高中鲁科版 (2019)第4节 科学探究:气体压强与体积的关系课后作业题

第1章　分子动理论与气体实验定律

第4节　科学探究: 气体压强与体积的关系

基础过关练

题组一　对气体状态参量的认识

1.(多选)下列有关温度的说法正确的是 (　　)

A.用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法

B.用摄氏温标和热力学温标表示温度的变化时,两者的数值相等

C.1 K就是1℃

D.当温度变化1℃时,也可以说成温度变化274 K

2.(多选)下列关于热力学温度的说法中正确的是 (　　)

A.-33 ℃=240 K

B.温度变化1 ℃,也就是温度变化1 K

C.摄氏温度与热力学温度都可能取负值

D.温度由t ℃升至2t ℃,对应的热力学温度升高了t+273 K

3.(多选)下列关于热力学温度的说法中,正确的是 (　　)

A.热力学温度与摄氏温度的每一度的大小是相同的

B.热力学温度的零度等于-273.15 ℃

C.热力学温度的零度是不可能达到的

D.气体温度趋近于绝对零度时,其体积趋近于零

4.(多选)关于气体的压强,下列说法正确的是　 (　　)

A.气体的压强是由气体分子的重力产生的

B.气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的

C.气体的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力

D.气体分子的平均距离越大,气体的体积越大,气体的压强就越大

5.有关气体压强,下列说法正确的是 (　　)

A.气体分子的平均速率增大,则气体的压强一定增大

B.气体分子的密集程度增大,则气体的压强一定增大

C.气体分子的平均动能增大,则气体的压强一定增大

D.气体分子的平均动能增大,则气体的压强有可能减小

6.关于气体压强有下面几种说法:①气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的

②气体对器壁产生的压强的大小等于作用在器壁单位面积上的平均作用力

③从微观角度看,气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关

④从宏观角度看,气体压强的大小跟气体的温度和体积有关

下列选项中正确的是 (　　)

A.只有①③对 B.只有②④对

C.只有①②③对 D.①②③④都对

题组二　气体压强的计算

7.一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中,管竖直放置时,管内水银面比管外高h,上端空气柱长为L,如图所示,已知大气压强为H cmHg,下列说法正确的是              (　　)

A.此时封闭气体的压强是(L+h) cmHg

B.此时封闭气体的压强是(H-h) cmHg

C.此时封闭气体的压强是(H+h) cmHg

D.此时封闭气体的压强是(H-L) cmHg

8.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+h3-h2)

D.p0-ρg(h1+h2)

9.如图所示,一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置,圆板A的上表面是水平的,下表面是倾斜的,且下表面与水平面的夹角为θ,圆板的质量为M,不计一切摩擦,大气压强为p0,重力加速度为g,则被圆板封闭在容器中的气体的压强为              (　　)

A.p0+ B.+

C.p0+ D.p0+

10.求图中被封闭气体A的压强。其中甲、乙、丙图中的玻璃管内都装有水银,丁图中的小玻璃管浸没在水中。大气压强p0=76 cmHg。(p0=1.01×105 Pa,g=

10 m/s2,ρ水=1×103 kg/m3)

题组三　探究气体压强与体积的关系

11.(多选)关于“探究气体压强和体积关系”实验,下列说法正确的是 (　　)

A.实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化

B.实验中为找到体积与压强的关系,一定要测量空气柱的横截面积

C.在柱塞上涂润滑油,主要为了减小摩擦

D.处理数据时采用p-图像,是因为p-图像比p-V图像更直观

12.用注射器做“探究气体压强和体积关系”的实验中,取几组p、V值后,用p为纵坐标,为横坐标,画出p-图像是一条直线,把这条直线延长后未通过坐标原点,而与横轴相交,如图所示,可能的原因是              (　　)

A.各组的取值范围太小

B.堵塞注射器小孔的橡胶套漏气

C.在实验中用手握住注射器而没能保持注射器温度不变

D.压强的测量值偏小

13.如图所示为“探究气体压强和体积关系”的实验装置,气体的压强可从压力表上读出,一段空气柱被橡皮套和柱塞封闭在针筒内,从刻度尺上可读出空气柱的长度。实验过程中气体压缩太快会使气体温度　　　　(选填“升高”“不变”或“降低”)。实验中气体向外漏气,测得气体的体积与压强的乘积　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”)。 

14.如图甲所示,用气体压强传感器“探究气体压强和体积关系”,操作步骤如下:

①把注射器活塞推至注射器中间某一位置,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重复上述步骤②,多次测量;

④根据记录的数据,作出V-图线,如图乙所示。

(1)完成本实验的基本要求是　　　　(填正确答案标号)。 

A.在等温条件下操作

B.封闭气体的注射器密封良好

C.必须弄清所封闭气体的质量

D.气体的压强和体积必须用国际单位制单位

(2)理论上由V-图线分析可知,如果该图线　　　　,就说明气体的体积跟压强的倒数成正比,即体积与压强成反比。 

(3)若实验操作规范正确,则图线不过原点的原因可能是　　　　　　　　,图乙中V0代表　　　　。 

答案全解全析

第1章　分子动理论与气体实验定律

第4节　科学探究:气体压强与体积的关系

基础过关练

1.AB　温标是用来定量描述温度的方法,常用的温标有摄氏温标和热力学温标,两种温标表示同一温度时,数值不同,但在表示同一温度变化时,数值是相同的。若物体的温度升高1 K,也可以说物体的温度升高1 ℃,但在表示物体的温度时,物体的温度为1 K不能说成物体的温度为1 ℃,故选A、B。

