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高中物理第4节 科学探究:气体压强与体积的关系精练
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这是一份高中物理第4节 科学探究:气体压强与体积的关系精练，共10页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1．如图所示，内壁光滑的气缸竖直放置在地面上，活塞的质量为M，底面积为S，若大气压强为p0，则被封闭气体的压强p等于（ ）
A．p0B．p0-C．p0+D．条件不够，无法判断
2．有同学在做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。实验完成后，计算机屏幕上显示出如图所示的p—V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一根参考双曲线）。由于此图无法说明p与V的确切关系，所以改画p－图象，画出的p－图象应当是（ ）
A．B．C．D．
3．一定质量的理想气体，经历如图所示的状态变化，，则这三个状态的热力学温度之比为（ ）
A．B．C．D．
4．一端封闭的粗细均匀的玻璃管长100 cm灌入水银，闭端封入一些空气，水银柱长57 cm，已知大气压强为1标准大气压。管水平放置时，空气柱长10 cm，将管口朝下倒立起来，则（ ）
A．水银柱不动B．水银会从管口流出来
C．水银不会从管口流出来D．不能确定
5．“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。小张同学在实验中缓慢推动活塞，根据实验数据作出p-图线如图所示，图线弯曲的可能原因是（ ）
A．活塞与筒壁间存在摩擦
B．实验中用手握住了注射器前端
C．未在注射器活塞上涂润滑油
D．压强传感器与注射器的连接处漏气
6．如图所示，粗细均匀的U形管竖直放置，管内由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．体积变小
B．体积变大
C．压强变小
D．压强不变
7．图中，a，b为一定质量气体在不同温度下状态变化的图线，则（ ）
A．图线a，b都不是等温变化
B．图线a，b都是等温变化，a的温度较大
C．图线a，b都是等温变化，b的温度较大
D．图线a，b都是等温变化，但无法确定温度的高低
8．如图，玻璃管下端开口插入水银槽中，上端封有一定质量的气体，当玻璃管绕顶端转过一个角度时，水银面的高度h和空气柱的长度l的变化情况是（ ）
A．h增大，l增大
B．h增大，l减小
C．h减小，l增大
D．h减小，l减小
9．某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。关于该实验的操作，下列说法正确的是（ ）
A．柱塞上涂油的目的是为了减小摩擦，便于推拉柱塞
B．柱塞与注射器之间的摩擦不影响压强的测量
C．为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D．实验中，为找到体积与压强的关系，需要测量柱塞的横截面积
10．如图所示，一个横截面积为S的圆桶形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为，圆板的质量为m，不计圆板与容器内壁的摩擦。若大气压强为，重力加速度为g，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于（ ）
A．B．C．D．
11．活塞式真空泵的工作原理如图，抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连，当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端过程中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽气筒，活塞从右端向左移动到左端过程中，阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭容器内的气体压强越来越小。若密闭容器的容积为V，抽气筒的容积为0.1V，抽气前密闭容器内气体的压强为p0。抽气过程中气体的温度不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量为m1，第2次抽气过程中被抽出的气体质量为m2，则m2∶m1为（ ）
A．1B．0.9∶1.1C．1∶1.1D．1∶1.12
12．甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为，罐中气体的压强为；乙罐的容积为，罐中气体的压强为。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。则调配后（ ）
A．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为2：3
B．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为2：5
C．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为1：2
D．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为3：5
13．如图所示为利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置．已知圆柱形饮料瓶的底面积为S，每秒钟瓶中水位下降Δh，形成的部分水柱末端P离出水口的水平距离为x时，竖直距离为h，重力加速度为g，则(所有物理量均用国际单位)( )
A．为防止漏水，A处口子应该堵住
B．为保证水柱稳定，瓶中的水应少一些
C．出水口的截面积数值大小约为
D．出水口的截面积数值大小约为
14．如图所示，在柱形容器中装有部分水，容器上方有一可自由移动的活塞．容器水面浮有一个木块和一个一端封闭、开口向下的玻璃管，玻璃管中有部分空气，系统稳定时，玻璃管内空气柱在管外水面上方的长度为a，空气柱在管外水面下方的长度为b，水面上方木块的高度为c，水面下方木块的高度为d．现在活塞上方施加竖直向下、且缓缓增大的力F，使活塞下降一小段距离（未碰及玻璃管和木块），下列说法中正确的是（ ）
A．d和b都减小
B．只有b减小
C．只有a减小
D．a和c都减小
15．一只轮胎容积为V=8L，已装有p1=1 atm的空气．现用打气筒给它打气，已知打气筒的容积为V0=1L，设打气过程中轮胎容积及气体温度维持不变，大气压强p0=1 atm，要使胎内气体压强达到p2=2.5 atm，应至少打多少次气？（ ）
A．8次B．10次C．12次D．15次
二、填空题（共4题）
16．如图所示，一个一端封闭、内径均匀、两臂竖直倒置的U形管中，水银柱封闭着两段空气柱，图中空气柱长、以及水银面的高度差 h1、h2单位都是 cm ．大气压强支持P0 cm Hg ．则左右两段空气柱的质量之比＝____．
17．在一只锥形瓶中放入一个气球，把气球的开口翻在锥形瓶的瓶颈上如图所示，然后向气球吹气，将会发生的现象是_______；认为气球内外压强相等，同时忽略吹气时温度变化，在人吹出的气体压强达到1.1p0时气球的体积增加量为__________V.
