人教版 (2019)选择性必修 第三册2 气体的等温变化背景图ppt课件

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2.2.2专题 充气-抽气和封闭气体的压强   同步练习一、单选题1．（2020·上海闵行·高二期末）如图所示，两端开口的T型管，一端竖直插入水银槽内，竖直管的上端有一小段水银，水银的上表面刚好与水平管平齐，水平部分足够长，若将玻璃管稍微上提一点，被封闭的空气柱长度和试管内外的夜面高度差的变化分别是（　　）       .A．变大；变小 B．变大；不变 C．不变；不变 D．不变；变大【答案】C【解析】在向上提玻璃管时，管内气体温度不变，设大气压为，封闭气体压强当玻璃管稍向上提一点时，封闭气体压强不变，由玻意耳定律可知，气体体积不变，空气柱长度不变， 试管内外的液面高度差不变。故选C。2．（2022·河南南阳·高二阶段练习）如图所示，一端封闭的玻璃管，开口向下竖直插在水银槽里，管内封有长度分别为l1和l2的两段理想气体。外界温度和大气压均不变，当将管慢慢地向上提起时，管内气柱的长度（　　）A．l1变小，l2变大 B．l1变大，l2变小C．l1、l2都变小 D．l1、l2都变大【答案】D【解析】当将管慢慢地向上提起时，假设上段空气柱长度不变，则下段空气柱体积增大，由玻意耳定律可知压强减小，从而导致上段气体压强减小，因此上段气体体积增大，故l1、l2都变大，故ABC错误，D正确。故选D。3．（2022·重庆·西南大学附中高二阶段练习）如图1、图2、图3所示，三根完全相同的玻璃管，上端开口，管内用相同长度的水银柱封闭着质量相等的同种气体．已知图1玻璃管沿倾角为的光滑斜面以某一初速度上滑，图2玻璃管由静止自由下落，图3玻璃管放在水平转台上开口向内做匀速圆周运动，设三根玻璃管内的气体长度分别为、、，则三个管内的气体长度关系是（       ）A． B． C． D．【答案】B【解析】设大气压强为，对图1中的玻璃管，它沿斜面向上做匀减速直线运动，设加速度大小为，以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定律得以水银柱和玻璃管为整体，据牛顿第二定律有联立解得对图2中玻璃管，它沿斜面向下做匀加速直线运动，设其加速度大小为，以水银柱为研究对象，根据牛顿第二定律得以水银柱和玻璃管为整体，据牛顿第二定律有联立解得对图3中的玻璃管，它在水平转台上做匀速圆周运动，以水银柱为研究对象得则综上可得根据玻意耳定律得故B项正确，ACD三项错误。故选B。二、解答题4．（2022·重庆·西南大学附中高二阶段练习）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液。如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为，护士用注射器将体积为0.04mL、压强为的气体注入药瓶（瓶内外温度相同且始终保持不变，气体视为理想气体），求：（1）此时药瓶内气体的压强。（2）若再次将体积为0.04mL、压强为的气体注入药瓶，此时药瓶内气体的压强。【答案】（1）；（2）【解析】（1）以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为，有注射器内气体体积为，有根据理想气体状态方程有代入数据解得（2）同理代入数据解得5．（2022·海南·一模）疫情期间，需要使用消毒喷雾壶对公共场合进行消毒，其结构如图所示，内部可用容积为3L，授作时，工作人员装人稀释过的2L药液后旋繁壶盖，关闭喷水阀门，拉动手柄打气15次，假设每次打入压强为105Pa、体积为0.1L的气体，大气压强为105Pa，在整个过程中可认为壶内温度不变，不考虑管内的药液体积和管内药液产生的压强。（1）求打气15次后壶内气体的压强；（2）现打开阀门，消毒液喷出，当壶内不再喷出消毒液时，求壶内剩余消毒液的体积。【答案】（1）；（2）【解析】（1）打气15次前后，壶内气体经历了等温变化，打气前体积打气后根据玻意耳定律有解得（2）壶内气体在药液喷出过程中经历等温变化，喷前体积喷后根据玻意耳定律有解得壶内不再喷出消毒液时，剩余消毒液体积6．（2022·吉林长春·二模）如图是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景。已知大气压强为1.0×105Pa， 篮球内部容积为8L，打气前球内气压等于外界大气压强。打气筒每次能将体积为0.5L、压强为1.0×105 Pa的空气打入球内。当球内气压达到1.5×10 5Pa时停止打气，求打气的次数N（假设打气过程中气体温度不变，忽略篮球体积变化）。【答案】8【解析】设大气压强为，后篮球内气压达为篮球内部容积为V=8 L，打气筒每打一次气的体积L，由玻意耳定律有 解得N=8（次）7．（2022·广东·深圳市第七高级中学高三阶段练习）如图为某型号家用喷水壶的外形图和原理图，壶中气筒内壁的横截面积，活塞的最大行程为，正常喷水时壶内气体需达到压强Pa以上。壶内装水后，将压柄连接的活塞压到气筒的最底部，此时壶内气体体积为，压强为Pa，温度为27℃。