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1、
第八章 第1節(jié)
基礎(chǔ)夯實(shí)
一、選擇題(1~3題為單選題,4題為多選題)
1.各種卡通形狀的氫氣球,受到孩子們的喜歡,特別是年幼的小孩,小孩一不小心松手,氫氣球會(huì)飛向天空,上升到一定高度會(huì)脹破,是因?yàn)? C )
A.球內(nèi)氫氣溫度升高 B.球內(nèi)氫氣壓強(qiáng)增大
C.球外空氣壓強(qiáng)減小 D.以上說法均不正確
解析:以球內(nèi)氣體為研究對象,氣球上升時(shí),由于高空處空氣稀薄,球外氣體的壓強(qiáng)減小,球內(nèi)氣體要膨脹,到一定程度時(shí),氣球就會(huì)脹破。
2.(威海市2016年高三模擬)如圖所示,D→A→B→C表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過
程,則下列說法正確的是( A )
2、A.D→A是一個(gè)等溫過程
B.A→B是一個(gè)等溫過程
C.A與B的狀態(tài)參量相同
D.B→C體積減小,壓強(qiáng)減小,溫度不變
解析:D→A是一個(gè)等溫過程,A對;A、B兩狀態(tài)溫度不同,A→B的過程中不變,則體積V不變,此過程中氣體的壓強(qiáng)、溫度會(huì)發(fā)生變化,B、C錯(cuò),B→C是一個(gè)等溫過程,V增大,p減小,D錯(cuò)。
3.如圖所示,某種自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí),與洗衣缸相連的細(xì)管中會(huì)封閉一定質(zhì)量的空氣,通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力,從而控制進(jìn)水量。設(shè)溫度不變,洗衣缸內(nèi)水位升高,則細(xì)管中被封閉的空氣( B )
A.體積不變,壓強(qiáng)變小 B.體積變小,壓強(qiáng)變大
C.體積不變,壓強(qiáng)變大 D.體積變小,壓強(qiáng)變
3、小
解析:以細(xì)管中封閉氣體為研究對象,當(dāng)洗衣缸內(nèi)水位升高時(shí),細(xì)管中封閉氣體壓強(qiáng)變大,而氣體溫度不變,則由玻意爾定律知,氣體體積變小,故B項(xiàng)正確。
4.(陜西省黃陵中學(xué)2017年高二下學(xué)期檢測)如圖所示,內(nèi)徑均勻、兩端開口的V形管,B支管豎直插入水銀槽中,A支管與B支管之間的夾角為θ,A支管中有一段長為h的水銀柱保持靜止,下列說法中正確的是
( BD )
A.B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高h(yuǎn)
B.B管內(nèi)水銀面比管外水銀面高h(yuǎn)cosθ
C.B管內(nèi)水銀面比管外水銀面低hcosθ
D.管內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)小hcosθ高水銀柱
解析:以A管中的水銀柱為研究對象,則有pS+hcosθS
4、=p0S,B管內(nèi)壓強(qiáng)p=p0-h(huán)cosθ,顯然p
5、用以上的直接測量數(shù)據(jù),寫出大氣壓強(qiáng)的最終表達(dá)式p0=,本實(shí)驗(yàn)中第(2)實(shí)驗(yàn)步驟是多余的。
解析:開始時(shí)氣體的壓強(qiáng)為p0,向右水平緩慢拉動(dòng)活塞到一定位置,彈簧秤讀數(shù)為F時(shí)氣體的壓強(qiáng)p1:
p1=p0-=p0-=p0-
該過程中溫度不變,則:p0V1=p1V2
整理得:p0=
由上面的式子可知,在表達(dá)式中,與活塞及固定在其上的支架的總質(zhì)量無關(guān),所以步驟(2)是多余的。
6.(山東省棗莊市第八中學(xué)2017~2018學(xué)年高二月考)如圖是氣壓式保溫瓶的原理圖,保溫瓶內(nèi)水面與出水口的高度差為h,瓶內(nèi)密封空氣體積為V,設(shè)水的密度為ρ,大氣壓強(qiáng)為p0,欲使水從出水口流出,瓶內(nèi)空氣壓縮量ΔV至少為多
6、少?(設(shè)瓶內(nèi)彎曲管的體積不計(jì),壓前水面以上管內(nèi)無水,溫度保持不變,各物理量的單位均為國際單位)。
答案:
解析:壓水前: p1=p0 V1=V
壓水后水剛流出時(shí):p2=p0+ρgh,V2=V-ΔV
由玻意耳定律:p1V1=p2V2,
即p0V=(p0+ρgh)(V-ΔV),
解得ΔV=
能力提升
一、選擇題(單選題)
1.有一段12cm長的汞柱,在均勻玻璃管中封住一定質(zhì)量的氣體,若開口向上將玻璃管放置在傾角為30°的光滑斜面上,在下滑過程中被封氣體的壓強(qiáng)為(大氣壓強(qiáng)p0=76cmHg)( A )
A.76cmHg B.82cmHg
C.88cmHg D.70cm
7、Hg
解析:水銀柱所處的狀態(tài)不是平衡狀態(tài),因此不能用平衡條件來處理。水銀柱的受力分析如圖所示,因玻璃管和水根柱組成系統(tǒng)的加速度a=gsinθ,所以對水銀柱由牛頓第二定律得:
p0S+mgsinθ-pS=ma,
故p=p0。