18．如图所示，质量为M=1 kg，截面积为S=10 cm2的活塞，封住汽缸内的气体，活塞与汽缸间无摩擦。若在活塞上放一质量m=5 kg的重物，则缸内气体的压强为p1=________Pa。若在活塞吊钩上加上50 N竖直向上的拉力（汽缸仍留在地面上），则汽缸内气体的压强为p2=________Pa。（大气压p0＝1×105 Pa，g＝10 m/s2）
19．利用如图装置可测量大气压强和容器的容积．步骤如下：
① 将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm．
② 拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm．(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2)
(1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强， 示针筒内气体的体积， 、表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为_______________、_____________．
(2)由实验数据得烧瓶容积V0＝___________ml，大气压强p0＝________________Pa．
(3)“倒U”形玻璃管A内气体的存在，相关误差分析正确的是( )
三、综合题（共4题）
20．如图，在固定的汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为SA∶SB＝1∶2.两活塞以穿过B底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动．两个汽缸都不漏气．初始时，A、B中气体的体积皆为V0，温度皆为T0＝300 K，A中气体压强pA＝1.5p0，p0是汽缸外的大气压强．现对A加热，使其中气体的压强升到pA′＝2.0p0，同时保持B中气体的温度不变．求此时A中气体的温度TA′.
21．如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，中管内水银面与管口A之间气体柱长度是40cm，右管内气体柱长度是39cm。先将管口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设被封闭的气体为理想气体，整个过程温度不变，若稳定后中管内水银面与管口A之间气体柱长度是38cm，已知大气压强=76cmHg。求：
（1）左管的水银面与水银槽水银面的高度差；
（2）稳定后右管内气体的压强。
22．内径相同、导热良好的“上”形细管竖直放置，管的水平部分左、右两端封闭，竖直管足够长且上端开口与大气相通，水银将水平管中的理想气体分为两部分，各部分长度如图所示．现再向竖直管中缓慢注入水银，直到B中气柱长度变为4 cm．设外界温度不变，外界气压P=76 cmHg．求：
(i)末态A中气柱长度；
(Ii)注入管中的水银柱的长度．
23．如图所示，左端封闭、右端开口的粗细均匀的U型玻璃管竖直放置，玻璃管内用水银封闭了长度为L1=30cm的理想气体，此时左管内的水银面比右管内的水银面高h=15cm，已知环境温度为t1=27℃，大气压强p0=75cmHg，左管和右管的长度均为L=55cm。现向右管内缓慢注入水银，当右管内的水银面比左管内的水银面高h=15cm时，停止注入水银并升高环境温度，使左管中的气体的长度变回到L1=30cm。求：环境温度升高了多少摄氏度？
A．仅对容积的测量结果有影响
B．仅对压强的测量结果有影响
C．对二者的测量结果均有影响
D．对二者的测量结果均无影响
参考答案：
1．C
2．A
3．D
4．C
5．B
6．A
7．B
8．A
9．B
10．D
11．C
12．A
13．C
14．C
15．C
16．（p0-h2）l2：(p0-h2+h1)l1
17． 气球不容易被吹大
18． 1.6×105 0.6×105
19． 560 9.58×104 A
20．500K
21．（1）4cm；（2）78cmHg
22．（1）8cm（2）25cm
23．
1．如图所示，内壁光滑的气缸竖直放置在地面上，活塞的质量为M，底面积为S，若大气压强为p0，则被封闭气体的压强p等于（ ）
A．p0B．p0-C．p0+D．条件不够，无法判断
2．有同学在做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。实验完成后，计算机屏幕上显示出如图所示的p—V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一根参考双曲线）。由于此图无法说明p与V的确切关系，所以改画p－图象，画出的p－图象应当是（ ）
A．B．C．D．
3．一定质量的理想气体，经历如图所示的状态变化，，则这三个状态的热力学温度之比为（ ）
A．B．C．D．
4．一端封闭的粗细均匀的玻璃管长100 cm灌入水银，闭端封入一些空气，水银柱长57 cm，已知大气压强为1标准大气压。管水平放置时，空气柱长10 cm，将管口朝下倒立起来，则（ ）
A．水银柱不动B．水银会从管口流出来
C．水银不会从管口流出来D．不能确定
5．“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。小张同学在实验中缓慢推动活塞，根据实验数据作出p-图线如图所示，图线弯曲的可能原因是（ ）
A．活塞与筒壁间存在摩擦
B．实验中用手握住了注射器前端
C．未在注射器活塞上涂润滑油
