高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册2.2 玻意耳定律随堂练习题

【精品】第2节玻意耳定律-1随堂练习

一．填空题

1．一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_________

2．大气压强p0＝1.0×105Pa。某容器的容积为20L，装有压强为20×105Pa的气体，如果保持气体温度不变，把容器的开关打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩下气体的质量与原来气体的质量之比为______。

3．用如图装置来验证查理定律。实验研究的是封闭在注射器内的气体，为了完成实验除了图中的器材外，还需要气压计．热水．凉水．温度计和天平。若大气压强为，活塞和支架的钩码总重力为G，活塞的横截面积为S，则气体的压强是________。

4．一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度由0℃升高到10℃时，其压强的增加量为，当它由100℃升高到110℃时，其压强的增加量为，则与之比为________。

5．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”）

6．等温等压下，等物质的量的CO和C02，它们的体积比是       ，其中氧原子数之比是           ，密度比是                

7．同学做“DIS研究温度不变时气体的压强与体积的关系”的实验。

（1）此实验用了什么科学方法？_______________________。除了保证温度不变以外，还必须保证_____________不变。

（2）下列操作错误的是（______）

A．推拉活塞时，动作要慢

B．推拉活塞时，手不能握住注射器筒上的气体部分

C．活塞与针筒之间要保持润滑又不漏气

D．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应立即重新接上，继续实验并记录数据

（3）如图是甲．乙两同学在实验中得到图，若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，那么两图像斜率不同的主要原因是_____________。

8．一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能______ （填“增大”或“减小”），气体的压强______ （填“增大”或“减小”）。

9．如图所示，下端用橡皮管连接的两根粗细相同的玻璃管竖直放置，右管开口，左管内被封闭气柱长20cm，水银面比右管低15cm，大气压强为 75cmHg。现保持左管不动，竖直方向移动右管使两管内水银面一样高，当两边液面相平时，气柱长度为___________cm，右管管口移动的距离是___________cm。

10．一个容积为5L的没有气的篮球,用横截面积为5cm2．冲程为25cm的打气筒打气,在打第81次时,打气筒中活塞至少下压      cm才能使空气进入篮球(设打气过程中气体的温度保持不变,p0=76cmHg)。

11．如图所示为一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C的p－图象，其中AB段是一段圆弧，A．B两点的连线与轴平行，BC为延长线过原点的直线，则从状态A变化到状态B气体内能____（填“增加”．“不变”或“减少”）；从状态B变化到状态C气体_____(填“吸收”或“放出”)热量．

12．某实验小组利用如图所示的装置测量温度：A是容积较大的玻璃泡，A中封有一定质量的空气，B是一根与A连接的均匀细玻璃管（玻璃管的容积远小于A的容积），管的下端插入水银槽。当外界大气压，环境温度℃时，管内水银柱的高度，在管壁外侧与水银面等高的位置标出对应的温度，然后依次标出其他温度刻线。

（1）此测温装置中，h越大，相应的温度读数越______（选填“高”或“低”）；温度刻线是______分布的（选填“均匀”或“不均匀）。

（2）水银柱高度处的温度刻度值应为______℃。

（3）若外界大气压强变为，读出温度为t℃，则实际温度应修正为______℃。

13．如图，一端封闭的均匀细直玻璃管，倒插在水银槽中，由于管内有少量气体，当h1=50厘米时，h2=30厘米。已知外界大气压强为75厘米汞柱。则管内气体的压强是______厘米汞柱。若保持气体的温度不变，将玻璃管提高到h1=75厘米，那么管内气体的压强是_______厘米汞柱。

14．如图所示，两端封闭的均匀半圆（圆心为O）管道，管内有不计质量．可自由移动的．绝热活塞P，将管内理想气体分成两部分。开始时OP与管道的水平直径的夹角为，此时两部分气体压强均为，温度相同。若升高左侧气体的温度，而右侧气体温度不变，当活塞缓慢移动到管道最低点（不计摩擦）时，左侧气体的压强为______Pa：为使活塞回到原位置，需将右侧气体的温度升高为左侧气体温度______倍。

