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 精选练习1（解析版）
一、选择题
1．如图所示，U形气缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体，已知气缸不漏气，活塞移动过程中与气缸内壁无摩擦。初始时，外界大气压强为p0，活塞紧压小挡板。现缓慢升高气缸内气体的温度，则选项图中能反映气缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图像是（　　）
A．B．C．D．
2．玻璃管开口向下竖直放置，管内用水银柱封闭一定质量的理想气体。在玻璃管绕顶端缓慢转到虚线所示位置的过程中，管内封闭气体状态变化可能是下图中的（　　）
A．B．C．D．
3．一房间，上午10时的温度为 ，下午2时的温度为 ，假定大气压无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的（　　）
A．空气密度增大 B．空气分子的平均速率增大
C．空气分子的速率增大 D．空气质量增大
4．光滑绝热的活塞把密封的圆筒容器分成A、B两部分，这两部分充有温度相同的气体，平衡时，现将A中气体加热到127℃，B中气体降低到27℃，待重新平衡后，这两部分气体体积的比为（　　）
A．1∶1 B．2∶3 C．3∶4 D．2∶1
5．如图，内壁光滑的汽缸中有一个活塞，活塞下方封闭有一定量的理想气体。开始时活塞处于平衡状态，气体状态为a．现给活塞下方的气体加热，使活塞缓慢移动到汽缸顶部并被挡住；继续加热一段时间后，气体达到状态b．在气体外a状态到b状态的过程中，下列描述气体状态变化的压强~体积（p~V）图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示，一横截面积为S的试管水平固定，管中有一厚度不计的活塞，活塞两侧的气体压强均为大气压强、热力学温度均为，现对试管缓慢加热，当管内气体（视为理想气体）的温度缓慢升至时，活塞恰好开始移动。大气压强保持不变。活塞与管壁间的最大静摩擦力的大小为（　　）
A． B． C． D．
7．一定质量的理想气体由状态经过如图所示的过程变到状态，在此过程中气体的温度（　　）
A．一直变大 B．一直变小
C．先变小后变大 D．先变大后变小
8．玻璃管开口向下竖直放置，管内用水银柱封闭一定质量的理想气体。在玻璃管绕顶端缓慢转到虚线所示位置的过程中，管内封闭气体状态变化可能是下图中的（　　）
A．B．
C．D．
9．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（　　）
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故
B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能不变
C．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大
10．如图所示，两个内壁光滑的导热气缸通过一个质量不能忽略的“工”字形活塞封闭了A、B两部分气体。下面气缸的横截面积大于上面气缸的横截面积，现使环境温度降低10℃，外界大气压保持不变，下列说法正确的是（　　）
A．活塞下降 B．活塞上升 C．活塞静止不动 D．不能确定
11．一定质量的理想气体，体积不变时，温度每升高3℃，增加的压强值等于它在0℃时压强的（　　）
A． B． C． D．
12．一定质量的理想气体由状态a等压膨胀到状态b，再等容增压到状态c，然后等温膨胀到状态d，最后经过一个复杂的过程回到状态a，其压强p与体积V的关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．从a到b，每个气体分子的动能都增大
B．从b到c，气体温度降低
C．从c到d，气体内能不变
D．从d到a，气体对外界做正功
13．如图，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时，缸内气体（　　）
A．内能增加 B．对外做功
C．压强增大 D．分子间的相互作用力增大
14．下列有关热力学现象和规律的描述正确的是（ ）
A．布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性
B．用打气筒给自行车充气，越打越费劲，说明气体分子间表现为斥力
C．一定质量的理想气体，在体积不变时，气体分子平均每秒与器壁碰撞次数随温度的降低而减少
D．一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，分子平均动能增大
E.两分子间的分子势能一定随距离的增大而增大
15．关于理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．理想气体能严格遵守气体实验定律
B．实际气体在温度不太高、压强不太大的情况下，可看成理想气体
C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体
D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体
二、解答题
16．当某一地区受到高温辐射后，就会形成热气团，热气团在上升至高空的过程中，会发生哪些变化？请通过请教老师、上网查阅等方式，结合本章的知识，写一篇证据充分、分析合理、结论基本正确的科普报告。
17．如图所示，有一个导热且内壁光滑的气缸水平放置，其体积为V，可自由移动的活塞将气缸内想气体分成完全相同的左右两个部分A、B，压强均为p，由于瓶口损伤，B中气体开始向外缓慢漏气，当A气体体积为B的3倍时，若环境温度保持不变，求此时：
①A中气体的压强；
②B中外泄气体的质量与原来B中气体总质量之比。
参考答案
1．B
【详解】
当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，在p-T图像中，图线是过原点的倾斜的直线；当活塞开始离开小挡板（小挡板的重力不计），缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在p-T中，图线是平行于T轴的直线，选项ACD错误，B正确；
故选B。
2．D
