2.1气体实验定律（Ⅰ）练习
一、单选题
1．国空间站是中国自主建造的大型载人航天工程，由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱组成，舱内航天员要到舱外太空行走，需经过气闸舱。下图是气闸舱工作示意图。开始时气闸舱内气压为，用抽气机多次抽取气闸舱中的气体，当气压降到一定程度后才能打开气闸门B，已知每次从气闸舱抽取的气体体积都是气闸舱容积的，若抽气过程中温度保持不变，则第一次抽出气体的质量和第二次抽出气体的质量之比为（ ）
A．1：1 B．1：10 C．11：10 D．100：121
【答案】C
【详解】第一次抽取气体后，抽出气体质量与气闸舱内剩余气体的质量m的比值为；
第二次抽取气体后，抽出气体的质量与第一次抽取后气闸舱内剩余气体的质量m的比值为；
故第一次抽出气体的质量和第二次抽出气体的质量之比为11:10。
故选C。
2．一容积为V0的金属氧气瓶内装有可视为理想气体的氧气。用该氧气瓶先后给甲、乙两个完全相同的氧气袋充气，每个氧气袋充气前袋内均无气体，充满氧气后容积均为V，且每次充气结束时氧气袋和氧气瓶中的气体压强相同。整个过程中，氧气温度保持不变。则充满氧气后，甲、乙两个氧气袋中的气体压强之比为（ ）
A． B． C．1 D．
【答案】B
【详解】设甲充气前，氧气瓶内气体压强为p0，甲充气后气体压强为p甲，由玻意耳定律有
乙充气后气体压强为p乙，则
联立可得
故选B。
3．如图所示，一细线竖直悬挂汽缸的活塞，使汽缸悬空静止。缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞与汽缸间无摩擦，且不漏气，气体温度保持不变。当大气压强增大时，下列说法正确的是（ ）
A．细绳所受的拉力将增大 B．细绳所受的拉力将减小
C．缸内气体的体积将增大 D．缸内气体的体积将减小
【答案】D
【详解】AB．设缸内气体压强为，大气压强为，活塞面积为S、质量为m，汽缸质量为M，细绳所受的拉力大小为T，对活塞根据平衡条件有
对汽缸根据平衡条件有
联立解得
所以细绳所受的拉力将不变，故AB错误；
CD．当增大时，对汽缸根据平衡条件有
可知增大，由于缸内气体温度不变，根据玻意耳定律
可知缸内气体的体积将减小，故C错误，D正确。
故选D。
4．2025年1月21日，神舟十九号航天员乘组圆满完成第二次出舱活动。航天员出舱前，舱外航天服内的气体（视为理想气体）体积为V，压强为1atm（1atm是指1个标准大气压），温度为20℃。航天员调节航天服内气体质量和温度，使得出舱后航天服内气体体积变为1.25V，温度仍为20℃。已知航天员出舱前后，航天服内的气体在同温同压下的体积比为，则航天员出舱后航天服内气体的压强为（ ）
A．0.4atm B．0.6atm C．0.8atm D．1atm
【答案】A
【详解】出舱前后，航天服内气体温度不变，但体积和压强发生变化。根据题意，出舱后气体体积变为原来的1.25倍，且同温同压下的体积比为2：1，说明出舱后气体的物质的量减少为原来的一半。以出舱前航天服内气体为研究对象，根据玻意耳定律可得p1V=2p2×1.25V
代入数据可得p2=0.4atm
故选A。
5．两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，当U形管两端竖直朝上时，中空气柱长度大于中空气柱长度。现将U形管整体缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。整个过程中气体温度不变，则（ ）
A．中气体压强大于中气体压强
B．中气体压强小于中气体压强
C．中空气柱长度大于中空气柱长度
D．中空气柱长度等于中空气柱长度
【答案】C
【详解】竖直放置时，由于右边玻璃管中水银柱更高，则中气体压强大于中气体压强；将U形管整体缓慢平放在水平桌面上，根据平衡条件可知，中气体压强等于中气体压强，则从竖直放置到水平放置，中气体压强减小，中气体压强增大，由于整个过程中气体温度不变，根据玻意耳定律可知，中气体体积增大，中气体体积减小，由于初始时中空气柱长度大于中空气柱长度，则水平放置后，中空气柱长度大于中空气柱长度。
故选C。
6．活塞式真空泵的工作原理如图所示，抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连，当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端的过程中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽气筒，待稳定后，活塞从右端向左移动到左端的过程中，阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭容器内的气体压强越来越小，若密闭容器的容积为，抽气筒的容积为，抽气过程中气体的温度不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量为；第4次抽气过程中被抽出的气体质量为，则质量与之比正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】第1次抽气过程，根据玻意耳定律可得
