-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册2.3气体的等压变化和等容变化-同步练习(Word版含答案)

2.3气体的等压变化和等容变化
一、选择题（共15题）
1．一定质量的理想气体，在温度T1和T2下的压强p与体积V的关系曲线如图所示。气体由状态A等容变化到状态B的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．温度降低，吸收热量 B．温度降低，放出热量
C．温度升高，吸收热量 D．温度升高，放出热量
2．如图所示，内壁光滑的气缸竖直放置在地面上，T形活塞的质量为M，下底面积为S，上底面积为4S，若大气压强为p0，则被封闭气体的压强p等于（　　）
A． B．
C． D．条件不够，无法判断
3．一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列说法中正确的是（　　）
A．A→B温度升高，体积不变
B．B→C压强不变，体积变大
C．C→D压强变小，体积变小
D．B点的温度最高，C点的体积最大
4．一定量气体的体积保持不变，其压强随温度变化关系的图像是（　　）
A． B．
C． D．
5．对于一定质量的理想气体，下述状态变化过程中哪些是不可能的（　　）
A．压强增大，分子密集程度减小，分子平均动能减小
B．压强增大，分子密集程度增大，分子平均动能减小
C．压强减小，分子密集程度减小，分子平均动能减小
D．压强减小，分子密集程度增大，分子平均动能减小
6．将上端真空的托里拆利管竖直上提，并使管口不离开汞液面．若大气压强为一个标准大气压，则留在管内汞柱的长度应是（ ）．
A．0 B． C．大于 D．小于
7．如图所示，一定量的理想气体由状态A经B变到C，其压强（ ）
A．一直增大 B．一直减小
C．先增大后减小 D．先减小后增大
8．如图所示，将一只倒置的试管竖直地插入装水容器内，试管内原有的空气被压缩，此时，试管内外水面的高度差为h，可使h变大的是（　　）
将试管向上提一些
向容器内倒入少许水
C．环境温度降低
D．大气压强增大
9．如图所示，两端封闭、且长度相等，粗细均匀的U形管，两边封有理想气体，U形管处于竖直平面内，且左管置于容器A中，右管置于容器B中，A、B两边封有温度相等的理想气体，此时右管水银面比左管水银面高h，若同时将A、B温度升高，则（ ）
（1）h一定增加
（2）右管气体压强一定增大
（3）左管气体压强不一定增大
（4）右管气体压强和左管气体压强增加的一样多
A．只有（1）（2）是对的 B．只有（1）（4）是对的
C．只有（3）（4）是对的 D．只有（1）（2）和（4）是对的
10．拔罐是中医传统养生疗法之一，以罐为工具，将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，造成局部瘀血，以达到通经活络、祛风散寒等作用的疗法封闭气体质量变化不计，可以看作理想气体。火罐“吸”到皮肤上之后，下列说法正确的是（　　）
A．火罐内的气体内能增大
B．火罐内的气体温度降低压强减小
C．火罐内的气体温度降低压强不变
D．火罐内的气体单位体积分子数增大，压强不变
11．某不封闭的房间容积为20m3，在温度为7℃、大气压强为9.8×104Pa时，室内空气质量为25kg当温度升高到27℃、大气压强为1.0×105Pa时，室内空气的质量是（　　）
A．13.8kg B．23.8kg C．20.6kg D．34.8kg
12．已知湖水深度为20m，湖底水温为4℃，水面温度为17℃，大气压强为1.0×105Pa．当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g＝10m/s2，ρ＝1.0×103kg/m3)
A．8.58倍 B．12.倍 C．2.1倍 D．3.1倍
13．如图所示，竖直放置的两端封闭的U形管内有一段水银柱将空气隔成两部分，初始温度相同的情况下，对两端气体同时降低相同的温度，则（　　）
A．两管内水银面高度差增大 B．两管内水银面高度差减小
C．两管内水银面高度差不变 D．无法判断
14．下面的表格是某年某地区1～6月份的气温与气压对照表：
月份 1 2 3 4 5 6
平均气温/℃ 1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2
平均大气压/ 1.021 1.019 1.014 1.008 1.003 0.9984
根据上表数据可知：该年该地区从1月份到6月份（ ）．
A．空气分子无规则热运动呈增强的趋势
B．空气分子无规则热运动的情况一直没有变化
C．单位时间与单位面积的地面撞击的空气分子数呈增加的趋势
D．单位时间与单位面积的地面撞击的空气分子数一直没有变化
15．下面有关理想气体的说法正确的是
A．分子本身的大小不可忽略