D．压强传感器与注射器的连接处漏气
6．如图所示，粗细均匀的U形管竖直放置，管内由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．体积变小
B．体积变大
C．压强变小
D．压强不变
7．图中，a，b为一定质量气体在不同温度下状态变化的图线，则（ ）
A．图线a，b都不是等温变化
B．图线a，b都是等温变化，a的温度较大
C．图线a，b都是等温变化，b的温度较大
D．图线a，b都是等温变化，但无法确定温度的高低
8．如图，玻璃管下端开口插入水银槽中，上端封有一定质量的气体，当玻璃管绕顶端转过一个角度时，水银面的高度h和空气柱的长度l的变化情况是（ ）
A．h增大，l增大
B．h增大，l减小
C．h减小，l增大
D．h减小，l减小
9．某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。关于该实验的操作，下列说法正确的是（ ）
A．柱塞上涂油的目的是为了减小摩擦，便于推拉柱塞
B．柱塞与注射器之间的摩擦不影响压强的测量
C．为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D．实验中，为找到体积与压强的关系，需要测量柱塞的横截面积
10．如图所示，一个横截面积为S的圆桶形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为，圆板的质量为m，不计圆板与容器内壁的摩擦。若大气压强为，重力加速度为g，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于（ ）
A．B．C．D．
11．活塞式真空泵的工作原理如图，抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连，当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端过程中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽气筒，活塞从右端向左移动到左端过程中，阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭容器内的气体压强越来越小。若密闭容器的容积为V，抽气筒的容积为0.1V，抽气前密闭容器内气体的压强为p0。抽气过程中气体的温度不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量为m1，第2次抽气过程中被抽出的气体质量为m2，则m2∶m1为（ ）
A．1B．0.9∶1.1C．1∶1.1D．1∶1.12
12．甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为，罐中气体的压强为；乙罐的容积为，罐中气体的压强为。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。则调配后（ ）
A．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为2：3
B．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为2：5
C．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为1：2
D．甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为3：5
13．如图所示为利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置．已知圆柱形饮料瓶的底面积为S，每秒钟瓶中水位下降Δh，形成的部分水柱末端P离出水口的水平距离为x时，竖直距离为h，重力加速度为g，则(所有物理量均用国际单位)( )
A．为防止漏水，A处口子应该堵住
B．为保证水柱稳定，瓶中的水应少一些
C．出水口的截面积数值大小约为
D．出水口的截面积数值大小约为
14．如图所示，在柱形容器中装有部分水，容器上方有一可自由移动的活塞．容器水面浮有一个木块和一个一端封闭、开口向下的玻璃管，玻璃管中有部分空气，系统稳定时，玻璃管内空气柱在管外水面上方的长度为a，空气柱在管外水面下方的长度为b，水面上方木块的高度为c，水面下方木块的高度为d．现在活塞上方施加竖直向下、且缓缓增大的力F，使活塞下降一小段距离（未碰及玻璃管和木块），下列说法中正确的是（ ）
A．d和b都减小
B．只有b减小
C．只有a减小
D．a和c都减小
15．一只轮胎容积为V=8L，已装有p1=1 atm的空气．现用打气筒给它打气，已知打气筒的容积为V0=1L，设打气过程中轮胎容积及气体温度维持不变，大气压强p0=1 atm，要使胎内气体压强达到p2=2.5 atm，应至少打多少次气？（ ）
A．8次B．10次C．12次D．15次
二、填空题（共4题）
16．如图所示，一个一端封闭、内径均匀、两臂竖直倒置的U形管中，水银柱封闭着两段空气柱，图中空气柱长、以及水银面的高度差 h1、h2单位都是 cm ．大气压强支持P0 cm Hg ．则左右两段空气柱的质量之比＝____．
17．在一只锥形瓶中放入一个气球，把气球的开口翻在锥形瓶的瓶颈上如图所示，然后向气球吹气，将会发生的现象是_______；认为气球内外压强相等，同时忽略吹气时温度变化，在人吹出的气体压强达到1.1p0时气球的体积增加量为__________V.