15．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”)

16．某同学利用图（a）装置验证玻意耳定律：粗细相同的玻璃管A和B下端用橡皮管相连，管内装有水银，A管上端封闭，内有封闭气体，B管上端开口。上．下移动B管时，需保持_______________不变，气体体积V可以根据A管上的刻度读出，利用刻度尺测出B管液面与A管液面的高度差h．测得一系列数据后，以h为纵坐标，得到如图（b）所示的函数图像，则图像的横坐标为_________________；图线与h轴交点的物理含义是__________。

17．氧气瓶在车间里充气时,压强达1.5×107Pa,运输到工地上发现压强降为1.35×107Pa,已知车间里的温度为27℃,工地上的温度为-3℃,试判断氧气瓶在运输途中　　（填“是”．“否”）漏气(氧气瓶本身的热膨胀忽略不计).

18．如图所示，质量为m．横截面积为S．管壁厚度不计的玻璃管，一端插入水银槽中，另一端用细绳悬挂于天花板，槽中水银面比管内水银面高h．根据关系式________________，可以计算出细绳对玻璃管的拉力F=______________。（已知大气压强为P0，水银密度为ρ，重力加速度为g）

参考答案与试题解析

1．【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

2．【答案】1∶20

【解析】

根据

p1V1=p2V2

得

p1V0=p0V0＋p0V

因

V0=20L

则

V=380L

即容器中剩余20L压强为p0的气体，而同样大气压下气体的总体积为400L，所以剩下气体的质量与原来气体的质量之比等于同压下气体的体积之比，即

3．【答案】

【解析】【来源】第三部分专项卷气体压强和温度的关系专项卷

【详解】

以活塞为研究对象，分析受力：重力G．外界大气压力p0S，气缸壁的压力N和气缸内气体的压力F，其中F=pS，根据平衡条件得：

联立解得

4．【答案】

【解析】

一定质量的气体在体积不变的情况下

温度由0℃升高到10℃和由100℃升高到110℃时相同，所以相同，即与之比为。

5．【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。

6．【答案】1：1，1：2，7：11

【解析】等温等压下，气体摩尔体积相等，二者的物质的量相等，根据V=nVm知，二者的体积之比为1：1，二者的物质的量相等，则其分子数相等，但一氧化碳和二氧化碳分子中氧原子个数之比是 1：2，则等物质的量的一氧化碳和二氧化碳中氧原子个数之比为1：2，根据

知，它们的密度之比等于其相对分子质量之比=28：44=7：11

7．【答案】控制变量法    封闭气体质量    D    研究气体质量不同（或同质量气体在不同温度下研究）   

【解析】【来源】第五部分各区县真卷闸北区高一年级第二学期期末测试卷

【详解】

(1)[1][2] DIS研究温度不变时气体的压强与体积的关系，本实验保持温度不变，研究压强与体积关系，所以用到的方法是控制变量法；根据题意可知，还需保证封闭气体质量不变。

(2)[3]A. 本实验条件是温度不变，推拉活塞时，动作要慢，故A正确。

B. 本实验条件是温度不变，用手握住注射器含有气体的部分，会使气体温度升高，故手不能握住注射器，故B正确。

C. 研究的是一定质量的气体，因此尽量将容器密封好，故C正确；

D. 研究的是一定质量的气体，压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量发生变化，故D错误；

(3)[4] 根据p-图像可知，如果温度相同，则说明两次气体质量不同，如果气体质量相同则两次温度不同。

8．【答案】增大    增大   

【解析】

略

9．【答案】24    23   

【解析】

[1]两管内水银面一样高，左管中空气的压强减小，由玻意耳定律知，气体的体积要增大，右管必须向下移动。对左管中的气体：

初态

p1=75+15=90cmHg，V1=20S

末态

p2=75cmHg ，V2=L2S

由得

解得

L2=24cm

[2]设右管管口向下移动距离为x，则有

解得

x=23cm

10．【答案】12.5cm

【解析】

11．【答案】    (1). 减小；    (2). 放出

【解析】

【分析】

根据，整理得，CT即为图象各点到原点O连线的斜率，分析斜率变化即可分析出温度变化，进而分析出内能的变化情况，结合热力学第一定律即可判断出从状态B变化到状态C气体气体与外界热量交换的情况；