2.AB　本题主要考查热力学温度与摄氏温度的数值关系:T=t+273 K,由此可知:

-33 ℃=240 K,故A、B选项正确;D中初态热力学温度为t+273 K,末态为2t+273 K,温度升高了t K,故D选项错误;对于摄氏温度可取负值的范围为-273 ℃~0,因绝对零度达不到,故热力学温度不可能取负值,故C选项错误。本题应选A、B。

3. ABC　热力学温度的0 K是摄氏温度的-273.15 ℃,因此B正确;每升高(或降低)

1 K等同于温度升高(或降低)1 ℃,故A正确;热力学温度的零度只能无限接近,却不可能达到,且趋近绝对零度时,气体液化或凝固,但有体积,故C对,D错。

4.BC　气体的压强是由大量分子频繁地碰撞器壁而产生的,故A错,B对;气体压强的大小等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力,C对;气体的体积越大,不知温度如何变化,不能判断压强的变化,D错。

5.D　气体的压强在微观上与两个因素有关:一是气体分子的平均动能,二是气体分子的密集程度,平均动能增大的同时,分子的密集程度可能减小,使得压强可能减小;同理,当分子的密集程度增大时,分子的平均动能也可能减小,气体的压强变化不能确定,故正确答案为D。

6.D　大量气体分子对容器壁撞击产生了压强,①正确;气体分子的速率不尽相同,因此气体分子对容器壁的作用力不尽相同,应取平均值,②正确;气体压强与单位时间内分子撞击容器壁单位面积上的分子数有关,即跟体积有关;气体压强也与分子撞击容器壁的压力有关,即与气体分子的平均动能有关,即与气体的温度有关,③、④正确。故选D项。

7.B　利用等压法,选管外水银面为等压面,设封闭气体压强大小为p,则p+ph=p0,得p=p0-ph,即p=(H-h)cmHg,故B项正确。

8.B　需要从管口依次向左分析,中间气体压强比管口低ρgh3,B端气体压强比中间气体低ρgh1,所以B端气体压强为p0-ρgh3-ρgh1,选B项。

9.D　以圆板为研究对象,设封闭气体的压强为pA,如图所示,竖直方向受力平衡。pAS' cos θ=p0S+Mg,S'=,所以 cos θ=p0S+Mg,所以pA=p0+,选D。

10.答案　66 cmHg　71 cmHg　81 cmHg　1.13×105 Pa

解析　甲:pA=p0-ph=76 cmHg-10 cmHg=66 cmHg。

乙:pA=p0-ph=76 cmHg-10×sin 30° cmHg=71 cmHg。

丙:pB=p0+ph2=76 cmHg+10 cmHg=86 cmHg

pA=pB-ph1=86 cmHg-5 cmHg=81 cmHg。

丁:pA=p0+ρ水gh=1.01×105 Pa+1×103×10×1.2 Pa=1.13×105 Pa。

11.AD　本实验探究采用的方法是控制变量法,所以要保持被封闭气体的质量和温度不变,A正确;由于玻璃管是圆柱形的,横截面积不变,所以只需测出空气柱的长度即可,B错误;涂润滑油的主要目的是防止漏气,使被封闭气体的质量不发生变化,不仅是为了减小摩擦,C错误;p与V成反比,p-图像是一条过原点的直线,而p-V图像是双曲线的一支,所以p-图像更直观,D正确。

12.D　因p-图像为一直线,故气体的质量一定、温度不变的条件得到满足,B、C错误;取值范围的大小对实验无太大影响,A错误;如图所示,先将图线反向延长并和纵坐标轴交于(0,-p),然后将轴向下平移到-p,图像过原点,可见压强的测量值偏小,D正确。

13.答案　升高　变小

解析　 实验过程中气体压缩太快,外界对气体做功,会使气体温度升高。实验中气体向外漏气,质量减小,测得气体的体积与压强的乘积变小。

14.答案　(1)AB　(2)为过坐标原点的直线　(3)传感器与注射器间有气体　传感器与注射器间气体的体积

解析　(1)该实验探究的是等温条件下的气体的变化规律,故需要在等温条件下操作,选项A正确;封闭气体的注射器密封良好也是需要的,故选项B正确;只要气体是一定质量的就可以,故不需要弄清所封闭气体的质量,选项C错误;气体的压强和体积只要单位统一就可以,不是必须用国际单位制单位,选项D错误。

(2)如果气体的体积跟压强的倒数成正比,即V=k,则V-的图像一定是过原点的直线。

(3)若图线不过原点,说明在活塞压缩气体最大时,即活塞压缩到最左端时,压强有一定的大小,按说应该是无穷大的,说明注射器的前端还有气体残留;而图乙中的V0就代表所剩余的气体的体积。