同理，第2次抽气过程，有
第3次抽气过程，有
第4次抽气过程，有
根据
每次被抽出的气体的体积、温度都相同，则第1次抽气过程中被抽出的气体质量与第4次抽气过程中被抽出的气体质量的比值为
故选C。
7．2024年4月，世界上规模最大、效率最高的压缩空气储能站在山东并网发电。如图为压缩空气储能装置示意图，电力系统负荷低谷时，关闭储气室的出气阀门，利用多余电能驱动压缩机，将大气压入储气室。已知储气室的容积为V，初态内部气体压强为，充气结束时储气室压强达到。已知外部大气压强恒为，充气过程中，储气室内、外温度相等且不变，则此过程中被压缩进入储气室的外部气体体积为（ ）
A．100V B．100.5V C．105V D．99.5V
【答案】D
【详解】以被压缩进入储气室的外部气体和初态储气室内部气体为研究对象，设被压缩进入储气室的外部气体体积为，由玻意耳定律，得
解得
故选D。
8．如图甲所示为用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”的实验装置。下列说法或操作不正确的是（ ）
A．在注射器柱塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄露
B．为了稳定，推拉活塞时应用手握紧注射器筒，并迅速推拉活塞改变气体体积
C．多测几组数据，记录并作出图像，若图像为过原点的直线，说明p、V成反比
D．图乙是在操作规范、不漏气的前提下作出的图线，说明胶管中含有一定质量的气体
【答案】B
【详解】A．在注射器柱塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄露，故A正确，不符合题意；
B．推拉活塞时不能用手握紧注射器筒，并缓慢推拉活塞改变气体体积，以防止气体温度改变，故B错误，符合题意；
C．多测几组数据，记录并作出图像，若图像为过原点的直线，说明p、V成反比，故C正确，不符合题意；
D．根据可知，图乙是在操作规范、不漏气的前提下作出的图线，说明胶管中含有一定质量的气体，故D正确，不符合题意。
故选B。
二、多选题
9．如图所示，底面为圆形的塑料瓶内装有一定量的水和气体A，在瓶内放入开口向下的玻璃瓶，玻璃瓶内封闭有一定质量的气体B，拧紧瓶盖，用力F挤压塑料瓶，使玻璃瓶恰好悬浮在水中，假设环境温度不变，塑料瓶导热性能良好，气体A、B均视为理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体A与气体B的压强相同
B．气体A的压强小于气体B的压强
C．增大挤压力F，玻璃瓶将下沉
D．增大挤压力F，玻璃瓶将上浮
【答案】BC
【详解】AB．气体A与气体B的压强关系满足
所以气体A的压强小于气体B的压强，故A错误，B正确；
CD．增大挤压力F，气体A的体积减小，A气体压强增大，所以气体B的压强也增大，由玻意耳定律可知气体B的体积减小，所以玻璃瓶受到的浮力减小，因此玻璃瓶将下沉，故D错误，C正确。
故选BC。
10．用图甲所示的装置探究气体的等温变化规律。下列哪些操作是必需的（ ）
A．调节空气柱长度时柱塞应缓慢地向下压或向上拉
B．测量空气柱的直径
C．读取压力表示数
D．读取空气柱的长度
【答案】ACD
【详解】A．为防止气体的温度变化，调节空气柱长度时柱塞应缓慢地向下压或向上拉，故A正确；
BD．该实验气体的体积为V=SL
其中S为空气柱的横截面积，由于空气柱的横截面积S不变，所以用L代替V，只需要读取空气柱的长度，不需要测量空气柱的直径，故B错误；D正确；
C．读取压力表示数，以确定气体的压强，故C正确。
故选ACD。
11．如图所示是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气。多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴喷出。储气室气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则（ ）
A．充气过程中，储气室内气体的压强增大
B．储气室内气体分子做布朗运动
C．由于液体的表面张力，喷出的小水滴近似呈球形
D．喷水过程中，储气室内气体的压强减少
【答案】ACD
【详解】A．充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，储气室体积不变，故气体压强增加，故A正确；
B．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，而不是气体分子，故B错误；