18．如图所示，质量为M=1 kg，截面积为S=10 cm2的活塞，封住汽缸内的气体，活塞与汽缸间无摩擦。若在活塞上放一质量m=5 kg的重物，则缸内气体的压强为p1=________Pa。若在活塞吊钩上加上50 N竖直向上的拉力（汽缸仍留在地面上），则汽缸内气体的压强为p2=________Pa。（大气压p0＝1×105 Pa，g＝10 m/s2）
19．利用如图装置可测量大气压强和容器的容积．步骤如下：
① 将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm．
② 拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm．(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2)
(1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强， 示针筒内气体的体积， 、表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为_______________、_____________．
(2)由实验数据得烧瓶容积V0＝___________ml，大气压强p0＝________________Pa．
(3)“倒U”形玻璃管A内气体的存在，相关误差分析正确的是( )
三、综合题（共4题）
20．如图，在固定的汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为SA∶SB＝1∶2.两活塞以穿过B底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动．两个汽缸都不漏气．初始时，A、B中气体的体积皆为V0，温度皆为T0＝300 K，A中气体压强pA＝1.5p0，p0是汽缸外的大气压强．现对A加热，使其中气体的压强升到pA′＝2.0p0，同时保持B中气体的温度不变．求此时A中气体的温度TA′.
21．如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，中管内水银面与管口A之间气体柱长度是40cm，右管内气体柱长度是39cm。先将管口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设被封闭的气体为理想气体，整个过程温度不变，若稳定后中管内水银面与管口A之间气体柱长度是38cm，已知大气压强=76cmHg。求：
（1）左管的水银面与水银槽水银面的高度差；
（2）稳定后右管内气体的压强。
22．内径相同、导热良好的“上”形细管竖直放置，管的水平部分左、右两端封闭，竖直管足够长且上端开口与大气相通，水银将水平管中的理想气体分为两部分，各部分长度如图所示．现再向竖直管中缓慢注入水银，直到B中气柱长度变为4 cm．设外界温度不变，外界气压P=76 cmHg．求：
(i)末态A中气柱长度；
(Ii)注入管中的水银柱的长度．
23．如图所示，左端封闭、右端开口的粗细均匀的U型玻璃管竖直放置，玻璃管内用水银封闭了长度为L1=30cm的理想气体，此时左管内的水银面比右管内的水银面高h=15cm，已知环境温度为t1=27℃，大气压强p0=75cmHg，左管和右管的长度均为L=55cm。现向右管内缓慢注入水银，当右管内的水银面比左管内的水银面高h=15cm时，停止注入水银并升高环境温度，使左管中的气体的长度变回到L1=30cm。求：环境温度升高了多少摄氏度？
A．仅对容积的测量结果有影响
B．仅对压强的测量结果有影响
C．对二者的测量结果均有影响
D．对二者的测量结果均无影响
参考答案：
1．C
2．A
3．D
4．C
5．B
6．A
7．B
8．A
9．B
10．D
11．C
12．A
13．C
14．C
15．C
16．（p0-h2）l2：(p0-h2+h1)l1
17． 气球不容易被吹大
18． 1.6×105 0.6×105
19． 560 9.58×104 A
20．500K
21．（1）4cm；（2）78cmHg
22．（1）8cm（2）25cm
23．
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