2024-2025学年粤教版（2019）选择性必修第三册 2.1气体实验定律（Ⅰ） 同步作业（含解析）
一、单选题
1．某同学设计了如图所示装置：A为容积为V的导热气缸，通过阀门和细管（容积不计）与最大容积为0.2V的导热气缸B相连。B内有一厚度不计、可上下运动的活塞，上提活塞时阀门a关闭、阀门b打开，下压活塞时阀门b关闭、阀门a打开。外界大气压始终为，A中空气的初始压强也为，活塞每次上、下运动均到达B的最高、最低处，整个过程中环境温度保持不变，空气可视为理想气体。活塞从最低处开始先缓慢上提、再缓慢下压计为1次，则5次后A中的气体压强为( )
A. B. C. D.
2．一导热汽缸如图所示放置，活塞静止时离底部的距离为L，封闭一定质量的理想气体，活塞质量为m、面积为S，活塞可无摩擦自由移动。现在把汽缸逆时针转动至开口向上，已知气体温度始终不变，大气压恒为，当地重力加速度为g，则转动后活塞静止时离汽缸底部的距离为( )
A. B. C. D.
3．某同学用硬质圆柱形矿泉水瓶制作了一个水深测量仪，如图所示。使用前先在矿泉水瓶内注入一定量的水，拧紧瓶盖并将矿泉水瓶倒置，水面到达矿泉水瓶圆柱部分，记录该位置为基准位置，测量基准位置到瓶底的距离为H。使用时潜水员把该装置带入水下，保持瓶口向下竖直放置，拧开瓶盖，稳定后测量瓶内水面到基准位置的高度为h。已知大气压强为，水的密度为ρ，重力加速度为g，忽略水温变化，则矿泉水瓶内水面所在处水的深度为( )
A. B. C. D.
4．在两端开口竖直放置的U形管内，两段水银封闭着长度为L的空气柱，a、b两水银面的高度差为h，现保持温度不变，则( )
A.若再向左管注入些水银，稳定后h变大
B.若再向左管注入些水银，稳定后h不变
C.若两管同时注入等量的水银，稳定后h不变
D.若两管同时注入等量的水银，稳定后L不变
5．肺活量是指在标准大气压下，人所能呼出气体的最大体积。肺活量可反映肺功能和胸腔壁的扩张程度。某实验小组设计了一款肺活量测量仪器，原理如图所示，活塞质量为，横截面积为S，配重物质量为，测量前需要将仪器置于环境中，调节配重物使活塞稳定在零刻度位置。零刻度位置对应封闭气体体积为，体积刻度上的刻度值表示从零刻度到显示刻度位置活塞下封闭气体体积的变化量，即肺活量，记为。测试时，受试人员深吸一口气后，从测试口呼出气体，即可通过体积刻度上的刻度读出受试者的肺活量。重力加速度为g，忽略一切摩擦和气体温度的变化，下列说法正确的是( )
A.正常情况下若要完成校准，配重物质量应满足
B.校正完成后，若外界大气压变为，则转换为标准大气压，肺活量为原来的1.1倍
C.随着测试不断进行，活塞下部积累了许多小水滴，会导致测量肺活量偏小
D.肺活量越大，活塞稳定时，受试者肺部气体压强越大
6．如图为“用传感器探究气体等温变化的规律”的实验装置，实验时某同学缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，由注射器壁上的刻度读出气体的体积V，由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上实时显示，实验过程中该同学发现，封闭气体的温度有缓慢且细微的升高，则实验得到的图像可能是( )
A. B.
C. D.
7．中学物理课上有一种演示气体定律的有趣仪器——哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶.在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞.在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，在对气球缓慢吹气过程中，当瓶内气体体积减小时，压强增大20%.若使瓶内气体体积减小，则其压强增大( )
A.20% B.30% C.40% D.50%
8．2025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2:1，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
二、多选题
9．如图甲所示，一端封闭且粗细均匀的足够长直玻璃管水平放置，用长为20cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体，封闭气柱长度为32cm，大气压强恒为76cmHg。现将玻璃管顺时针缓慢旋转90°，如图乙所示。再将玻璃管顺时针缓慢旋转53°，如图丙所示。已知气体温度始终不变，取：，下列说法正确的是( )
A.图乙状态的气体压强大于图丙
B.若玻璃管从图乙状态自由下落，气柱长度将减小
C.图乙气柱长度为35cm
D.图丙气柱长度为38cm
10．某医用氧气钢瓶容积为40L，瓶内贮有压强为的氧气，可视为理想气体。广泛用于野外急救的氧气袋容积为5L。将氧气钢瓶内的氧气分装到氧气袋，充气前袋内为真空，充气后袋内压强为。分装过程不漏气，环境温度不变。则( )
A.最多可分装56个氧气袋
B.最多可分装64个氧气袋
C.若每次分装后，钢瓶内气体压强与氧气袋内剩余气体压强相等，分装28次后医用氧气瓶内剩余氧气的压强与分装前氧气瓶内氧气压强之比为