2.用注射器做“探究氣體等溫變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,取幾組p、V值后,用p作縱坐標(biāo),作橫坐標(biāo),畫出p-圖象是一條直線,把這條直線延長后未通過坐標(biāo)原點(diǎn),而與橫軸相交,如圖所示,可能的原因是( D )
A.各組的取值范圍太小
B.堵塞注射器小孔的橡膠套漏氣
C.在實(shí)驗(yàn)中用手握住注射器而沒能保持溫度不變
D.壓強(qiáng)的測量值偏小
解析:因p-圖象為一直線,故氣體的質(zhì)量一
8、定、溫度不變的條件得到滿足,B、C錯(cuò)誤;取值范圍大小對實(shí)驗(yàn)無太大影響,A錯(cuò)誤;如圖所示,先將圖線反向延長并和縱坐標(biāo)交于-p,然后將軸向下平移到-p,圖象過原點(diǎn),可見壓強(qiáng)總偏小,D正確。
3.如圖所示,一試管開口朝下插入盛水的廣口瓶中,在某一深度靜止時(shí),管內(nèi)有一定的空氣。若向廣口瓶中緩慢倒入一些水,則下列說法正確的是( B )
A.試管將加速上浮
B.試管將加速下沉
C.試管將保持靜止
D.試管將以原靜止位置為平衡位置上下振動(dòng)
解析:題圖中試管在水下某深度處于靜止?fàn)顟B(tài),浮力(等于排開水的重力)與試管重力相平衡。當(dāng)試管中空氣壓強(qiáng)稍大些,即試管稍下移或向廣口瓶中加水時(shí),試管內(nèi)的空氣被壓縮
9、,浮力將減小,試管將下沉,在下沉的過程中,空氣所受壓強(qiáng)越來越大,浮力越來越小,試管將加速下沉。
4.(河北省邢臺(tái)市第一中學(xué)2017-2018學(xué)年高二下學(xué)期月考)鋼瓶中裝有一定質(zhì)量的氣體,現(xiàn)在用兩種方法抽鋼瓶中的氣體:第一種方法是用小抽氣機(jī),每次抽出1L氣體,共抽取三次;第二種方法是用大抽氣機(jī),一次抽取3L氣體,這兩種抽法中,抽取氣體質(zhì)量較大的是( A )
A.第一種抽法
B.第二種抽法
C.兩種抽法抽出的氣體質(zhì)量一樣大
D.無法判斷
解析:第一種:溫度不變,由玻意耳定律:P0V=P1(V+1),解得P1=P0(),同理,P2=P1(),P3=P2()=P0()3;第二種:P0V=P
10、′(V+3),解得P′=P0()>P3;壓強(qiáng)小的抽取的氣體多,故選A。
5.(南京市燕子磯中學(xué)2017年高二下學(xué)期檢測)容積為20L的鋼瓶內(nèi),貯有壓強(qiáng)為1.5×107Pa的氧氣。打開鋼瓶的閥門,讓氧氣分裝到容積為5L的氧氣袋中(袋都是真空的),充氣后的氧氣袋中氧氣壓強(qiáng)都是1.0×106Pa,設(shè)充氣過程不漏氣,環(huán)境溫度不變,則這瓶氧氣最多可分裝( B )
A.60袋 B.56袋
C.50袋 D.40袋
解析:設(shè)可分裝n袋,取全部氣體研究,據(jù)玻意耳定律有:p1V=p2V+np2V0
1.5×107Pa×20L=1.0×106Pa×20L+n×1.0×106Pa×5L,解得n=56,B
11、選項(xiàng)正確。
二、非選擇題
6.(重慶市永興中學(xué)2017-2018學(xué)年高二下學(xué)期期末)今有一質(zhì)量為M的氣缸,用質(zhì)量為m的活塞封有一定質(zhì)量的理想氣體,當(dāng)氣缸水平橫放時(shí),空氣柱長為L0(如圖甲所示),若氣缸按如圖乙懸掛保持靜止時(shí),求氣柱長度為多少。已知大氣壓強(qiáng)為p0,活塞的橫截面積為S,它與氣缸之間無摩擦且不漏氣,且氣體溫度保持不變。
答案:p0L0S/(p0S-Mg)
解析:對缸內(nèi)理想氣體,平放初態(tài)
p1=p0,V1=L0S
懸掛末態(tài):對缸體,Mg+p2S=p0S
即p2=p0-Mg/S
V=LS
由玻意耳定律:p1V1=p2V2即p0L0S=(p0-Mg/S)LS
得:氣
12、柱長度為L=p0L0S/(p0S-Mg)
7.一種水下重物打撈方法的工作原理如圖所示。將一質(zhì)量M=3×103kg、體積V0=0.5m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上。向浮筒內(nèi)充入一定質(zhì)量的氣體,開始時(shí)筒內(nèi)液面到水面的距離h1=40m,筒內(nèi)氣體體積V1=1m3。在拉力作用下浮筒緩慢上升,當(dāng)筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時(shí),拉力減為零,此時(shí)氣
體體積為V2,隨后浮筒和重物自動(dòng)上浮。求V2和h2。
已知大氣壓強(qiáng)p0=1×105Pa,水的密度ρ=1×103kg/m3,重力加速度的大小g=10m/s2。不計(jì)水溫變化,筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體,浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略。
答案:2.5m3 10m
解析:當(dāng)F=0時(shí),由平衡條件得
Mg=ρg(V0+V2)①
代入數(shù)據(jù)得
V2=2.5m3②
設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強(qiáng)分別為p1、p2,由題意得
p1=p0+ρgh1③
p2=p0+ρgh2④
在此過程中筒內(nèi)氣體溫度和質(zhì)量不變,由玻意耳定律得
p1V1=p2V2⑤
聯(lián)立②③④⑤式,代入數(shù)據(jù)得
h2=10m