高中物理第一节 气体实验定律（Ⅰ）巩固练习

第二章　第一节

A组·基础达标

1．如图为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积为V0，压强为p0的气体，当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩．若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变，当体积压缩到V时气泡与物品接触面的面积为S，则此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力为(　　)

A．p0S   B．

C．   D．

【答案】A

【解析】设压力为F，压缩后气体压强为p，由p0V0＝pV和F＝pS，得F＝p0S．

2．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】由于气体温度不变，属于等温变化，水位升高，封闭气体的体积减小，根据玻意耳定律pV＝c(c为定值)，压强增大，故B正确．

3．一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的(温度不变，ρ水＝103 kg/m3，大气压强p0＝105 Pa)(　　)

A．3倍   B．2倍

C．1.5倍   D．0.7

【答案】C

【解析】水下深20 m处，压强为3p0(p0为大气压强)，10 m深处，压强为2p0，由玻意耳定律得3p0V1＝2p0V2，V2＝1.5V1，故C正确．

4．如图是一定质量的某种气体在p－V图中的等温线，A、B是等温线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2，则(　　)

A．S1＞S2   B．S1＝S2

C．S1＜S2   D．无法比较

【答案】B

【解析】△OBC的面积S2＝BC·OC＝pBVB，同理，△OAD的面积S1＝pAVA，根据玻意耳定律pAVA＝pBVB，可知两个三角形面积相等．

5．(多选)如图所示为一定质量的气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法正确的有(　　)

A．tA＝tB   B．tB＝tC

C．tC>tA   D．tD>tA

【答案】ACD

【解析】两条等温线，故tA＝tB，tC＝tD，故A正确；两条等温线比较，tD>tA，tC>tA，故B错误，C、D正确．

6．(多选)下图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是(　　)

　　　　　A　　　　　　　　B　　　　　　　　C　　　　　　　D

【答案】AB

【解析】A图中可以直接看出温度不变；B图说明p∝，即p·V＝常数，是等温过程；C图是双曲线，但横坐标不是体积V，不是等温线，D图的p－V图线不是双曲线，故也不是等温线．

7．如图，汽缸倒挂在天花板上，用光滑的活塞密封一定量的气体，活塞下悬挂一个沙漏，保持温度不变，在沙缓慢漏出的过程中，气体的(　　)

A．压强变大，体积变大 B．压强变大，体积变小

C．压强变小，体积变大 D．压强变小，体积变小

【答案】B

【解析】设活塞和沙漏的总质量为m，则对活塞分析可知pS＋mg＝p0S，则当m减小时，p增大；根据玻意耳定律pV＝c，可知体积减小， B正确．

8．(多选)某同学做“验证玻意耳定律”实验时，将注射器竖直放置，测得的数据如下表所示，发现第5组数据中的pV乘积有较大偏差，如果读数和计算无误，那么造成此偏差的原因可能是(　　)

A．温度升高   B．温度降低

C．漏入气体   D．漏出气体

【答案】AC

【解析】若pV值变大，可能是温度升高使p增大；当温度一定时，也可能是气体变多使p变大，即气体质量变大．温度升高，与结论相符，A正确；温度降低，与结论不相符，B错误；漏入气体，与结论相符，C正确；D漏出气体，与结论不相符，D错误．

9．(多选)如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图．在输液过程中(　　)

A．A瓶中的药液先用完

B．当A瓶中液面下降时，B瓶内液面高度保持不变

C．随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐增大

D．随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变

【答案】ABC

【解析】在药液从B瓶中流下时，封闭气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律知，气体压强减小，A瓶中空气将A瓶中药液压入B瓶补充，所以B中流出多少液体，A瓶就会有多少液体流入B瓶，所以B瓶液面保持不变，直到A瓶液体全部流入B瓶，所以A瓶液体先用完，故A、B正确；A瓶瓶口处压强和大气压相等，但液面下降，液体产生压强减小，因此封闭气体压强增大，故C正确，D错误．

