高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第4节 科学探究:气体压强与体积的关系一课一练

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1.4科学探究：气体压强与体积的关系同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册一、选择题（共15题）1．如图所示，两端开口的U形管，右侧直管中有一部分空气被一段水银柱与外界隔开，若在右管中再注入一些水银，平衡后则(    ) A．两侧水银面A，B高度差h减小B．两侧水银面A，B高度差h增大C．右侧封闭气柱体积变大D．两侧水银面A，B高度差h不变2．如图所示，一定质量的理想气体先后处于、、、四个状态，则这四个气体状态的温度关系正确的是   （　　）A． B．C． D．3．如图，粗细均匀的玻璃管A和B由一橡皮管连接，A管内封闭了一定质量的气体，两管水银面相平。若固定A管，将B管沿竖直方向缓慢下移一小段距离H，A管内的水银面相应降低h，移动过程中温度保持不变，则（　　）A．h=H B．h= C．h＜ D．＜h＜H4．如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为h1、h2和h3，则B端气体的压强为(已知大气压强为p0)(　　)A．p0－ρg(h1＋h2－h3)B．p0－ρg(h1＋h3)C．p0－ρg(h1－h2＋h3)D．p0－ρg(h1＋h2)5．一定质量的理想气体，保持温度不变的情况下压缩体积，气体压强变大．下列说法正确的是 （       ）A．气体分子平均动能增大 B．气体分子平均动能减小C．单位体积内的分子数增加 D．单位体积内的分子数减少6．如图所示,粗细均匀的 U 形管竖直放置,管内有水银柱封住一段空气柱,如果沿虚线所示的位置把开口一侧的部分截掉,保持弯曲部分管子位置不动,则封闭在管内的空气柱将(            )A．体积不变 B．体积变大C．压强变大 D．压强不变7．如图，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，这样就可以自动控制进水量。已知刚进水时细管中被封闭空气柱长度为，大气压强，水的密度，重力加速度。当空气柱被压缩到长时，压力传感器关闭洗衣机进水阀门，此时洗衣缸内水位高度约为（　　）A． B． C． D．8．如图所示，有一重力可以忽略的薄壁小试管开口向下竖直地浮在很大的水银槽内，试管中有一长为h1的水银柱封住两段气体A、B，A、B气柱长分别为l1、l2，管内外水银面高度差为h2，在保持温度不变的情况下，下列说法错误的是（       ）A．开始时h2一定等于h1B．若外界大气压缓慢增加少许，则h2不变，l1变小，l2变小C．若外界大气压缓慢增加少许，则h2变小，l1变大，l2变大D．若用手轻按试管，使试管竖直向下移少许，则h2变大，l1变小，l2变小9．如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长的空气柱，中间有一段长的水银柱，上部空气柱的长度。已知大气压强为。现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为。假设活塞下推过程中没有漏气，则活塞下推的距离为（　　）A． B． C． D．10．如图所示，两端开口的弯折的玻璃管竖直放置，三段竖直管内各有一段水银柱，两段空气封闭在三段水银柱之间，若左、右两管内水银柱长度分别为h1、h2，且水银柱均静止，则中间管内水银柱的长度为（     ）A．h1-h2 B．h1+h2C．(h1-h2)/2 D．(h1+h2)/211．如图所示为模拟气体压强产生机理的演示实验。操作步骤如下：①把一颗豆粒从距秤盘20cm处松手让它落到秤盘上，观察指针摆动的情况；②再把100 颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上，观察指针摆动的情况；③使这些豆粒从更高的位置均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动的情况。下列说法正确的是（　　）A．步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系B．步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系C．步骤②和③模拟的是大量气体分子分布所服从的统计规律D．步骤①和②模拟的是大量气体分子频繁碰撞器壁产生压力的持续性12．一横截面积为S的气缸水平放置，固定不动，气缸壁是导热的．两个活塞A和B将气缸分隔为1、2两气室，达到平衡时1、2两气室体积之比为5：4，如图所示，在室温不变的条件下，缓慢推动活塞A，使之向右移动一段距离d，不计活塞与气缸壁之间的摩擦，则活塞B向右移动的距离为（　　）A．dB．dC．dD．d13．关于分子动理论，下列说法中不正确的是（　　）A．水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和，说明分子间有空隙B．扩散现象不仅可以在液体内进行，在固体间也可以进行C．在r>r0范围内，当分子间距离增大时，分子势能一定增大D．用气筒给自行车车胎打气时要用力才能压缩空气，这说明空气分子间存在斥力14．如图，在水平放置的刚性气缸内用活塞封闭两部分气体A和B，质量一定的两活塞用杆连接。气缸内两活塞之间保持真空，活塞与气缸壁之间无摩擦，左侧活塞面积较大，A、B的初始温度相同。略抬高气缸左端使之倾斜，再使A、B升高相同温度，气体最终达到稳定状态。若始末状态A、B的压强变化量△PA、△PB均大于零，对活塞压力的变化量△FA 、△FB，则（　　）A．B体积增大 B．A体积减小C．△FA>△FB D．△PA<△PB15．钢瓶中装有一定量的气体，现在用两种方法抽钢瓶中的气体，第一种方法用小抽气机，每次抽1L气体，共抽取3次；第二种方法是用大抽气机，一次抽取3L气体。以上过程中气体温度保持不变，下列说法正确的是（　　）A．