2-2-2專題-封閉氣體的壓強和氣體變質量問題(人教版2019選擇性必修第三冊)(解析版)

2.2.2專題封閉氣體的壓強和氣體變質量問題分層作業(yè)題組一液體封閉氣體的壓強（水銀柱-空氣柱模型）1.（2022·上海松江·一模）如圖，玻璃管豎直放置且開口向下，管內的水銀柱封閉了一部分體積的空氣柱。假設將此實驗裝置移至月球表面且保持溫度不變，玻璃管內水銀柱將（）A．上移 B．不動 C．部分流出 D．全部流出【答案】D【詳解】由于月球上沒有大氣壓強，液體受重力和管內氣體壓力的作用，玻璃管內水銀柱全部流出。故選D。2．（2022·上?！つM預測）如圖所示，開口向下的玻璃管插入水銀槽后固定不動，管內封閉了一段氣體，氣體壓強為p，管內外水銀面高度差為h。若大氣壓強增大，則（）A．p增大，h增大B．p減小，h增大C．p增大，h減小D．p減小，h減小【答案】A【詳解】以水銀柱為研究對象則有壓強關系p+?=當p0增大時，p+h＜p0，則水銀柱將向上移動，水銀柱高度將增大，由于氣體體積減小，則由等溫變化規(guī)律可知空氣柱的壓強將增大故選A。3．（2022春·海南省直轄縣級單位·高二期中）在標準大氣壓(相當于76cmHg產生的壓強)下做托里拆利實驗時，由于管中混有少量空氣，水銀柱上方有一段空氣柱，如圖所示，則管中稀薄氣體的壓強相當于下列哪個高度的水銀柱產生的壓強()A．0cmB．60cmC．30cmD．16cm【答案】D【詳解】設管內氣體壓強為p，則有：p+60cmHg=76cmHg，可得管中稀薄氣體的壓強相當于16cmHg，選項ABC錯誤，D正確.故選D4．（2022春·黑龍江哈爾濱·高二哈師大附中期末）如圖所示，豎直靜止放置的U形管，左端開口，右端封閉，管內a、b兩段水銀柱將A、B兩段空氣柱封閉在管內。已知水銀柱a長為?1，水銀柱b兩液面的高度差為?2，大氣壓強為p0，空氣柱A的壓強為pA。則空氣柱A．pBB．pBC．pBD．pB【答案】D【詳解】由圖可知p可得p又p聯(lián)立可得p故D正確，ABC錯誤。故選D。5．（2022春·河北石家莊·高二階段練習）（多選）如圖水銀柱上面封閉一段氣體，管內外水銀面高度差h=72cm，大氣壓強為76cmHg，下列說法正確的是（

）A．將管稍上提，h不變B．將管稍上提，h變大C．將管下插至管頂與管外水銀面高度差為70cm時，管內外水銀面高度差也是70cmD．將管下插至C項所述位置時，管內外水銀面高度差小于70cm【答案】BD【詳解】AB．將管稍上提，假設氣體體積不變，則說明P+ρg?=P0，說明壓強減小，由于整個過程可以看作等溫變化，所以PV=常數(shù)，所以體積變大，即CD．由于考慮外界大氣壓對容器內理想氣體的壓強，根據PV=常數(shù)可知，氣體的壓強超過70cm，所以將管下插至C項所述位置時，管內外水銀面高度差小于70cm，D正確。題組二活塞—氣缸模型的氣體壓強6．（2022秋·河北石家莊·高二石家莊精英中學?？茧A段練習）如圖，氣缸內封閉一定質量的氣體，氣缸內壁光滑。如密封氣體溫度保持不變，外界氣壓升高，則下列情況正確的是（）A．密封氣體體積增加 B．活塞向下移動C．氣缸向上移動 D．彈簧的長度增加【答案】C【詳解】BD．以氣缸、氣缸內氣體和活塞為整體，根據受力平衡可得F當外界氣壓升高時，整體的重力保持不變，彈簧彈力不變，則彈簧的長度保持不變，活塞保持原來的位置，BD錯誤；AC．以氣缸為對象，根據受力平衡可得pS+Mg=當外界氣壓p0升高時，可知氣缸內氣體壓強增大，由于氣體溫度保持不變，根據玻意耳定律可知氣體的體積減小，故氣缸向上移動，A錯誤，C正確；故選C。7．（2022春·黑龍江牡丹江·高二牡丹江市第三高級中學期末）（多項）如圖所示，活塞的質量為m，缸套的質量為M，通過彈簧吊在天花板上，氣缸內封住一定質量的空氣，缸套與活塞無摩擦，活塞截面積為S，大氣壓強為p0，則（）A．氣缸內空氣的壓強等于pB．氣缸內空氣的壓強等于pC．彈簧對活塞的作用力為M+mD．彈簧對活塞的作用力為Mg【答案】AC【詳解】AB．以缸套為研究對象受力分析，由平衡條件得pS+Mg=解得p=A正確，B錯誤；CD．以缸套與活塞組成的系統(tǒng)為研究對象，由平衡條件得，彈簧對活塞的作用力為F=(M+m)gC正確，D錯誤。