高中物理选择性必修第三册课后习题 第2章 固体、液体和气体 4.实验：探究气体等温变化的规律.docVIP

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4.实验:探究气体等温变化的规律

课后训练巩固提升

一、基础巩固

1.如图所示,活塞的质量为m1,缸套的质量为m2,通过弹簧吊在天花板上,汽缸内封住一定质量的气体,缸套和活塞间无摩擦,活塞面积为S,大气压强为p0,则封闭气体的压强为()

A.p0+m2gS B.p0+(m1+m

答案:C

解析:以汽缸底为研究对象进行受力分析,根据平衡条件有pS+m2g=p0S,得p=p0-m2

2.一定质量的理想气体温度不变,体积为V时,压强为p,当体积变成2V时,压强为()

A.2p B.12p C.4p D.1

答案:B

解析:根据气体等温变化规律可知pV=p2V,解得p=12

3.用注射器做“探究气体等温变化规律”的实验中,取几组p、V值后,用p作纵坐标、1V作横坐标,画出p-1V

A.各组的取值范围太小

B.堵塞注射器小孔的橡胶套漏气

C.在实验中用手握住注射器而没能保持温度不变

D.压强的测量值偏小

答案:D

解析:因为图像的交点在横轴上,即测量的压强为0时就有一定的体积,因此在测量过程中压强测小了,故D正确。

4.如图所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量。设温度不变,洗衣缸内水位升高。则细管中被封闭的空气()

A.体积不变,压强变小

B.体积变小,压强变大

C.体积不变,压强变大

D.体积变小,压强变小

答案:B

解析:由题图可知空气被封闭在细管内,缸内水位升高时,气体体积减小,根据气体等温变化规律,气体压强增大,B选项正确。

5.(多选)如图所示,上端封闭的玻璃管,开口向下,竖直插在水银槽内,管内长度为h的水银柱将一段空气柱封闭,现保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变,将管向右倾斜30°,若水银槽内水银面的高度保持不变,待再次达到稳定时()

A.管内空气柱的密度变大

B.管内空气柱的压强变大

C.管内水银柱的长度变长

D.管内水银柱产生的压强变大

答案:ABC

解析:当管向右倾斜时,假设管内水银不动,则管内水银的竖直高度减小,产生的压强减小,根据p=p0-ph知,管内气体的压强增大;倾斜过程温度不变,根据气体等温变化规律知,气体的压强增大,气体的体积将减小,管内空气柱的密度变大,又因为保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变,所以管内水银柱的长度变长,故A、B、C正确,D错误。

6.用数字信息系统研究一定质量气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图(a)所示,实验步骤如下:①把注射器活塞移至注射器中间位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强p;③用V-1p

(a)

(b)

(1)在实验操作过程中,要采取以下做法:是为了保证实验的恒温条件,是为了保证气体的质量不变。(填入相应的字母代号)?

A.用橡皮帽堵住注射器的小孔

B.移动活塞要缓慢

C.实验时,不要用手握住注射器

D.在注射器活塞上涂润滑油

(2)如果实验操作规范正确,但如图(b)所示的V-1p图线不过原点,则V0代表

答案:(1)BCAD(2)注射器与压强传感器连接部位的气体体积

解析:(1)移动活塞要缓慢和不要用手握住注射器,都是为了保证实验的恒温条件;用橡皮帽堵住注射器的小孔和在注射器活塞上涂润滑油是为了保证气体的质量不变。

(2)由题图知体积读数值比实际值小V0。根据p(V+V0)=C,C为定值,则有V=Cp-V0。如果实验操作规范正确,但如图所示的V-1p图线不过原点,则V

7.如图所示,粗细均匀的弯曲玻璃管两端开口,管内有一段水银柱,右管内气体柱长l0=40cm,中管内水银面与管口A之间气体柱长l=42cm,先将管口B封闭,再将左管竖直插入水银槽中,稳定后右管内水银面比中管内水银面高Δh=4cm,整个过程温度不变,大气压强p0与76cm高水银柱产生的压强相同,求:

(1)稳定后右管内的气体压强p;

(2)稳定后左管内气体的长度l。

答案:(1)2019p

(2)38cm

解析:(1)插入水银槽前后,右管内气体温度不变,由气体等温变化规律得

p0l0S=p(l0-Δh2

所以p=2019p0

(2)插入水银槽后左管压强p=p+pΔh=2119p

由气体等温变化规律得p0lS=plS,解得l=38cm。

二、能力提升

1.如图所示,A、B是一定质量的理想气体在两条等温线上的两个状态点,这两点与坐标原点O和对应坐标轴上的VA、VB坐标所围成的三角形面积分别为SA、SB,对应温度分别为TA和TB,则()

A.SASB,TATB

B.SA=SB,TATB

C.SASB,TATB

D.SASB