D.若每次分装后，钢瓶内气体压强与氧气袋内剩余气体压强相等，分装28次后医用氧气瓶内剩余氧气的压强与分装前氧气瓶内氧气压强之比为
11．如图所示是一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程，两点在同一条双曲线上，则此变化过程中( )
A.从A到B的过程温度升高
B.从B到C的过程温度升高
C.从A到B再到C的过程温度先降低再升高
D.两点的温度相等
三、计算题
12．如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S、长为2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为，弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求：
（1）抽气之后A、B的压强。
（2）弹簧的劲度系数k。
13．2024年10月25日第57届田径运动会正式开幕。小明所在班级使用了桶装纯净水进行供水，图甲为桶装纯净水使用压水器供水的示意图，图乙是简化的原理图。当手按下压水器时，压水器中的活塞打开，外界空气压入桶内，放手后，压水器活塞关闭，当压水器将水压到出水管管口时，水可以流出。压水器出水管上方有一个止水阀，按下止水阀，桶内空气可以与外界相通。已知桶底横截面积，容积。现桶内有10L水，初始时出水管竖直部分内外液面相平，出水口与桶内水面的高度差，压水器气囊的容积，空气可视为理想气体。已知出水管的体积与桶内水的体积相比可忽略不计，水的密度，外界大气压强恒为，重力加速度。求
(1)若桶内气体温度不变，刚好有水从出水管流出时桶内气体的压强；
(2)若每次将气囊完全压下，整个过程桶内温度不变，压气完成后打开出水管开关进行接水，已知小明的水杯容量为500mL，接满10杯水需要压的次数。
参考答案
1．答案：C
解析：5次过程均为充气过程，由
可得5次后A中的气体压强
故选C。
2．答案：C
解析：玻意耳定律设转动后活塞静止时离汽缸底部的距离为,转动之前,封闭气体的压强为，体积,转动之后由平衡条件知,压强为.体积为，气体温度不变,由玻意耳定律得,解得,故选C.
3．答案：B
解析：矿泉水瓶内水面所在处水的压强为，初始时矿泉水瓶内气体压强为，设矿泉水瓶横截面积为S，则初始时气体体积，入水后气体体积，气体为等温变化，解得，B正确。
4．答案：B
解析：AB.管内封闭气体的压强则即右侧管上部分水银柱长度等于a、b两水银面的高度差h，若再向左管注入些水银，稳定后气体的压强不变，则h不变，选项A错误，B正确；CD.若两管同时注入等量的水银，稳定后管内气体的压强变大，则h变大，气体体积减小，则L减小，选项CD错误，故选B。
5．答案：C
解析：A.校正完成后，活塞下封闭气体体积变化量等于肺活量，即封闭气体内部压强为，对活塞受力分析有
对配重物受力分析有
联立解得
故A错误；
B.当外界大气压变为时，活塞稳定时，活塞下封闭气体的压强为，设转换为标准大气压后，人呼出气体的体积为，根据玻意耳定律，则有
解得
故B错误；
C.活塞下部积累的许多小水滴会导致活塞受力平衡时，容器内部压强增大，测得体积变化量减小，即测量肺活量偏小，故C正确；
D.当活塞稳定时，活塞下方气体压强与外界压强相同，受试者肺部与活塞下方气体相通，压强等于环境大气压，与受试者肺活量无关，故D错误。
故选C。
6．答案：B
解析：根据理想气体状态方程整理可得由此可知，随着环境温度的升高，图像的斜率会逐渐变大。故选B。
7．答案：D
解析：气体做的是等温变化，由玻意耳定律得，，解得，其压强增大50%，故D正确，ABC错误。故选:D。
8．答案：A
解析：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
代入数据可得
故选A。
9．答案：BD
解析：A.图乙状态的气体压强图丙状态的气体压强故图乙状态的气体压强小于图丙，故A错误；B.若玻璃管从图乙状态自由下落，水银处于完全失重状态，气体的压强增大到大气压强76cmHg，根据玻意耳定律可知气柱体积将减小，长度将减小，故B正确；C.图乙，根据玻意耳定律解得故C错误；D.图丙，根据玻意耳定律得解得故D正确。故选BD。
10．答案：AC
解析：
11．答案：AD
解析：A.作出过B点的等温线如图所示，可知
故从A到B的过程温度升高，A正确；
B.从B到C的过程温度降低，B错误；
C.从A到B再到C的过程温度先升高后降低，C错误；
D.两点在同一等温线上，温度相同，D正确。
故选AD。
12．答案：（1），（2）
解析：（1）设抽气前两体积为，对气体A分析：抽气后
根据玻意耳定律得
解得
对气体B分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半即，则根据玻意耳定律得
解得
（2）由题意可知，弹簧的压缩量为，对活塞受力分析有
根据胡克定律得
联立得
13．答案：(1)
(2)28次
解析：（1）设刚有水出时桶内气体压强为，则有
解得
（2）设10位同学用水总量为，则有
此时水面到管口的高度为
解得
设接水稳定后桶内压强为，则有
解得
对整个过程，根据玻意耳定律可得
联立可得次
