人教版 (2019)选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体综合与测试课堂检测

第二章　气体、固体和液体

专题强化练4　气体实验定律的理解与应用

一、选择题

1.(2020湖北十堰高二下期末,)(多选)如图所示,粗细均匀的弯曲玻璃管(容积不能忽略)的A管插入烧瓶,B管与玻璃管C下部用橡胶管连接,C管开口向上,一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内。开始时,B、C内的水银面(橡胶管内充满水银)等高,外界大气压恒定,下列说法正确的是              (　　)

A.保持B、C两管不动,若烧瓶内气体温度降低,则烧瓶内气体密度增大

B.保持B、C两管不动,若烧瓶内气体温度降低,则C管中水银面将升高

C.若烧瓶内气体温度升高,为使烧瓶内气体的压强不变,应将C管向上移动

D.若烧瓶内气体温度升高,为使烧瓶内气体的压强不变,应将C管向下移动

2.(2021山东日照高二下期中,)如图所示,两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有一段水银柱,将管内气体分为两部分,下面空气柱长为l1,上面空气柱长为l2。初始时温度相同,现使两部分气体同时升高相同的温度,下列判断正确的是              (深度解析)

A.若l1>l2,水银柱将向下移动

B.若l1<l2,水银柱将向上移动

C.若l1=l2,水银柱静止不动

D.两部分气体的压强增加量相同

3.(2021山东聊城高三二模,)(多选)如图为伽利略设计的一种测温装置结构示意图,玻璃泡A内封有一定质量的气体,与A相连的B管竖直插在水银槽中,管内外水银面的高度差x即可反映玻璃泡内气体的温度,即环境温度,并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计,在1标准大气压(相当于76 cmHg的压强)下,当温度t1=27 ℃时,管内外水银面的高度差x1=16 cm。下列说法正确的是              (　　)

A.若外界大气压不变,细管中水银柱上升,可知温度降低

B.若外界大气压不变,细管中水银柱上升,可知温度升高

C.在1标准大气压下,t=0 ℃时管内外水银面的高度差x0=21.4 cm

D.若环境真实压强比标准大气压小,管内外水银面的高度差仍为16 cm时,实际温度大于27 ℃

二、非选择题

4.(2020湖北武汉高二下联考,)如图所示,一导热性能良好的汽缸放置在水平面上,其横截面积S=20 cm2,内壁光滑,固定的卡口A、B与缸底的距离L=1.5 m,厚度不计、质量为m=10 kg的活塞在汽缸内封闭了一段长为2L、温度为T0=320 K的理想气体。现缓慢调整汽缸开口至竖直向上,取重力加速度g=10 m/s2,大气压强为p0=1.0×105 Pa。求:

(1)汽缸被竖起来后,稳定时缸内气体的压强及气体高度。

(2)当缸内温度逐渐降到240 K时,活塞所处的位置。

答案全解全析

第二章　气体、固体和液体

专题强化练4　气体实验定律的理解与应用

1.AD　保持B、C两管不动,由等容变化规律可知,气体温度降低,压强变小,B管中水银面上升,C管中水银面将下降,气体体积减小,则烧瓶内气体密度增大,故选项A正确,B错误;若烧瓶内气体温度升高,为使烧瓶内气体的压强不变,即发生等压变化,由盖-吕萨克定律可知,应该使气体的体积增大,应将C管向下移动,故选项C错误,D正确。

2.B　假设水银柱不动,则两部分气体做等容变化,分别对两部分气体应用查理定律有=,=,可得Δp2=ΔT2,Δp1=ΔT1,又由于ΔT2=ΔT1,T2=T1,p2+ρgh=p1,可得Δp2<Δp1,下部分气体的压强增加量大于上部分气体的压强增加量,水银柱将向上移动,故B正确。

方法技巧

假设推理法分析液柱的移动问题

(1)先假设液柱不移动,或假设两部分气体的体积不变,或假设两部分气体的压强不变。

(2)再应用气体实验定律分析假设条件以外的物理量的变化情况。

(3)进而分析两部分气体的压强变化量的大小关系,这样就能确定液柱的移动方向。

3.AC　对封闭的气体进行分析,由于B管的体积与A泡的体积相比可略去不计,则气体发生等容变化。若外界大气压不变,细管中水银柱上升,则封闭气体压强减小,由查理定律有=C,可知温度一定降低,故选项A正确,B错误;气体初状态参量为p1=76 cmHg-16 cmHg=60 cmHg、T1=273 K+27 ℃=300 K,末状态参量为T2=273 K+0 ℃=273 K,气体发生等容变化,由查理定律有=,解得p2=54.6 cmHg,则x0=76 cm-54.6 cm=21.4 cm,故选项C正确;若环境真实压强比标准大气压小,管内外水银面的高度差仍为16 cmHg,假设此时大气压为75 cmHg,则A内气体的压强为p3=(75-16)cmHg=59 cmHg,由=解得T3=295 K,故t3=22 ℃<27 ℃,故选项D错误。

4.答案　(1)1.5×105 Pa　2 m　(2)距离汽缸底部1.5 m

解析　(1)汽缸被竖起来后,假设稳定时活塞在卡口A、B上方,则缸内气体的压强p2=p0+=1.5×105 Pa

气体初状态:p1=p0=1.0×105 Pa,V1=2LS

设稳定时缸内气体高度为h1,则气体末状态:V2=h1S,p2=1.5×105 Pa

由玻意耳定律有p1V1=p2V2

解得h1=2 m,因h1>L,故假设成立。

(2)当温度降到240 K时,理想气体发生等压变化,稳定时,假设活塞落在卡口A、B上方,设缸内气体高度为H,则V3=HS

由盖-吕萨克定律有=,解得H=1.5 m

所以活塞恰好落在卡口A、B上,活塞距离汽缸底部1.5 m。