B组·能力提升

10．用DIS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值p；

③用V－图像处理实验数据，得出如图所示图线．

(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是___________ _____________________________________________________________．

(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是____________________和_______________________________________．

(3)如果实验操作规范正确，但如图所示的V－图线不过原点，则V0代表________________________________________________________________．

【答案】(1)在注射器活塞上涂润滑油，增加气密性

(2)移动活塞要缓慢　手不要握住注射器封闭气体部分

(3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积

【解析】(1)本实验研究一定质量的气体，需保持气体质量不变，故实验装置不能漏气，所以需在活塞上涂润滑油，增加气密性．

(2)本实验气体温度保持不变，一切容易引起气体温度发生变化的因素都要尽量避免．所以推拉活塞时一定要缓慢、外界与气体尽量不要有温差而发生热传递．

(3)一定质量气体温度不变时pV乘积保持不变，即p与V成反比，那么V与成正比，V－图像应为过坐标原点的倾斜直线．而图中V与为一次函数关系，即V＋V0＝k．每次体积记录都差一个V0值，这说明误差是由系统原因引起的，那只可能是接口连接处的气体体积没有考虑．

11．下列为“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验．

(1)如图所示，用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究气体的压强与体积的关系．实验中气体的质量保持不变，气体的体积V直接读出，气体的压强p是由________传感器测量得到的．

(2)完成本实验的基本要求是________．

A．在等温条件下操作

B．封闭气体的容器密封良好

C．必须弄清所封闭气体的质量

D．气体的压强和体积必须用国际单位

(3)甲同学在做本实验时，缓慢推动活塞，使注射器内空气柱体积减小，且pV数值越来越小，造成这一现象的原因可能是__________．

A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大

B．实验时环境温度增大了

C．实验时外界大气压强发生了变化

D．实验时注射器的空气向外发生了泄漏

(4)乙同学实验数据用图像处理，得到如图所示的V－图线，可见不过原点，造成这一原因的可能是_____________________________________________．

【答案】(1)压强　(2)AB　(3)D　(4)见解析

【解析】(1)气体的压强p是由压强传感器测量得到的．

(2)玻意耳定律成立的前提条件是等温且质量一定，气体质量的具体值不需要测量，单位可以不用国际单位，故A、B正确，C、D错误．

(3)实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气压与体积，A错误；实验时环境温度增大了，根据理想气体状态方程＝c，可知pV变大了，B错误；封闭气体压强与外界大气压无关，C错误；实验时注射器的空气向外发生了泄漏，根据理想气体状态方程＝c，常数c与质量有关，变小，则pV乘积减小，D正确．

(4)图线与横坐标的交点表示体积为0，压强不为0，这种情况是不存在的．说明试管内的体积小于实际封闭气体的体积．结合实验器材可知，图线不过原点是由于注射器与压强传感器连接部位的气体体积导致的，V0就是这部分体积．

12．气站的氢气储气钢瓶体积为5 L，在27 ℃的恒温环境下，储气钢瓶上的气压计的示数为5 atm．由于阀门老化稍微有些漏气，一段时间后气压计的示数为4 atm．求在此时间段内，储气钢瓶漏去的氢气在压强为1 atm、27 ℃的恒温环境下的体积是多少．

【答案】解：设漏去的氢气在降压到4 atm后的体积为ΔV．以钢瓶内全部氢气为研究对象，设想漏去的氢气盛于一个无形的容器内，其压强和钢瓶中剩余部分相同．

初状态压强为p＝5 atm、体积为V＝5 L，

降压后状态压强为p1＝4 atm、体积为V1．

由等温有pV＝p1V1，ΔV＝V1－V，

解得ΔV＝1.25 L．

取漏去的氢气为研究对象，

初状态压强为p2＝p1＝4 atm、体积为V2＝ΔV，

末状态压强为p3＝1 atm、体积为V3．

由等温有p2V2＝p3V3，

解得V3＝5 L．

所以储气钢瓶漏去的氢气在压强为1 atm下的体积是5 L．