人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)第二章氣體、固體和液體第2節(jié)分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)含答案

[A級(jí)——基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．(多選)關(guān)于“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()A．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)保持被封閉氣體的質(zhì)量和溫度不發(fā)生變化B．實(shí)驗(yàn)中為找到體積與壓強(qiáng)的關(guān)系，一定要測(cè)量空氣柱的橫截面積C．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，可以在柱塞上涂潤(rùn)滑油，以減小摩擦D．處理數(shù)據(jù)時(shí)采用p－eq\f(1,V)圖像，是因?yàn)閜－eq\f(1,V)圖像比p－V圖像更直觀解析：選AD。本實(shí)驗(yàn)探究采用的方法是控制變量法，所以要保持被封閉氣體的質(zhì)量和溫度不變，A正確；由于注射器是圓柱形的，橫截面積不變，所以只需測(cè)出空氣柱的長(zhǎng)度即可，B錯(cuò)誤；涂潤(rùn)滑油的主要目的是防止漏氣，使被封閉氣體的質(zhì)量不發(fā)生變化，不僅是為了減小摩擦，C錯(cuò)誤；當(dāng)p與V成反比時(shí)，p－eq\f(1,V)圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，而p－V圖像是雙曲線，所以p－eq\f(1,V)圖像更直觀，D正確。2．在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，下列四個(gè)因素中對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性影響最小的是()A．針筒封口處漏氣B．采用橫截面積較大的針筒C．針筒壁與活塞之間存在摩擦D．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用手去握針筒解析：選B?！疤骄繗怏w等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)前提是氣體的質(zhì)量和溫度不變，針筒封口處漏氣，則氣體質(zhì)量變小，用手握針筒，則氣體溫度升高，A、D錯(cuò)誤；針筒的橫截面積大，會(huì)使封閉的氣體的體積大，結(jié)果更精確，B正確；活塞與筒壁的摩擦影響活塞對(duì)氣體的壓強(qiáng)，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，C錯(cuò)誤。3．如圖所示，一個(gè)橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置，容器上端放一金屬圓板，金屬圓板的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為θ，圓板的質(zhì)量為M，不計(jì)圓板與容器內(nèi)壁的摩擦。若大氣壓強(qiáng)為p0，則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強(qiáng)等于()A．eq\f(p0＋Mgcosθ,S)B．eq\f(p0,cosθ)＋eq\f(Mg,Scosθ)C．p0＋eq\f(Mgcos2θ,S)D．p0＋eq\f(Mg,S)答案：D4．如圖所示，汽缸倒掛在天花板上，用光滑的活塞密封一定量的氣體，活塞下懸掛一個(gè)沙漏，保持溫度不變。在沙緩慢漏出的過(guò)程中，氣體的()A．壓強(qiáng)變大，體積變大B．壓強(qiáng)變大，體積變小C．壓強(qiáng)變小，體積變大D．壓強(qiáng)變小，體積變小答案：B5．一個(gè)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?lái)體積的()A．3倍 B．2倍C．1.5倍 D.eq\f(7,10)解析：選C。氣泡緩慢上升的過(guò)程中，溫度不變，氣體等溫變化，湖面下20m處，水的壓強(qiáng)約為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于10m水產(chǎn)生的壓強(qiáng))，故p1＝3atm，p2＝2atm，由p1V1＝p2V2得：eq\f(V2,V1)＝eq\f(p1,p2)＝eq\f(3atm,2atm)＝1.5，故C正確。6．粗細(xì)均勻的U形管，右端封閉有一段空氣柱，兩管內(nèi)水銀面高度差為19cm，封閉端空氣柱長(zhǎng)度為40cm，如圖所示。求向左管再注入多少水銀可使兩管水銀面等高。(已知外界大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg，灌入水銀過(guò)程中溫度保持不變)解析：以右管中被封閉空氣為研究對(duì)象?？諝庠诔鯛顟B(tài)p1＝p0－ph＝(76－19)cmHg＝57cmHg，V1＝L1S＝40S；末狀態(tài)p2＝p0＝76cmHg，V2＝L2S。則由玻意耳定律p1V1＝p2V2，代入數(shù)據(jù)解得：L2＝30cm。需加入的水銀柱長(zhǎng)度應(yīng)為h＋2(L1－L2)＝39cm。答案：39cm7．有一傳熱性良好的圓柱形汽缸置于水平地面上，并用一光滑的質(zhì)量為m的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，活塞面積為S，開(kāi)始時(shí)汽缸開(kāi)口向上(如圖甲)。已知外界大氣壓強(qiáng)為p0，被封氣體的體積為V0。(1)求被封氣體的壓強(qiáng)。(2)現(xiàn)將汽缸倒置(如圖乙)，底部氣體始終與大氣相通，待系統(tǒng)重新穩(wěn)定后，求活塞移動(dòng)的距離。