí)，左管中封閉氣體壓強(qiáng)為p1，右端與一低壓艙接通后，左管中封閉氣體的壓強(qiáng)為p2，氣柱長度為l2，穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)為p．左管中封閉氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得p1V1＝p2V2， ①p1＝p0， ②p2＝p＋ph， ③V1＝l1S， ④V2＝l2S， ⑤由幾何關(guān)系得h＝2(l2－l1)， ⑥聯(lián)立①②③④⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)得p＝50cmHg．[答案]50cmHg◎考點(diǎn)二氣體的等容變化5．某同學(xué)家一臺(tái)新電冰箱能顯示冷藏室內(nèi)的溫度，存放食物之前該同學(xué)進(jìn)行試通電，該同學(xué)將打開的冰箱密封門關(guān)閉并給冰箱通電．若大氣壓為1.0×105Pa，剛通電時(shí)顯示溫度為27℃，通電一段時(shí)間后顯示溫度為7℃，則此時(shí)密封的冷藏室中氣體的壓強(qiáng)是()A．0.26×105Pa B．0.93×105PaC．1.07×105Pa D．3.86×105PaB[冷藏室氣體的初狀態(tài)：T1＝(273＋27)K＝300K，p1＝1×105Pa，末狀態(tài)：T2＝(273＋7)K＝280K，壓強(qiáng)為p2，氣體體積不變，根據(jù)查理定律得：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，代入數(shù)據(jù)得：p2≈0.93×105Pa．]6．一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度由0℃升高到10℃時(shí)，其壓強(qiáng)的增加量為Δp1，當(dāng)它由100℃升高到110℃時(shí)，其壓強(qiáng)的增加量為Δp2，則Δp1與Δp2之比是()A．1∶1 B．1∶10C．10∶1 D．10∶110A[等容變化，這四個(gè)狀態(tài)在同一條等容線上，因Δt相同，所以Δp也相同，故A正確．]7．用易拉罐盛裝碳酸飲料非常衛(wèi)生和方便，但如果劇烈碰撞或嚴(yán)重受熱會(huì)導(dǎo)致爆炸．我們通常用的可樂易拉罐容積V＝355mL．假設(shè)在室溫(17℃)下罐內(nèi)裝有0.9V的飲料，剩余空間充滿CO2氣體，氣體壓強(qiáng)為1atm．若易拉罐能承受的最大壓強(qiáng)為1.2atm，則保存溫度不能超過多少？[解析]取CO2氣體為研究對(duì)象，則：初態(tài)：p1＝1atm，T1＝(273＋17)K＝290K，末態(tài)：p2＝1.2atm，T2＝？．氣體發(fā)生等容變化，由查理定律eq\f(p2,p1)＝eq\f(T2,T1)得T2＝eq\f(p2,p1)T1＝eq\f(1.2×290,1)K＝348K，t＝(348－273)℃＝75℃．[答案]75℃◎考點(diǎn)三氣體的等壓變化8．如圖所示，一導(dǎo)熱性良好的汽缸內(nèi)用活塞封住一定量的氣體(不計(jì)活塞與缸壁摩擦)，溫度升高時(shí)，改變的量有()A．活塞高度hB．汽缸高度HC．氣體壓強(qiáng)pD．彈簧長度LB[以汽缸整體為研究對(duì)象，由受力平衡知彈簧彈力等于總重力，故L、h不變，設(shè)缸壁的重力為G1，則封閉氣體的壓強(qiáng)p＝p0－eq\f(G1,S)保持不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，由蓋—呂薩克定律知?dú)怏w體積增大，H將減小，故只有B項(xiàng)正確．]9．如圖所示，靜止在地面上的汽缸中封閉著溫度為100℃的空氣，一重物用繩索經(jīng)滑輪跟汽缸中活塞相連接，重物和活塞都處于平衡狀態(tài)，這時(shí)活塞離汽缸底的高度為10cm．如果缸內(nèi)空氣變?yōu)?℃，重物將上升多少厘米？[解析]汽缸中氣體發(fā)生的是等壓變化，初狀態(tài)：V1＝10S，T1＝373K；末狀態(tài)：V2＝lS，T2＝273K．由eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)得V2≈7.32S，即活塞到缸底的距離為7.32cm，所以重物將上升Δl＝(10－7.32)cm＝2.68cm．