C．液体表面层分子较为稀疏，分子间作用力表现为引力，导致液体表面具有收缩的趋势，所以喷出的小水滴近似呈球形，故C正确；
D．喷水过程中，气体体积增大，气体温度不变，根据
知气体的压强减小，故D正确。
故选ACD。
12．如图所示，两端开口、导热且粗细均匀的U型细管竖直固定在静止的平板车上，U型细管竖直部分和水平部分的长度均为l，管内充有水银，两管内的水银面距离管口均为。现将U型细管管口密封，并让U型细管与平板车一起向右做匀加速直线运动，在此过程中两侧水银面的高度差为。设水银密度为，大气压强，环境温度不变，U型细管加速过程中液面始终视为水平，重力加速度为g。则在此过程中（ ）
A．左侧水银液面更高
B．左侧封闭气体的压强为
C．小车的加速度大小为
D．U型细管底部中央位置的压强大小为
【答案】ACD
【详解】A．以水平管内长为l的水银为研究对象，加速的瞬间，具有向右的加速度，可知受到左侧液体的压强大，左侧液面升高，故A正确；
B．设U型细管横截面积为S，匀加速运动后两侧水银面的高度差为，可知左侧液面上升，对左侧封闭气体根据玻意耳定律
解得，故B错误；
C．对右侧封闭气体根据玻意耳定律
解得
以水平管内长为l的水银为研究对象，由牛顿第二定律得
解得，故C正确；
D．设U型细管底部中央位置的压强大小为p，对水平管右半部分液体根据牛顿第二定律
解得，故D正确。
故选ACD。
三、实验题
13．用如图所示实验装置探究一定质量气体等温变化的规律：
(1)下述实验操作正确的是____。
A．为保持气体温度不变，实验中应尽量缓慢推拉柱塞
B．实验前应先测量出柱塞及压力表的总质量
C．为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器
D．柱塞移至某位置时，应等待压力表的指针所指刻度稳定时再进行数据记录
(2)下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是____。
A． B．
C． D．
【答案】(1)AD
(2)D
【详解】（1）A．为保持气体温度不变，实验中应尽量缓慢推拉柱塞， 以防止柱塞移动太快，气体的温度产生变化，故A正确；
B．因压强由压力表测得，不是由平衡条件计算出，所以实验前不需要利用天平测量出柱塞及压力表的总质量，故B错误；
C．为了避免气体的温度发生变化，实验中，不能够手握紧注射器，故C错误；
D．柱塞移至某位置时，应等待压力表的指针所指刻度稳定时再进行数据记录，故D正确。
故选AD。
（2）A．气体温度不变，由玻意耳定律得，则，气体的压强跟气体的体积成反比。图象应是双曲线的一支，故A错误；
B．图线是曲线，但不一定是双曲线的一支，不能直观反映气体的压强与体积成反比，故B错误；
CD．应是过原点的直线，故C错误，D正确。
故选D。
14．晓宇在验证玻意耳定律时，利用如图所示的装置进行了验证。晓宇将注射器的下端用胶塞塞住，沿竖直方向固定在铁架台上，柱塞上端与压力表相接，现用柱塞将一定质量的气体封闭在注射器中，已知注射器密封性以及导热性能良好。现用外力缓慢地向下压柱塞，同时记录封闭气体的压强以及封闭气体的体积，通过所学知识回答下列问题：
(1)下列对该实验的理解正确的是________（填字母）。
A．柱塞与注射器筒壁间的摩擦力大小会影响到实验结果的准确性
B．处理实验数据时，、必须用国际单位制
C．实验时，不能用手握注射器
(2)实验时，如果快速地向下压柱塞，则气体的温度应 （填“升高”、“不变”或“降低”）；如果密封性不好，操作时有气体泄漏，则的乘积 （填“增大”、“不变”或“减小”）；
(3)晓宇在实验时，在操作正常的情况下，由于天气的影响，使得环境的温度骤然下降，则下列图像正确的是________（填字母）。
A． B．
C． D．
【答案】(1)C
(2) 升高 减小
(3)C
【详解】（1）A．柱塞与注射器筒壁间的摩擦力大小并不影响压强以及体积的测量，对实验结果无影响，A错误；
B．气体的压强和体积没必要必须用国际单位，只要单位相同即可，B错误；
C．实验时，不能用手握住注射器简上的空气柱部分，以防止气体温度发生变化，C正确；
故选C。
（2）[1][2]实验过程中气体压缩太快，温度升高后热量不能快速释放，气体温度会升高；根据理想气体状态方程
可得
其中与质量有关，故漏气会使减小。
（3）根据可知，某小组在一次实验过程中，环境温度突然降低，则图像的斜率将减小。
故选C。
15．某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。
(1)关于该实验，下列说法正确的是______；
A．实验前应将注射器的空气完全排出
B．空气柱体积变化应尽可能的快些
C．空气柱的压强随体积的减小而减小
D．作出的图像可以直观反映出与V的关系