B．一定质量的理想气体，内能只与温度有关
C．分子与分子之间的相互作用力表现为斥力
D．所有气体都可视为理想气体
二、综合题（共8题）
16．在烧瓶口插入细玻璃管，管的另一端与汞压强计相连，烧瓶中封闭着一定质量的气体，起初压强计U形管两臂内的汞面一样高。现将烧瓶浸入热水中，为保持气体的体积不变，应向______适当移动A管，为保持气体的压强不变，应向______适当移动A管。（均选填“上”或“下”）
17．如图所示，大气压为，三个玻璃管均用汞柱封闭了一段空气柱，汞柱的长度均为．则三段封闭气体的压强分别为___________、___________、___________．
18．一定质量的理想气体经历一膨胀过程，这过程可以用力图上的直线ABC来表示。如图所示。在A、B、C三个状态上，气体的温度_______，_______（均选填“大于”、“等于”或“小于”）。
19．宇航员航天服内气体的压强为1.0×105Pa，每平方米航天服上承受的气体压力为_____________N。由于太空几乎是真空，在太空中行走时航天服会向外膨胀，影响宇航员返回密封舱。此时，宇航员可以采取应急措施来减少航天服内部气体的压强，从而减小航天服的体积。写出一种措施：___________。
20．如图所示，导热的圆柱形气缸固定在水平桌面上，横截面积为S，质量为m1的活塞封闭着一定质量的气体（可视为理想气体），活塞与气缸间无摩擦且不漏气。总质量为m2的砝码盘（含砝码）通过左侧竖直的细绳与活塞相连。当环境温度为T时，活塞离缸底的高度为h。求：
（1）当活塞离缸底的高度为时，环境温度是多少？
（2）保持（1）中的环境温度不变，在砝码盘中添加质量为△m的砝码时，活塞返回到高度为处，求大气压强。
21．如图所示，固定的绝热气缸内有一质量为m的T形绝热活塞（体积可忽略不计），距气缸底部某处连接一U形管（管内气体的体积忽略不计），管内两边水银柱的高度差为h，初始时，封闭气体的温度为T0，活塞竖直部分刚好与气缸底部接触（对底部无压力），已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为g，活塞的支柱上有一小孔，使气缸内气体始终连通．
①求气缸横截面积；
②缓慢降低气体温度，水银不会流入气缸内，求当气缸底部对活塞的支持力为mg时气体的温度．
22．如图所示，一内壁光滑的气缸固定于水平地面上，在距气缸底部L=54cm处有一固定于气缸上的卡环，活塞与气缸底部之间封闭着一定质量的理想气体，活塞在图示位置时封闭气体的温度t1=267℃，压强p1=1.5atm，设大气压强p0恒为1atm，气缸导热性能良好，不计活塞的厚度，由于气缸缓慢放热，活塞最终会左移到某一位置而平衡，求：
①活塞刚要离开卡环处时封闭气体的温度；
②封闭气体温度下降到t3=27℃时活塞与气缸底部之间的距离．
23．如图所示，在竖直放置，内壁光滑，截面积不等的绝热气缸里，活塞A的截面积SA=10cm2，质量不计的活塞B的截面积SB=20cm2，两活塞用轻细绳连接，在缸内气温t1=227℃，压强p1=1.1×105Pa时，两活塞保持静止，此时两活塞离气缸接缝处距离都是L=10cm，大气压强p0=1.0×105Pa保持不变，取，试求：
①A活塞的质量；
②现改变缸内气温，当活塞A、B间轻细绳拉力为零时，汽缸内气体的温度t2；
③继续将缸内温度由t2缓慢下降到t3=-23℃过程中，计算A移动的距离．
参考答案
1．C
【详解】
气体由状态A等容变化到状态B的过程中，压强增大，由等容变化规律可知，温度升高，理想气体内能增大，再根据热力学第一定律可知，由于所体发生等容变化，则气体不对外做功，外界也不对气体做功，所以气体吸收热量，故C正确，ABD错误。
故选C。
2．C
【详解】
活塞受重力、大气压力和封闭气体支持力，根据平衡得
Mg+p0S=pS
解得
故ABD错误，C正确；
故选C。
3．A
【详解】
根据可得
在p－T图象中，各点与原点连线斜率的倒数表示气体的体积，所以四个状态体积的大小关系为VA=VB>VD>VC；
A．A→B温度升高，体积不变，选项A正确；
B．B→C压强不变，体积变小，选项B错误；
C．C→D压强变小，体积变大，选项C错误；
D．B点的温度最高，C点的体积最小，选项D错误。
故选A。
4．C
【详解】
一定质量气体体积不变，压强与热力学温度成正比，故C正确。
故选C。
5．A
【详解】
A．由理想气体状态方程
压强增大即p增大，分子密集程度减小即V增大，故T一定变大，温度升高物体的分子平均动能一定增大，故A错误；
B．同理可知，压强增大即p增大，分子密集程度增大即V减小，故T可能减小，所以分子平均动能可能减小，故B正确；
C．同理可知，压强减小即p减小，分子密集程度减小即V增大，故T可能减小，所以分子平均动能可能减小，故C正确；
D．同理可知，压强减小即p减小，分子密集程度增大即V减小，故T一定减小，分子平均动能减小，故D正确。
故选A。