[答案]2.68cm(建議用時(shí)：15分鐘)10．活塞式抽氣機(jī)汽缸容積為V，用它給容積為2V的容器抽氣，抽氣機(jī)抽動(dòng)兩次(抽氣過程可視為等溫變化)，容器內(nèi)剩余氣體壓強(qiáng)是原來的()A．eq\f(1,4) B．eq\f(1,2)C．eq\f(4,9) D．eq\f(5,9)C[設(shè)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p，則氣體狀態(tài)參量為p1＝p，V1＝2V，V2＝3V，第一次抽氣過程，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，即p×2V＝p2×3V，解得p2＝eq\f(2,3)p；第二次抽氣過程，氣體狀態(tài)參量p2＝eq\f(2,3)p，V2′＝2V，V3＝3V，由玻意耳定律得p2V2′＝p3V3，即eq\f(2,3)p×2V＝p3×3V，解得p3＝eq\f(4,9)p．]11．(多選)如圖所示，四支兩端封閉、粗細(xì)均勻的玻璃管內(nèi)的空氣被一段水銀柱隔開，按圖中標(biāo)明的條件，當(dāng)玻璃管水平放置時(shí)，水銀柱處于靜止?fàn)顟B(tài)．如果管內(nèi)兩端的空氣都升高相同的溫度，則水銀柱向左移動(dòng)的是()CD[假設(shè)升溫后，水銀柱不動(dòng)，則兩邊壓強(qiáng)要增加，由查理定律有，壓強(qiáng)的增加量Δp＝eq\f(pΔT,T)，而各管原壓強(qiáng)p相同，所以Δp∝eq\f(1,T)，即T高，Δp小，也就可以確定水銀柱應(yīng)向溫度高的方向移動(dòng)，故C、D項(xiàng)正確．]12．如圖所示，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸上部通過細(xì)管與裝有某種液體的容器相連，細(xì)管上有一閥門K．開始時(shí)，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0．現(xiàn)將K打開，容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸，當(dāng)流入的液體體積為eq\f(V,8)時(shí)，將K關(guān)閉，活塞平衡時(shí)其下方氣體的體積減小了eq\f(V,6)．不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g．求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量．[解析]設(shè)活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為V1，壓強(qiáng)為p1；下方氣體的體積為V2，壓強(qiáng)為p2．在活塞下移的過程中，活塞上、下方氣體的溫度均保持不變，由玻意耳定律得p0eq\f(V,2)＝p1V1，p0eq\f(V,2)＝p2V2，由已知條件得V1＝eq\f(V,2)＋eq\f(V,6)－eq\f(V,8)＝eq\f(13,24)V，V2＝eq\f(V,2)－eq\f(V,6)＝eq\f(V,3)，設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m，由力的平衡條件得p2S＝p1S＋mg，聯(lián)立以上各式得m＝eq\f(15p0S,26g)．[答案]eq\f(15p0S,26g)13．容積為2L的燒瓶，在壓強(qiáng)為1.0×105Pa時(shí)，用塞子塞住瓶口，此時(shí)溫度為27℃，當(dāng)把它加熱到127℃時(shí)，塞子被彈開，稍過一會(huì)兒，重新把塞子塞好，停止加熱并使它逐漸降溫到27℃，求：(1)塞子彈開前的最大壓強(qiáng)；(2)27℃時(shí)剩余空氣的壓強(qiáng)．[解析]塞子彈開前，瓶內(nèi)氣體的狀態(tài)變化為等容變化．塞子打開后，瓶內(nèi)有部分氣體會(huì)逸出，此后應(yīng)選擇瓶中剩余氣體為研究對(duì)象，再利用查理定律求解．(1)塞子打開前，選瓶中氣體為研究對(duì)象：初態(tài)：p1＝1.0×105Pa，T1＝(273＋27)K＝300K，末態(tài)：p2＝？T2＝(273＋127)K＝400K，由查理定律可得p2＝eq\f(T2p1,T1)＝eq\f(400×1