(2)为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出 （选填“”或“”）图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条 线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
(3)若根据实验数据画出的如图丙所示，请说出的物理意义 。
【答案】(1)D
(2) 过原点的倾斜直线
(3)注射器前端与橡胶塞连接处的气体
【详解】（1）A．实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前不能将注射器的空气完全排出，故A错误；
B．空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器保证气体温度不变，故B错误；
C．气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，故C错误；
D．图像是一条倾斜的直线，作出图像可以直观反映出与的关系，故D正确。
故选D。
（2）根据可得
为了能直观地判断气体压强与气体体积的函数关系，应作出图像；对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
（3）另一小组根据实验数据作出图像如题图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图像不过原点的原因可能是试管中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验器材可知，是注射器前端与橡胶塞连接处的气体。
16．“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图甲所示，用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量的气体，用数据采集器连接计算机测量气体压强。
(1)下列说法正确的是_____。
A．为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据
B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积
C．在柱塞上涂润滑油，可以减小摩擦，使气体压强的测量更准确
D．处理数据时采用图像，是因为图像比图像更直观
(2)实验时，推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，多次测量得到注射器内气体压强、体积变化的图线，如图乙所示（其中虚线是实验所得图线，实线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变），发现该图线与等温变化规律明显不合，造成这一现象的可能原因_____。
A．实验时用手握住注射器使气体温度逐渐升高
B．实验时迅速推动活塞
C．注射器没有保持水平
D．推动活塞过程中有气体泄漏
(3)某小组两位同学各自独立做了实验，环境温度一样且实验均操作无误，根据他们测得的数据作图像如图丙所示，图中代表的物理含义是 ，图线、斜率不同的原因 。
(4)另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值，以及相应的压强传感器示数。在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。绘出的关系图像应是_____。
A． B．
C． D．
【答案】(1)D
(2)AB
(3) 是胶管内气体体积 封闭气体的质量不同
(4)D
【详解】（1）A．为了确保气体温度不变，实验时应缓慢推拉柱塞，待示数稳定后读取数据，故A错误；
B．由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，故B错误；
C．涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，故C错误；
D．当p与V成反比时，图像是一条过原点的直线，而图像是双曲线，则图像比图像更直观，故D正确。
故选D。
（2）由图像的特点可知，压缩气体过程中p与V的乘积增大，所以造成这一现象的原因可能是实验时用手握住注射器，导致温度升高；或实验时迅速推动活塞，没有使气体有充分的时间与外界进行热交换，导致温度升高。
故选AB。
（3）[1][2]根据理想气体状态方程
整理得
可知图中V0的物理含义是塑料管内的气体体积。图像的斜率为
环境温度相同，图线a斜率大于图线b斜率的可能原因是两组实验气体质量不同。
（4）测量时，注射器与压强传感器连接部分气体的体积V0末计入，纵轴存在截距；软管脱落后，气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标偏大，但左侧的延长线与纵轴的交点仍为，故前后两条线相交在此处。
故选D。