解析：(1)設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p，對(duì)活塞受力分析有mg＋p0S＝pS，得p＝eq\f(mg＋p0S,S)。(2)設(shè)將汽缸倒置后缸內(nèi)氣壓為p1，體積為V1，對(duì)活塞受力分析有mg＋p1S＝p0S，所以p1＝eq\f(p0S－mg,S)。對(duì)封閉氣體運(yùn)用玻意耳定律有pV0＝p1V1，得V1＝eq\f(（p0S＋mg）V0,p0S－mg)所以Δh＝eq\f(V1－V0,S)＝eq\f(2mgV0,（p0S－mg）S)。答案：(1)eq\f(mg＋p0S,S)(2)eq\f(2mgV0,（p0S－mg）S)[B級(jí)——能力增分練]8．醫(yī)院給病人輸液的部分裝置示意圖如圖所示，在輸液過(guò)程中()A．A、B瓶中的藥液同時(shí)用完B．B瓶中的藥液先用完C．隨著液面下降，A瓶?jī)?nèi)C處氣體壓強(qiáng)逐漸增大D．隨著液面下降，A瓶?jī)?nèi)C處氣體壓強(qiáng)保持不變解析：選C。藥液從B瓶中流下，封閉氣體體積增大，溫度不變，根據(jù)玻意耳定律知，氣體壓強(qiáng)減小，A瓶中空氣將A瓶中的藥液壓入B瓶補(bǔ)充，使B瓶液面保持不變，直到A瓶液體全部流入B瓶，所以A瓶液體先用完，故A、B錯(cuò)誤；A瓶瓶口處壓強(qiáng)和大氣壓相等，但液面下降，液體產(chǎn)生壓強(qiáng)減小，因此封閉氣體壓強(qiáng)增大，故C正確，D錯(cuò)誤。9.(2024·廣東廣州期中)如圖所示，在一端封閉的玻璃管中，用兩段水銀將管內(nèi)氣體A、B與外界隔絕，管口向下放置，若保持溫度不變，將管傾斜，待穩(wěn)定后，以下關(guān)于氣體A、B說(shuō)法正確的是()A．氣體A的壓強(qiáng)不變B．氣體B的壓強(qiáng)減小C．氣體A、B的體積都增大D．氣體A、B的體積都減小解析：選D。被封閉氣體B的壓強(qiáng)pB＝p0－ρ水銀gh2，被封閉氣體A的壓強(qiáng)pA＝pB－ρ水銀gh1＝p0－ρ水銀g(h1＋h2)，其中h1、h2分別為上下兩端水銀柱的豎直高度，故當(dāng)管傾斜時(shí)水銀柱豎直高度都將減小，則封閉氣體壓強(qiáng)pA和pB都增大，又由于氣體是等溫變化，由玻意耳定律知，氣體A、B的壓強(qiáng)都增大，體積都減小。10.如圖所示，豎直靜止放置的U形管，左端開(kāi)口，右端封閉，a、b兩段水銀柱將A、B兩段空氣柱封閉在管內(nèi)。已知水銀柱a的長(zhǎng)度h1為10cm，水銀柱b的兩個(gè)液面間的高度差h2為5cm，大氣壓強(qiáng)p0＝75cmHg，則空氣柱A、B的壓強(qiáng)分別是多少？解析：設(shè)管的橫截面積為S，選a的下端面為參考液面，它受向下的壓力為(pA＋ph1)S，受向上的大氣壓力為p0S，由于系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，則(pA＋ph1)S＝p0S所以pA＝p0－ph1＝(75－10)cmHg＝65cmHg再選b的左下端面為參考液面，由連通器原理知，液柱h2的上表面處的壓強(qiáng)等于pB，則(pB＋ph2)S＝pAS所以pB＝pA－ph2＝(65－5)cmHg＝60cmHg。答案：65cmHg60cmHg11．如圖，一汽缸水平固定在靜止的小車上，一質(zhì)量為m、面積為S的活塞將一定量的氣體封閉在汽缸內(nèi)，平衡時(shí)活塞與汽缸底相距L。現(xiàn)讓小車以一較小的水平恒定加速度向右運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)發(fā)現(xiàn)活塞相對(duì)于汽缸移動(dòng)了距離d。已知大氣壓強(qiáng)為p0，不計(jì)汽缸和活塞間的摩擦，且小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，大氣對(duì)活塞的壓強(qiáng)仍可視為p0，整個(gè)過(guò)程中溫度保持不變。求小車的加速度的大小。解析：設(shè)小車加速度大小為a，穩(wěn)定時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1，活塞受到汽缸內(nèi)外氣體的壓力分別為F1＝p1S，F(xiàn)0＝p0S由牛頓第二定律得：F1－F0＝ma小車靜止時(shí)，在平衡情況下，汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)應(yīng)為p0，設(shè)穩(wěn)定時(shí)汽缸內(nèi)的壓強(qiáng)為p1，體積為V1，由玻意耳定律得：p1V1＝p0V，式中V＝SL，V1＝S(L－d)，聯(lián)立解得：a＝eq\f(p0Sd,m（L－d）)。答案：eq\f(p0Sd,m（L－d）)12．如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的粗細(xì)均勻的玻璃管，A端封閉，B端開(kāi)口。玻璃管中有一個(gè)質(zhì)量為m、厚度不計(jì)的活塞，封閉一定質(zhì)量的氣體。當(dāng)玻璃管水平靜止放置時(shí)，活塞剛好位于玻璃管的正中央。設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，整個(gè)過(guò)程中溫度始終保持不變，活塞不漏氣，且不計(jì)活塞與玻璃管之間的摩擦。當(dāng)玻璃管繞過(guò)A端的豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸OO′在水平面內(nèi)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，活塞剛好位于玻璃管的B端開(kāi)口處。求玻璃管轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小。(題中物理量均為國(guó)際單位制)解析：選玻璃管水平靜止放置時(shí)，玻璃管中被封閉的氣體為初狀態(tài)，壓強(qiáng)為p1，體積為V1