已知大气压强Pa。（1）将喷水壶放到室外，室外气温为9℃，求稳定后壶内气体的压强；（2）在室外且温度保持不变，为了使喷水壶达到工作状态，至少需要通过压柄充气多少次？【答案】（1）p2=0.94×105Pa ；（2）【解析】（1）由气体发生等容变化有其中p1=1.0×105Pa、T1=300K、T2=282K解得p2=0.94×105Pa（2）将原有气体转化为工作压强其中，p2=0.94×105 Pa，p=1.3×105 Pa解得打入n次的外界气体转换为工作压强过程，根据玻意耳定律解得取8．（2022·山西太原·一模）如图，两侧长度相同、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，左端开口、右端封闭，管内用水银封闭长l0=30.0cm的空气柱（可视为理想气体），此时左侧水银柱比右侧水银柱高h=8.00cm，若在U形玻璃管开口端缓慢用活塞向下压左侧空气柱，使右侧水银柱比左侧水银柱高h'=4.00cm。已知大气压强p0=76.0cmHg，求：（1）此时右侧空气柱压强；（2）活塞向下移动的高度。【答案】（1）；（2）12.7cm【解析】（1）以右端空气柱为研究对象，设玻璃管横截面积为，由玻意耳定律得（2）以左端空气柱为研究对象，设被压下的高度为、由玻意耳定律得9．（2022·广东·高三学业考试）如图所示，两正对且固定不动的导热汽缸，与水平面成30°角，底部由体积忽略不计的细管连通，活塞a、b用不可发生形变的轻直杆相连，不计活塞的厚度以及活塞与汽缸的摩擦，a、b两活塞的横截面积分别为S1=10 cm2、S2=20 cm2，两活塞的总质量为m=12 kg，两汽缸高度均为H=10 cm。汽缸内封闭一定质量的理想气体，系统平衡时活塞a、b到汽缸底部的距离均为L=5 cm（图中未标出）。已知大气压强为p0=1.0×105 Pa，环境温度为T0=300 K，重力加速度g取10 m/s2。若保持环境温度不变，用沿轻杆向上的力缓慢推活塞a，在活塞a由开始运动到到达汽缸底部的过程中，求推力的最大值。【答案】40 N【解析】设初始时气体压强为p1，由平衡条件有p0S1+p1S2=mgsin 30°+p0S2+p1S1代入数据得p1=1.6×105 Pa活塞a刚要到达汽缸顶部时，向上的推力最大，此时气体的体积为HS2，压强为p2，由玻意耳定律有p1（LS1+LS2）=p2HS2代入数据得p2=1.2×105 Pa由平衡条件有p0S1+p2S2+F=mgsin 30°+p0S2+p2S1代入数据得F=40 N10．（2022·河北·元氏县第一中学高二阶段练习）在如图所示的导热气缸中封闭着一定质量的理想气体（重力不计），气缸的质量为M，活塞质量为m，吊篮质量不计，开始时吊篮中不放砝码，活塞距离气缸底部的高度为h，现在吊篮中逐渐增加砝码，直到气缸恰好对水平地面没有压力，已知活塞的横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，活塞与气缸壁间摩擦不计，求：（1）当气缸恰好对地面没有压力时，吊篮中砝码的质量；（2）从开始到气缸恰好对水平地面没有压力时，活塞上升的高度。【答案】（1）；（2）【解析】设气缸恰好对地面没有压力时活塞上升高度为，绳的张力为T，吊篮中砝码的质量为m0；（1）当气缸恰好对地面没有压力时，对气缸和活塞整体对吊篮和砝码解得（2）对导热气缸内封闭的气体，整个过程中温度保持不变，将吊篮中不放砝码时为初状态气缸恰好对地面没有压力时为末状态据玻意耳定律解得11．（2022·湖南常德·模拟预测）工业测量中，常用充气的方法较精确地测量特殊容器的容积和检测密封性能。为测量某空香水瓶的容积，将该瓶与一带活塞的气缸相连，气缸和香水瓶内气体压强均为p0，气缸内封闭气体体积为V0，推动活塞将气缸内所有气体缓慢推入瓶中，测得此时瓶中气体压强为p，香水瓶导热性良好，环境温度保持不变。（1）求香水瓶容积V；（2）若密封性能合格标准为：在测定时间内，漏气质量小于原密封质量的1%视为合格。将该空香水瓶封装并静置较长一段时间，发现瓶内气体温度从T升高到1.2T，其压强由p变为1.16p，通过计算判断该瓶密封性能是否合格。【答案】（1）；（2）不合格【解析】（1）缓慢变化过程中，由玻意耳定律可得解得（2）设温度由T变化为1.2T后，压强由p变为1.16p，体积变为，根据气体状态方程有解得可知漏气量占比为3.3％；故该香水瓶瓶盖密封性不合格。12．（2022·河北省唐县第一中学高三阶段练习）热学中将标准大气压定为。如图所示是一个竖直放置的下端封闭、上端开口且足够长的粗细均匀的玻璃管。长为的水银柱封闭了一段空气柱，空气柱的长度。已知外界的压强为标准大气压，环境的温度保持不变，取重力加速度，管内气体视为理想气体。试求：（i）此时玻璃管内气体的压强（用作单位）；（ii）若对玻璃管施加一外力，使其向上做加速度为的匀加速直线运动，求稳定后管内空气柱的长度。【答案】（i）；（ii）【解析】（i）对水银柱分析受力，设空气的压强为，水银柱的横截面为，根据平衡条件有又解得（ii）对水银柱，由牛顿第二定律有又可得解得对管内的气体，由玻意耳定律有解得