【详解】
设水银柱长度在竖直方向的分量为h，大气压强为p0，水银密度为ρ，则管内气体的压强为
当玻璃管绕顶端缓慢转到虚线所示位置的过程中，h减小，则p增大。
A．V-T图像是一条延长线过原点的直线，说明气体经历等压过程，不符合上面分析，故A错误；
B．气体经历等温膨胀过程，根据玻意耳定律可知气体压强减小，不符合上面分析，故B错误；
C．气体压强减小，不符合上面分析，故C错误；
D．气体压强增大，符合上面分析，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】
温度升高了，空气分子的平均速率增大，而大气压不变，气体体积会增大，所以房间里气体会向外跑，故房间内空气质量会减少，空气密度会减小。
故选B。
4．B
【详解】
对A部分气体有
对B部分气体有
因为
，，
联立解得
则
所以B正确；ACD错误；
故选B。
5．A
【详解】
设大气压为p0，活塞质量为m，横截面积为S，封闭气体压强
由p、m、s都不变，活塞升高汽缸顶部前气体压强p不变，对气体加热，气体温度升高而压强不变，由理想气体状态方程可知，气体体积V变大，当活塞升到汽缸顶部倍挡住后，对气体加热时，气体体积不变而温度升高，由理想气体状态方程可知，气体压强增大，故A正确，BCD错误。
故选A。
6．D
【详解】
设活塞开始移动时管内气体的压强为，根据物体的平衡条件有
活塞移动前，对管内气体，根据查理定律有
解得
故选D。
7．D
【详解】
由理想气体态方程可知
将图中压强及体积数据代入可知AB两点的温度相同，故AB应在同一条等温线上，而等温线为双曲线的一支，如图所示
则由图可知，从A到B温度应先变大后变小，故D正确，ABC错误。
故选D。
8．D
【详解】
设水银柱长度在竖直方向的分量为h，大气压强为p0，水银密度为ρ，则管内气体的压强为
当玻璃管绕顶端缓慢转到虚线所示位置的过程中，h减小，则p增大。
A．V-T图像是一条延长线过原点的直线，说明气体经历等压过程，不符合上面分析，故A错误；
B．气体经历等温膨胀过程，根据玻意耳定律可知气体压强减小，不符合上面分析，故B错误；
C．气体压强减小，不符合上面分析，故C错误；
D．气体压强增大，符合上面分析，故D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．气体分子之间的距离很大分子力近似为零,气体如果失去了容器的约束就会散开,是由于分子杂乱无章运动的结果,故A错误；
B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽时,吸收热量,内能增加,由于分子平均动能不变,因此分子势能增加,故B错误；
C．根据气体状态方程可知对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，温度一定升高，气体内能由温度决定，因此内能一定增加，那么它一定从外界吸热，故C正确;
D．根据气体状态方程可知对于一定量的气体，气体温度升高，若体积增大则压强可能增大、可能减小，也可能不变，故D错误。
故选C。
10．A
【详解】
初态时，对“工”字形活塞整体受力分析有
对上面气缸受力分析有
末态时，对“工”字形活塞整体受力分析有
对上面气缸受力分析有
联立方程，解得
，
对A、B气体，根据理想气体状态方程可得
，
因温度降低，，，则、均变小，由于下面气缸的横截面积大于上面气缸的横截面积，则活塞下降，上面气缸下降，才能使A、B气体体积均变小。
故选A。
11．D
【详解】
由题意可知，气体的体积不变，是等容变化，由查理定律，可得
温度每升高3℃，有
ABC错误，D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A．从a到b，根据
可知，压强不变，体积变大，则温度升高，分子平均动能变大，但是并非每个气体分子的动能都增大，故A错误；
B．根据
可知，从b到c，体积不变，压强变大，则气体温度升高，故B错误；
C．从c到d，气体的温度不变，则气体内能不变，故C正确；
D．从d到a，气体体积减小，则外界对气体做正功，故D错误。
故选C。
13．AB
【详解】
ABC．由于气缸导热良好，当环境温度升高时，缸内气体温度升高，内能增大，由于活塞不变，故气体压强不变，由
可知，体积增大，故气体对外做功，AB正确，C错误；
D．由于是理想气体，分子间相互作用力可忽略不计，D错误。
故选AB。
14．ACD
【详解】
A．悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动是因为液体分子与悬浮颗粒的碰撞，所以布朗运动的无规则性间接表明了液体分子的运动的无规则性，选项A正确；
B．用打气筒给自行车打气，越打越费劲是因为自行车轮胎内气体的压强在逐渐增大，而不是气体分子之间的斥力造成的，选项B错误；
C．一定质量的理想气体，在体积不变时，由查理定律可知，温度降低，压强减小，气体分子平均每秒与器壁碰撞的次数减少，选项C正确；
D．一定质量的理想气体经历等压膨胀时，气体的体积增大，由盖－吕萨克定律可知，气体的温度升高，而温度是分子平均动能的标志，可知分子的平均动能增大，选项D正确；
E．当两分子之间表现为引力时，距离增大，分子力做负功，分子势能增大，而当两分子间表现为斥力时，分子间距离增大，分子力做正功，则分子势能减小，选项E错误。
故选ACD。
15．AC
【详解】
理想气体是一种理想化的模型，它指的是在任何温度、任何压强下都能遵守气体实验定律的气体，而在实际情况下，当温度不太低压强不太大的情况下，我们可以把实际气体看成理想气体，A、C正确，B、D错误。
故选AC。
16．主要观点：热气团上升时，温度降低，体积减小，利用气体实验定律解释。
【详解】
网上查到资料：
①海平面附近，每上升100米，气压便降低约10毫巴；在5～6公里的高空，每上升100米，气压降低约7毫巴；而到9～10公里的高空，每上升100米，气压便只降低约5毫巴了。
②在陆地上，大约每升高100米，气温下降0.6℃，从而形成一个随高度增加而温度逐级下降的大气温度梯度。
在地面附近可以认为气压变化不大，即可以看作等压，想象中有这样一个热气团，上升时所含气体分子不与外界交换，把这团气体作为研究对象，当压强不变时，遵循盖吕萨克定律，温度降低，体积减小，则气体密度增大。
17．①；②2:3
【详解】
①对A气体
故
②气体压强始终相等，故对，若不漏气，则
解得
对B