6．B
【详解】
留在管内汞柱的长度产生的压强和大气压强相同，故汞柱长度任然为76cm，B正确；
故选B。
7．A
【详解】
根据理想气体状态方程，从A到B，体积不变，温度升高，压强变大；从B到C，温度不变，体积减小，压强增大，故A正确，BCD错误。
故选：A。
8．B
【详解】
AB．当试管处于静止时，假设试管内与气体接触处有一小液片，此液片受力平衡，则根据平衡条件可得气体的压强
将试管向上提一些，管内的气体压强减小，外界大气压不变，则试管内外液面的高度差会减小，向容器内倒入少许水，管内的气体压强增大，外界大气压不变，则试管内外液面的高度差增大，故A错误，B正确；
C．环境温度降低，由等压变化可知，气体体积减小，则试管内外液面的高度差减小，故C错误；
D．大气压强增大，由等温变化可知，气体体积减小，则试管内外液面的高度差减小，故D错误。
故选B。
9．A
【详解】
设U形管竖直管中水银柱的高度为h，则有：
假设温度升高时水银柱不移动，则由查理定律得：
压强的变化量
△T、T相同，但，所以左边液柱降低，右边升高，故（1）（2）正确，（3）（4）错误，综上分析可知，故A正确，BCD错误。
故选A
10．B
【详解】
在刚开始的很短时间内，火罐内部气体体积不变，由于火罐导热性良好，所以火罐内气体温度迅速降低，根据理想气体状态方程可知，气体压强减小，在外界大气压的作用下火罐“吸”在皮肤上，故B正确，ACD错误。
故选B。
11．B
【详解】
根据气体克拉珀龙方程，对房间内的气体进行分析如下：
初态
末态
联立解得
故选B。
12．D
【详解】
气泡在湖底的压强为
气泡在湖底的温度为
气泡在水面的压强为
气泡在水面的温度为
根据理想气体状态方程，有解得
故选D．
13．B
【详解】
由图示可知
假设气体体积不变，由查理定律得压强变化量
初状态时p右>p左，T相等，如果同时使两边空气柱降低相同的温度，则左边减小的压强小于右边减小的压强，水银柱向右流动，两水银面高度差减小，故B正确，ACD错误。
故选B。
14．A
【详解】
AB.由表中数据可知，温度升高，故气体热运动程度更剧烈，A正确，B错误；
CD.大气压强不断变小，但是气体温度降低，故单位时间内与单位面积撞击地面的分子数变少，C、D错误；
故选A。
15．B
【解析】
只要实际气体的压强不是很高，温度不是很大，都可以近视的当成理想气体来处理，理想气体是物理学上为了简化为题而引入的一个理想化模型，在现实生活中不存在；通常状况下，严格遵从气态方程的气体，叫做理想气体，理想气体分子间的作用力可以忽略不计，故分子势能忽略不计，内能只考虑分子动能，则理想气体的内能只与温度有关，故B正确，A、C、D错误；故选B．
16．上 下
【详解】
现将烧瓶浸入热水中，温度升高，为保持气体的体积不变， ，压强变大，则应向上适当移动A管，为保持气体的压强不变，，则体积变大，应向下适当移动A管。
17．
【详解】
18．等于 大于
【详解】
由p－V图象读出理想气体在A、B、C三个状态的参量为：pA=3，VA=5L；pB=2，VB=10L；pC=1，VC=15L，根据理想气体状态方程，有
即为
所以有
TA=TC，TA＜TB
19． 降低航天服气体温度或排出航天服内的气体
【详解】
[1][2]物体单位面积上受到的压力叫压强。根据压强的定义可知压力为N；为减小航天服的体积，最直接的办法就是排出航天服内的一些气体，又或者可以选择降低温度，根据气体热胀冷缩的规律，使航天服内气体的体积减小。
20．(1) (2)
【解析】
（1）由题可知，初始时温度为，体积为；
变化后温度为，体积为，根据盖吕萨克定律可得，解得；
（2）设大气压强为，初始时体积，
活塞受力平衡，
变化后体积；
末态活塞受力平衡，
根据玻意耳定律可得，解得．
21．①②
【解析】
试题分析：选取活塞为研究对象，对其受力分析并根据平衡条件即可求出气缸横截面积；缓慢降低温度，气体的体积不变，根据查理定律即可求出温度．
①选取活塞为研究对象，对其受力分析并根据平衡条件有，
解得气缸横截面积：
②缓慢降低温度，气体的体积不变，根据查理定律：
解得
22．①87℃ ②45cm
【详解】
①活塞刚要离开卡环处之前，初态：P1=1.5atm、T1=267+273K=540K；末态：P2=P0=1atm
此过程等容变化，由查理定律得
代入数据解得
即
t2=T2-273=（360-273）℃=87℃
②活塞离开卡环后做等压变化，根据盖吕萨克定律得
解得
23．①②③
【解析】
①对两活塞整体研究，根据平衡条件可得，
解得；
②气体温度下降时，气体压强不变，气体温度降低，气体体积减小两活塞一起向下运动，当两活塞都向下移动10cm后气体体积；
气体温度继续下降，活塞B不能移动，气体体积不变，气体做等容变化，
当时拉力为零；
解得；
根据理想气体状态方程可得解得，则℃．
③从温度继续降低，压强不变，v减小，A向上运动，
当，，解得；
活塞A向上退回的距离为；