故選AC。8．（2022春·寧夏銀川·高二銀川二中期中）在光滑水平面上有一個內外壁光滑的汽缸，汽缸質量為M，汽缸內有一質量為m的活塞，已知M>m?；钊芊庖徊糠掷硐霘怏w?，F(xiàn)對汽缸施一水平向左的拉力F時，如圖甲所示，汽缸的加速度為a1，封閉氣體的壓強為p1，體積為V1；若用同樣大小的力F水平向左推活塞，如圖乙所示，汽缸的加速度為a2，封閉氣體的壓強為p2，體積為V2。設密封氣體的質量和溫度均不變，則（）A．a1=a2 B．a1<a2C．p1<p2 D．V【答案】ACD【詳解】對汽缸與活塞組成的整體，據牛頓第二定律可得a1=a2.對圖甲，以活塞為研究對象，有p0S-p1S=ma1對圖乙，以汽缸為研究對象，有p2S-p0S=Ma2由以上兩式可得p1<p2根據玻意耳定律可得p1V1=p2V2則V1>V2ACD正確。故選ACD。題組三氣體變質量問題(氣體分裝)9.(2022重慶一中期中)某同學想用給自行車輪胎打氣的方法來測打氣筒的容積。他用壓強計測出輪胎中已有氣體的壓強為1.5atm,已知輪胎容積V=3L。他用打氣筒將壓強為1atm的空氣打進自行車胎內,打氣10次后測得輪胎中的氣體壓強為3atm,設打氣過程中輪胎內氣體的溫度不變,輪胎容積也不變。則打氣筒的容積為()A.300mL B.450mLC.500mL D.600mL【答案】B【詳解】設打氣筒的容積為ΔV,根據玻意耳定律有pV+np1ΔV=p'V,即1.5atm×3L+10×1atm×ΔV=3atm×3L,解得ΔV=450mL,故選B。10.（2022·高三課時練習）容積V=10L的鋼瓶充滿氧氣后，壓強p=20atm，打開鋼瓶蓋閥門，讓氧氣分別裝到容積為V0A．2瓶 B．18瓶 C．10瓶 D．20瓶【答案】B【詳解】根據題意，設分裝后氣體的體積為V1，由玻意耳定律有解得V則最多可裝的瓶數(shù)是n=V111．（2022秋·安徽安慶·高三階段練習）如圖所示，豎直靜止放置的U形管，左端開口，右端封閉，管內有a、b兩段水銀柱，將A、B兩段空氣柱封閉在管內。已知水銀柱a長h1為10cm，水銀柱b兩個液面間的高度差h2為5cm，大氣壓強為75cmHg，求空氣柱A、B的壓強分別是多少?！敬鸢浮?5cmHg，60cmHg【詳解】根據題意，設管的橫截面積為S，選a的下端面為參考液面，由平衡條件有（解得p再選b的左下端面為參考液面，由平衡條件有（解得p12．（2022·河南濮陽·模擬預測）如圖所示，一開口向上的氣缸固定在水平地面上，質量均為m、橫截面積均為S的活塞A、B將缸內氣體分成Ⅰ、Ⅱ兩部分在活塞A的上方放置一質量也為m的物塊，整個裝置處于靜止狀態(tài)，此時Ⅰ、Ⅱ兩部分氣體的長度均為L0.已知大氣壓強P【答案】Δ?=7【詳解】對A活塞進行受力分析，得出氣體I的初、末狀態(tài)的壓強，根據玻意耳定律求解氣體I末態(tài)的空氣長度；再對氣體II進行分析，得出初、末狀態(tài)的壓強，根據玻意耳定律求解氣體II末態(tài)的空氣長度，最后根據得出A活塞上升的高度．對氣體Ⅰ，其初態(tài)壓強p未態(tài)壓強為p′1根據玻意耳定律得：p解得L對氣體II，其初態(tài)壓強為p2=末狀態(tài)時氣體Ⅱ的長度為L根據玻意耳定律得：p解得：L故活塞A上升的高度為Δ?=13．（2021·全國·高考真題）如圖，一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管A、B、C粗細均勻，A、B兩管的上端封閉，C管上端開口，三管的下端在同一水平面內且相互連通。A、B兩管的長度分別為l1=13.5cm，l2=32【答案】Δ?=1【詳解】對B管中的氣體，水銀還未上升產生高度差時，初態(tài)為壓強p1B=p0，體積為V1B=l2B管氣體發(fā)生等溫壓縮，有p聯(lián)立解得?對A管中的氣體，初態(tài)為壓強p1A=p0，體積為V1A=lpA管氣體發(fā)生等溫壓縮，有p聯(lián)立可得2解得?1=1則兩水銀柱的高度差為Δ?=14．（2020·全國·統(tǒng)考高考真題）甲、乙兩個儲氣罐儲存有同種氣體（可視為理想氣體）。甲罐的容積為V，罐中氣體的壓強為p；乙罐的容積為2V，罐中氣體的壓強為12（i）兩罐中氣體的壓強；（i