沪科版 (2019)选择性必修 第三册第2章 气体定律与人类生活2.2 玻意耳定律课后作业题

【精品】第2节玻意耳定律-1优选练习

一．填空题

1．如图所示圆柱形容器内有a．b．c三个活塞，把容器气体隔成A．B两部分，且，处于平衡状态．现用力缓慢推动a．c，使a向右移动，c向左移动，则活塞b向_______移动______．

2．如图所示，一端开口．粗细均匀的U形玻璃管竖直放置。管内用水银封闭了一定质量的气体，平衡时，左右两边水银面高度差为h，已知水银的密度为；环境大气压强为P0。则封闭气体的压强为_________。若整个装置做自由落体运动，则C处液面将_______（选填“上升”“下降”或“不动”）。

3．某同学利用DIS系统对封闭在注射器内的一定质量的气体做了状态变化过程的研究．该同学是通过开启室内暖风空调实现环境温度升高的．在等待温度升高的过程中，注射器水平地放置在桌面上，活塞可以自由伸缩．则在这一过程中，管内的气体经历了一个                    

（选填“等压”“等温”或“等容”）的变化过程

4．一圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上。一质量为m，横截面积为S的活塞将一定量的理想气体封闭在汽缸内，活塞可沿汽缸内壁无摩擦滑动。当活塞静止时，活塞与汽缸底部距离为h，如图（a）所示。已知大气强为p0，重力加速度为g。现把汽缸从图（a）状态缓慢转到图（b）状，在此过程中气体温度不变，则图（b）状态下气体体积为___________。从图（b）状态开始给汽缸加热，使活塞缓慢向外移动距离l，如图（c）所示。若此过程中气体内能增量为△U，则气体吸收的热量应为___________。

5．带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到状态c，b．c状态温度相同，如V-T图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb．和PC ，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则Pb     PC ，Qab    Qac（均选填“＞”．“＝”或“＜”）。

6．如图所示，两端A．B开口的圆弧形小管充满水且竖直放置，B端用手指堵住，A．B两端在同一竖直线上且∠AOB＝θ，则管内B位置处的压强为_____（已知大气压强为p0，水的密度为ρ，重力加速度为g，圆弧半径为R）。若松开B端的手指，则水将从_____端流出（选填“A”．“B”或“A．B两”）

7．如图，上端带卡环．底部有加热装置的圆柱形气缸竖直放置在水平地面上，质量为m．横截面积为S．厚度不计的活塞到气缸底部的距离为气缸高度的一半，活塞下部封闭有温度为T的理想气体。已知重力加速度为g，外界大气压强恒为，忽略一切摩擦。现对封闭气体缓慢加热，则活塞恰好到达气缸上端卡口时气体温度T1=_______；保持封闭气体的温度T1不变，在活塞上表面缓慢倒入沙子，使活塞到气缸底部的距离为气缸高度的三分之一，则倒入沙子的总质量m1=________。

8．如图，导热性良好的气缸竖直固定，开口向上，用轻质活塞封闭一段理想气体，活塞可无摩擦上下滑动，活塞稳定后处在图甲的A位置，此时缸内压强为，温度为。现在活塞上轻放一个质量为m的小物体，重新稳定后活塞处于图乙中的B位置，此时缸内气体压强为，温度为；接着用电热丝缓慢加热气体，活塞刚好到达C位置时，缸内压强为，温度为。已知大气压强不变．则______，______（填“>．“<”或“=”）

9．一定质量的某种气体发生等温变化时，若体积增大了n倍，则压强变为原来的______。

10．一个瓶里装有一定质量的空气，瓶上有孔与外界相通，原来瓶里的气体温度是，现在把瓶加热到。这时瓶中气体的质量是原有质量的_______；

11．如图所示一定质量的理想气体的等温变化图线．A，B是同一等温线上的两点，ΔOAD和ΔOBC的面积分别为Sl和S2，则Sl______S2(填“大于”． “等于”或“小于”)．若其变化过程是从B至A，则该过程中系统________(填“吸热”或“放热”)

12．拔罐是中医传统养生疗法之一，以罐为工具，将点燃的火源放入小罐内加热，然后移走火源并迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。假设罐内封闭气体质量不变，可以看作理想气体。与刚压在皮肤上的时刻对比，火罐“吸”到皮肤上经一段时间后，火罐内气体的内能___________，压强___________。（都选填“增大”．“减小”或“不变”）

13．如图所示，有一个红酒瓶状的玻璃容器水平放置，左侧“瓶身”的体积为300cm3，右侧“瓶颈”是一段内部横截面积为0.5cm2，有效长度为40cm的玻璃管，管内有一段长度可忽略不计的水银柱，密闭了一定质量的气体在容器内．当大气压为1.0×105 Pa．密闭气体温度为27 ℃时，水银柱刚好位于玻璃管最左侧，现缓慢升高密闭气体温度．则当温度升高到________℃时，水银柱会掉出容器；在此过程中，密闭气体从外界吸收的热量为12J，则在这一过程中密闭气体的内能变化了________J．

14．一端封闭的圆筒内用活塞封闭着一定质量的理想气体，它分别处在如图所示的三种状态时的温度．和的大小关系是_________

15．如图所示，内径均匀的U形管竖直放置，内部装有水银。温度为27°C时在封闭端内的空气柱长为12 cm，开口端水银面比封闭端水银面高2cm，已知大气压强为，则当温度变为________°C时，两侧水银面高度相等，若不改变温度而在开口管内加入25 cm长的水银柱，则管内空气柱长度为________cm。