两种抽法抽取的气体质量一样多B．第二种抽法抽取的气体质量多C．第一种抽法中，每次抽取的气体质量逐渐减少D．第一种抽法中，每次抽取的气体质量逐渐增大二、填空题（共4题）16．紧闭瓶盖的塑料瓶下方开一个小孔，让瓶中的水流出，此过程中瓶内气体可看成________过程；当水流停止后，瓶内液面与小孔间的高度差为h，则此时瓶内气体的压强为________．（已知液体密度ρ，重力加速度g，外界大气压P0）17．用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。③用图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线。(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是___________。(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是___________和___________。18．国庆放假，小明带弟弟去湖边游玩，弟弟看到湖水中鱼儿吐出小气泡，非常开心。小明回家后，给弟弟画了一幅鱼儿在水中吐气泡的图。若湖水的温度恒定不变，你认为他画得______。（填“对”或“不对’）原因是：______________。（请运用物理知识简要说明。）19．物理小组的同学们利用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。实验步骤如下：①将注射器下端开口处套上橡胶套，和柱塞一起把一段空气柱封闭；②已知空气柱的横截面积为S，通过刻度尺读取空气柱的长度l，可得空气的体积V=lS；③从与注射器内空气柱相连的压力表读取空气柱的压强p；④把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强，获取空气柱的体积V和压强p的几组数据；⑤将各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，得出温度不变时气体压强与体积的关系。完成下列填空：（1）实验时要缓慢地移动柱塞，原因是__________。（2）小明同学根据测量结果，做出p-V图像，如图乙所示，能否根据绘制的图线直接得到空气柱的压强跟体积的关系？如果能，请说明是什么关系；如果不能，请简单说明处理方法。___________________（3）小军同学根据测量结果，做出V-图像，如图丙所示，图线不过原点，则V0代表________，体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，说明气体的温度_______。三、综合题（共4题）20．真空电阻蒸发镀膜是在真空室中利用电阻加热，将紧贴在电阻丝上的金属丝（铝丝）熔融汽化，汽化了的金属分子沉积于基片上形成均匀膜层．在一块面积为S的方形基片上形成共有k层铝分子组成的镀膜，铝膜的质量为m．已知铝的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA．①求基片上每层铝分子单位面积内的分子数n；②真空气泵将真空室中的气体压强从p0=1.0×105Pa减小到p1=1.0×10-4Pa，设抽气后真空室中气体温度与抽气前相同，求抽气前后真空室中气体分子数之比．21．将上题中瓶中水倒尽，仍用橡皮塞将瓶口塞住，用打气筒再将n倍于瓶子容积的空气缓慢压入瓶中，此时橡皮塞恰能跳起，已知大气压强为p0，圆柱形橡皮塞截面积大小为S，外界环境温度不变，不计橡皮塞的重力和充气针对橡皮塞的作用力．求：① 橡皮塞跳起时瓶中气体的压强；② 橡皮塞与瓶口间最大静摩擦力的大小．22．为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服。航天服是一种高科技产品，它有一套生命保障系统，这套系统为航天员提供了合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空如同在地面上一样舒适。研究一下，航天服内为什么要有一套调节压力的系统？23．如图所示，导热良好的圆柱形气缸开口竖直向上放置，长为l=40cm、质量为M=5kg。一定质量的理想气体被横截面积为S=10cm2、质量为m=2kg的活塞封闭在气缸内，活塞刚好静止于气缸正中间位置。现将气缸缓慢转动至开口竖直向下，并且将活塞的下表面与一原长为l0=35cm的弹簧相连，使得整个气缸保持静止且气缸口离地高度为l，环境温度保持不变，不计气缸壁与活塞厚度，不考虑活塞和气缸间的摩擦，重力加速度为g=10m/s2，外界大气压强为p0=1.0×105Pa。求：（1）气缸开口竖直向下时活塞到气缸底部的距离h；（2）弹簧的劲度系数k。
参考答案：1．B2．D3．C4．B5．C6．C7．A8．C9．A10．B11．D12．D13．D14．D15．C16．     等温     17．     用润滑油涂活塞     慢慢地抽动活塞     活塞导热性能好18．     不对     在气泡上升的过程中，气泡内气体的温度不变，压强在不断的减小，根据玻意耳定律pV=C可知体积要不断的增大19．     使柱内空气温度始终与外界空气温度相同     不能，因为曲线所表示的函数关系不清楚，应该先猜想大约反比关系，再做图像，如果图线是过原点的倾斜直线，可以判断空气柱的压强跟体积成反比。     注射器下面橡胶套内气体体积或压力传感器内气体体积     升高20．（1）（2）21．f=n p 0S22．航天员在地球上正常生活和工作时受到的外部压强是一个大气压，身体内（如肺泡）气体产生的压强和身体外的大气压强处于平衡状态。当航天员进入太空时，体外的压强很快减小，根据玻意耳定律，这时肺泡内气体的体积会急剧增大，如果不采取一定措施的话，可能使肺泡膨胀破裂。当航天员返回地面时，体外的压强很快增大，同样根据玻意耳定律可知，肺泡内气体的体积会急剧减小，会使肺泡被压缩。为了保障航天员在任何状况下体内外的压强平衡，因此航天服内需要有一套调节压力的系统。23．（1）h=16cm；（2）k=1000N/m