人教版高中物理选择性必修第3册 第二章 气体、固体和液体 专题强化练2 玻意耳定律的应用.docVIP

第二章气体、固体和液体

专题强化练2玻意耳定律的应用

一、选择题

1.()(多选)如图所示,D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程,则下列说法正确的是()

A.D→A是一个等温过程

B.A→B是一个等温过程

C.TATB

D.B→C体积增大,压强减小,温度不变

2.(2020黑龙江哈尔滨三中高二下月考,)如图所示,一端封口的玻璃管开口向下插在水银槽里,管内封有长度分别为L1和L2的两段气体。当将管慢慢地向下按一段距离时,管内气柱的长度将如何变化()

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

3.(2019四川攀枝花高二下期末,)如图所示,长L=34cm的粗细均匀的长直玻璃管竖直放置,上端开口,用长h=15cm的水银将一定质量的气体封闭在管的下端,稳定后气体长度l=10cm。已知外界大气压p0=75cmHg,现保持温度不变的情况下从管的上端开口处缓慢加入水银,则加入水银的最大长度为()

A.9cmB.10cm

C.14cmD.15cm

二、非选择题

4.(2020湖北襄阳五中高三月考,)如图所示,一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置,内有活塞,其横截面积为S=1×10-4m2,质量为m=1kg,活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气,其内密封有一定质量的理想气体,气柱高度h=0.2m。已知大气压强p0=1.0×105Pa,重力加速度g=10m/s2。如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂,气柱高度变为原来的23,求砂子的质量m砂。

5.(2020山东淄博高三网考,)一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M=3×103kg、体积V0=0.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定质量的气体,开始时筒内液面到水面的距离h1=40m,筒内气体体积V1=1m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升,当筒内液面到水面的距离为h2时,拉力减为零,此时气体体积为V2,随后浮筒和重物自动上浮。已知大气压强p0=1×105Pa,水的密度ρ=1×103kg/m3,重力加速度的大小g=10m/s2。不计水温变化,筒内气体质量不变,浮筒质量和筒壁厚度可忽略。求V2和h2。

答案全解全析

1.AD在p-1V图像中,AD延长线过原点,所以D→A是一个等温过程,故选项A对;BC延长线过原点,所以BC是等温线,且T2T1,所以A到B温度升高,故选项B、C错;B→

2.C将管慢慢地向下按一段距离时,假设L1、L2的长度不变,L1、L2内气体的压强增大,根据玻意耳定律可得L1、L2的长度都减小,故C正确。

3.B设水银柱的最大长度为x,此时封闭气体的压强p2=p0+px、体积V2=(L-x)S;开始时封闭气体的压强p1=p0+ph=90cmHg、体积V1=lS;由玻意耳定律可知p1V1=p2V2,解得x=25cm,则加入水银的最大长度为Δx=x-h=10cm,选项B正确。

4.答案1kg

解析因为缓慢放置砂子,气体发生等温变化,根据玻意耳定律有

p1V1=p2V2

放置砂子前p1=p0+mgS,V1

放置砂子后p2=p0+mg+m砂gS

联立以上各式代入数据解得m砂=1kg。

5.答案2.5m310m

解析当筒内液面到水面的距离为h2时,浮筒和重物整体受到的重力和浮力相等,根据平衡条件求解气体的体积V2,然后对气体根据玻意耳定律求解压强,得到h2。

当F=0时,由平衡条件得Mg=ρg(V0+V2)①

代入数据得V2=2.5m3②

设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2,由题意得

p1=p0+ρgh1③

p2=p0+ρgh2④

在此过程中筒内气体温度和质量不变,由玻意耳定律得

p1V1=p2V2⑤

联立②③④⑤,代入数据得h2=10m。