参考答案与试题解析

1．【答案】右    1.5   

【解析】【来源】河北省邯郸市大名县第一中学2019-2020学年高二（下）第四次半月考物理试题（清北班）

【详解】

[1][2]设大气压强为，初始状态A．B的压强分别为pA．pB，对A．B分别有：

施加力F以后，此时A．B的压强分别为．，对A．B有：

设圆柱形容器的横截面积为S，施加力F以后的长度分别为．，由于整个过程是等温变化，根据玻意耳定律，对A．B分别有：

联立可得：

由于A向右移动，C向左移动，则有：

联立上式解得：

通过分析可知，活塞B向右移动1.5cm。

2．【答案】    上升   

【解析】【来源】上海市上海中学2018-2019学年高二上学期期中物理试题

【详解】

[1]以BC段水银柱为对象，受三个力处于平衡状态，根据平衡条件有：

解得封闭气体的压强为

[2] 若整个装置做自由落体运动时，BC段水银柱将失重，封闭气体的压强减小，体积变大，所以C处液面将上升。

3．【答案】等压

【解析】设注射器内的压强为P，大气压强为P0，活塞横截面积为S，
活塞移动过程中速度缓慢，认为活塞处于平衡状态，则：
PS=P0S
即P=P0
即管内气体经历了一个等压的变化过程

4．【答案】(1).     (2).

【解析】[1]由a图中气体的压强

体积

图b中气体压强p2=p0，体积V2，根据玻意耳定律

解得

[2]从图（b）状态开始给汽缸加热，使活塞缓慢向外移动距离l，则气体对外做功

根据热力学第一定律

解得

5．【答案】＜；＞

【解析】由理想气体状态方程：

又因为T相同，，所以Pb＜PC ；

由热力学第一定律：

因为始末温度相同，所以相同

过程ab，体积变大对外做功，过程ac中体积不变，对外做功为零。

所以ab过程吸热多，即Qab＞Qac

6．【答案】    (1). P0+2ρgR    (2). B

【解析】

【分析】

根据液体产生的压强公式P′＝ρgh求解管内B位置处的压强；根据AB两端的压强关系判断水从哪端流出。

【详解】液体产生的压强为：P′＝ρgh＝2ρgRsin ；所以管内B位置处的压强为：P0+P′＝P0+2ρgRsin，大于大气压，所以松开B端的手指，则水将从B端流出。

7．【答案】2T；    4m   

【解析】

[1]对封闭气体缓慢加热，则活塞恰好到达气缸上端卡口，对封闭气体处于等压过程，由盖-吕萨克定律可知

其中

解得

[2]未在活塞上表面缓慢倒入沙子前，对活塞列受力平衡

保持封闭气体的温度T1不变,对封闭气体处于等温过程，由玻意耳定律可知

对活塞列受力平衡

其中

联立可解

8．【答案】＜    ＝    ＝    ＜   

【解析】

[1][2]图甲的缸内压强为，则有

图乙的缸内压强为，则有

解得

图丙的缸内压强为，则有

所以

[3]从A到B过程，由于没有给电热丝通电，则没有对气体加热，另外导热性良好的气缸，使气体总是与外界温度相同，所以从A到B过程是等温变化过程，则有

[4]从A到B过程，是等压变化，根据盖吕萨克定律

可知，从B到C过程气体体积增大，则温度升高，所以有

9．【答案】

【解析】

略

10．【答案】

【解析】

【详解】[1]加热时，空气会从瓶子中逸出，瓶子中气体的质量变小，但是容器中气体的压强不变。以瓶子中原来的气体为研究对象，由盖—吕萨克定律可得

代入数据解得

由于在相同状态下气体的质量比等于体积比，所以瓶子中剩下的空气质量是原来质量的

11．【答案】    (1). 等于    (2). 吸热

【解析】试题分析：根据几何知识知，图中直角三角形的面积，由气态方程分析解题

根据，即，而，所以，从B到A，等温，体积增大，气体对外界做功，要保持内能不变，所以需要吸热，

12．【答案】    ①. 减小    ②. 减小

【解析】【分析】

【详解】[1]把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经过热传递，温度不断减低，气体内能减小。

[2]气体等容变化并且温度不断降低，根据查理定律可推出气体的压强不断减小。

13．【答案】    (1). 47；    (2). 10

【解析】

【详解】当水银柱到达管口时，所测气温最高，设为T2，此时气体体积为V2，
初状态：T1=（273+27）K=300K；V1=300cm3，
末状态为：V2=（300+40×0.5）cm3=320cm3
气体发生等压变化，由盖吕萨克定律得：，
代入数据得：T2=320K，t2=T2-273=320-273=47℃；
水银柱移动过程中，外界对气体做功：W=-P0SL=-1×105×0.5×10-4×40×10-2J=-2.0J，
又因为：Q=12J
由热力学第一定律知内能变化为：△U=W+Q，
代入数据得：△U=10J，即内能增加了10J；

【点睛】本题考查气体定律以及热力学第一定律的综合运用，对于气体状态变化问题，关键在于分析是等值变化还是三个参量同时变化的问题，要善于挖掘隐含的条件。

14．【答案】

【解析】【来源】内蒙古集宁一中（西校区）2019-2020学年高二（下）期中物理试题

【分析】

【详解】

[1]状态A和状态C的压强相等，根据盖—吕萨克定律得

由于得

状态A和状态B体积相等，根据查理定律

由于得

综合可得

15．【答案】-5. 29    9.5    

【解析】【来源】第三部分专项卷气体的压强与体积的关系专项卷

【详解】

[1] 初态压强

根据理想气体状态方程可知，两侧水银面高度相等，此时温度：

则

t=267.86-273.15=-5.29℃

[2] 设加入25cm水银后两侧液面差为x，则空气长度为

由

p1V1=p3V3

知

x=22cm

所以空气长度为

L=0.5×22cm-1.5cm=9.5cm