【详解】因为是一定质量的理想气体，所以：，其中C为定值，整理得：

图象上各点到原点O连线的斜率即为CT，如图所示，

从A到B过程中图象上各点到原点O连线的斜率CT逐渐减小，所以温度T逐渐减小，故从状态A变化到状态B气体内能减小；
B到C的过程中图象各点到原点O连线的斜率CT不变，所以温度T不变，故内能不变：，根据热力学第一定律：，可得：
根据图象可知B到C的过程中，体积变小，外界对气体做功，所以：
所以：，即：从状态B变化到状态C气体放出热量。

【点睛】本题考查气体定律的综合运用，解题关键是要根据图象推导出表达式，分析斜率的含义，结合热力学第一定律分析求解，注意CT表示的是图象上各点到原点O连线的斜率，不是图象曲线本身的斜率。

12．【答案】低    均匀    127    t+10   

【解析】

（1）[1][2]由于玻璃管的容积远小于A的容积，所以A中气体由于气体温度而发生的变化可视为等容变化。设A中气体压强为p，温度为T，水银密度为ρ，根据平衡条件可得

   ①

根据查理定律可知

   ②

上式中k为比例系数，联立①②解得

   ③

由③式可知，h随T的减小而线性增大，所以h越大，相应的温度读数越低，且温度刻线是均匀分布的。

（2）[3]设水银柱高度处对应的热力学温度为T1，由题意根据查理定律有

   ④

解得

   ⑤

所以水银柱高度处的温度刻度值应为

   ⑥

（3）[4]根据②④式可知

   ⑦

所以当大气压强的实际值与最初制定刻度时的大气压强值出现了的偏差时，通过刻度读出的温度将出现10℃的偏差，且此时水银柱高度比大气压强为76cmHg时低，说明读数比实际温度偏低，则实际温度应修正为（t+10）℃。

13．【答案】45    30   

【解析】

[1][2]由平衡条件得

所以

h1=75cm时，设管内气体的压强，则管内气体的体积为

cm3

根据

即

又

解得

所以

14．【答案】    1   

【解析】

[1]当活塞缓慢移动到管道最低点时，设右侧气体的体积为，则开始OP与管道的水平直径的夹角为时右侧气体的体积为，设右侧气体末状态压强为，初状态压强

右侧气体温度不变，由玻意尔定律得

解得

由平衡条件得此时左侧气体压强也为；

[2] 活塞位置不动，两侧气体体积不变，两侧气体发生等容变化，两侧气体初状态压强相等都是，活塞静止不动，处于平衡状态，则两侧气体压强相等，设末状态两侧气体压强为，初状态两侧气体温度相等，设为，设末状态左侧气体温度为，由侧气体温度为，由查理定律得：对左侧气体

对右侧气体

解得

则右侧气体温度是左侧气体温度的1倍。

15．【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，

16．【答案】温度        大气压强p0的相反数   

【解析】【来源】2020届上海市虹口区高三（下）二模物理试题

【分析】

【详解】

[1]．由于要验证玻意耳定律，则上．下移动B管时，需保持温度不变；

[2][3]．对A中的气体，若满足玻意耳定律，则

解得

则以h为纵坐标，得到如图（b）所示的函数图像，则图像的横坐标为；图线与h轴交点的物理含义是-p0，即大气压强p0的相反数。

17．【答案】不漏气

【解析】

18．【答案】F+(p0+ρgh)S=mg+p0S    mg-ρghS   

【解析】

[1]设封闭气体的压强为p，则有

p=p0+ρgh

以玻璃管为研究对象，根据平衡条件可得

F+pS=mg+p0S

即

F+(p0+ρgh)S=mg+p0S

[2]有上式整理得

F=mg-ρghS